陳 梅，余盼盼，陳 薇

（合肥工業(yè)大學(xué) 電氣與自動化工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

地理信息系統(tǒng) GIS(Geographic Information System)是指采集、存儲、管理、處理及分析地理信息的軟件系統(tǒng)。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)在我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在資源環(huán)境及設(shè)施的管理和規(guī)劃中發(fā)揮著日益重要的作用。

在各大高校中，校園救護系統(tǒng)已是每個學(xué)校必備的救護系統(tǒng)，為學(xué)校各種緊急突發(fā)的安全事故進行救護，要求救護人員能及時到達現(xiàn)場，這需要對前往現(xiàn)場的道路進行選擇，以最短時間內(nèi)到達現(xiàn)場。但在以往的校園救護方面，路徑選擇往往是憑個人經(jīng)驗，并沒有達到救護的及時性。

GIS的特點在于空間信息直觀、豐富、生動。信息表現(xiàn)更為多樣化；空間信息查詢檢索方便；用戶界面靈活方便、交互性強[1]。GIS系統(tǒng)在維護公共衛(wèi)生安全、提供后勤保障以及現(xiàn)場傷員救助方面發(fā)揮著重要作用。本文基于GIS技術(shù)，主要討論了采用Dijkstra算法得到最優(yōu)路徑后，結(jié)合MapX組件技術(shù)，將路徑的道路狀況、道路屬性更直觀地顯示給救護人員，大大提高了救護系統(tǒng)的效率，確保在最短時間趕到現(xiàn)場進行救護。

1 校園救護信息系統(tǒng)的建立

一般來說各大高校的地理系統(tǒng)比較龐大，道路的繁多使選擇范圍加大，但同時也需要結(jié)合道路的具體屬性信息來選擇。例如有的道路只允許單行，有的道路不允許機動車輛通過，有的道路在學(xué)生下課時會出現(xiàn)擁堵狀況，且各道路的速度限制等各種屬性。

1.1 校園救護系統(tǒng)的總體框架

通過救護中心的屬性數(shù)據(jù)庫和校園道路的空間數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計，救護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架以及實現(xiàn)的功能如圖1所示。

1.2 校園救護系統(tǒng)的功能設(shè)計

校園救護系統(tǒng)主要基于屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫并且結(jié)合MapX技術(shù)而實現(xiàn)各種功能模塊，這些模塊的功能基本滿足了系統(tǒng)需求，如圖1所示。這些功能模塊主要有數(shù)據(jù)庫管理模塊，用來管理日常的救護中心救護人員和救護車輛等信息；地圖顯示和控制模塊，顯示地圖以及對地圖的放大、縮小、漫游等基本操作；查詢更新模塊用來查詢地圖中的某個道路或某個地點、添加圖元；信息輸入模塊是輸入起始點和到達點，查找到最短路徑所經(jīng)過的各個節(jié)點以及總長度。

2 路徑優(yōu)化算法

2.1 Dijkstra算法

Dijkstra算法是有代表性的最短路徑算法，其基本思想是，設(shè)置兩個頂點集合 S和 T＝V－S，集合 S中存放已找到最短路徑的頂點，集合T存放當(dāng)前還未找到最短路徑的頂點，通過頂點集合S并不斷地作中心選擇來擴充這個集合。一個頂點屬于集合S當(dāng)且僅當(dāng)從源到該頂點的最短路徑長度已知。

2.2 Dijkstra算法的實現(xiàn)

初始時，S中僅含有源。設(shè)u是G的某一個頂點，把從源到u且中間只經(jīng)過S中頂點的路徑稱為從源到u的特殊路徑，并用數(shù)組dist記錄當(dāng)前每個頂點所對應(yīng)的最短特殊路徑長度。Dijkstra算法每次從V-S中取出具有最短特殊路長度的頂點 u，將u添加到 S中，同時對數(shù)組dist作必要的修改。

一旦S包含了所有V中頂點或無通路為止，dist就記錄了從源到所有其他頂點之間的最短路徑長度。本文在Visual Basic編程環(huán)境下實現(xiàn)算法,圖2和圖3分別為最短路徑的實現(xiàn)方法和最短路徑輸出方法的流程圖。

3 救護系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫的建立

救護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要包括校園的道路圖件數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)資料。

道路圖件數(shù)據(jù)庫即是校園地圖，包括點狀要素、線狀要素和面狀要素，以TAB表形式存儲。其中，點狀要素包括各個道路交叉口；線狀要素主要包括各個機動或非機動車道、宿舍之間的路線等；面狀要素包括教學(xué)樓、操場、食堂和植被等,可直接用于建立空間數(shù)據(jù)庫。

圖2 查找最短路徑

圖3 輸出節(jié)點

根據(jù)模塊的設(shè)計，屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以Access存儲屬性數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括：車輛表、救護人員信息表、道路信息表、道路節(jié)點表等相關(guān)表，每個表列出了所需的具體信息的字段。

3.2 數(shù)據(jù)庫的訪問

屬性數(shù)據(jù)庫主要是通過Access數(shù)據(jù)庫建立的，通過對圖層的分層后為所需的圖層賦予相應(yīng)的屬性表。在Visual Basic集成環(huán)境下通過ADO控件連接訪問屬性數(shù)據(jù)庫，利用MapX控件編程訪問空間數(shù)據(jù)庫，將救護系統(tǒng)應(yīng)用模型集中在一起，統(tǒng)一管理，用戶界面使用VB設(shè)計的基于Windows的圖形界面，可以方便地實現(xiàn)地圖的漫游、縮放、信息輸入、道路查詢等基本操作。

3.3 界面

圖4為救護系統(tǒng)實現(xiàn)后運行的一個顯示地理信息的操作界面，該界面主要實現(xiàn)路徑的選擇、顯示路徑的詳細(xì)信息以及對地圖實現(xiàn)放大、縮小、漫游、查詢等操作。

本文在Visual Basic編譯環(huán)境中利用Dijkstra算法實現(xiàn)了最短路徑的選擇，獲得的最短路徑的屬性數(shù)據(jù)得以顯示，提供了及時且更直觀的校園救護系統(tǒng)的信息來源，實現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮和監(jiān)控的功能，在救死扶傷和挽救生命上發(fā)揮重要的作用。同時可以將該技術(shù)應(yīng)用到其他的領(lǐng)域，如城市交通、對車輛運行數(shù)據(jù)的處理等，可以幫助交通系統(tǒng)更好地提高效率，節(jié)省資源。

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