羅小龍　喻江波

【摘 要】近年來，城市道路交通問題成了阻礙城市發(fā)展的一大難題，由貨車帶來的交通堵塞、噪音污染和道路破壞等問題，也導(dǎo)致各地進(jìn)一步升級(jí)“限貨”政策。貨車導(dǎo)航，是指安裝在貨車上面，引導(dǎo)駕駛者從指定路線從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)的設(shè)備。貨車司機(jī)的業(yè)務(wù)不限于特定的地方，因此，經(jīng)常出現(xiàn)迷路，進(jìn)入限行、限高及限重的路段，對(duì)貨車司機(jī)的正常業(yè)務(wù)帶來很大的不便，因此，文章研究的目的在于以武漢市為例采取GIS在海量數(shù)據(jù)管理方面的優(yōu)勢(shì)來解決這一問題。

【關(guān)鍵詞】車輛導(dǎo)航；限行路徑分析；空間屬性數(shù)據(jù)查詢

0 引言

貨車限行，主要是因?yàn)槿珖鞯爻鞘卸济媾R交通的壓力，而且隨著近年來對(duì)于各方面的要求的增加，各地對(duì)于貨車限行的命令也進(jìn)一步的升級(jí)。中國人口密集，人群數(shù)量龐大，因此通過對(duì)貨車進(jìn)行限行來提高道路的通行力度也是一個(gè)最主要的手段[1-4]。

武漢作為一個(gè)大型的交通樞紐城市，每年貨車交通違規(guī)案例數(shù)不勝數(shù)。一方面原因是武漢交通便利，多數(shù)貨車從此經(jīng)過，司機(jī)對(duì)于武漢限行路段不可能很熟悉，另一方面就是武漢市道路擁堵，人口眾多，因此政府對(duì)于貨車限行路段規(guī)定嚴(yán)格，稍不注意就會(huì)走入禁區(qū)。貨車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是以武漢市為藍(lán)本，來研究探討關(guān)于貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，給貨車司機(jī)進(jìn)行在未知地域的正確線路導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)限行路段繞行的導(dǎo)航功能。

1 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

而我們常見的普通的導(dǎo)航系統(tǒng)如在PC端的導(dǎo)航系統(tǒng)（如谷歌地圖）、基于Android的一些手機(jī)地圖（如百度地圖、老虎地圖等）的導(dǎo)航系統(tǒng)，都只能提供簡單的線路導(dǎo)航，而不能給貨車司機(jī)指明正確的線路導(dǎo)航，不能規(guī)避禁行區(qū)，因此并不能滿足貨車司機(jī)的要求，不能用來對(duì)貨車進(jìn)行導(dǎo)航[5-6]。對(duì)于貨車司機(jī)來說，到達(dá)一個(gè)陌生的地域，沒有正確的導(dǎo)航，誤入禁區(qū)從而產(chǎn)生高額罰款和大幅度扣分的情況屢屢發(fā)生，由此給自己帶來不必要的損失，貨車導(dǎo)航系統(tǒng)由此而生[7-8]。

2 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶需求

本系統(tǒng)主要的針對(duì)人群是貨車司機(jī)和系統(tǒng)管理員。

2.1 貨車司機(jī)

對(duì)于貨車司機(jī)來說，能快速的找到所要到達(dá)目的地的最短路徑，就是此系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的具體目標(biāo)，系統(tǒng)能幫助貨車司機(jī)快速定位基礎(chǔ)設(shè)施站和基本的線路導(dǎo)航，快速、實(shí)時(shí)地反映當(dāng)前的武漢市內(nèi)的各種貨車限行規(guī)定。

2.2 管理員

管理員主要是對(duì)于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)維護(hù)，主要是為了保證后臺(tái)的數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)給管理員提供了這方面功能的模塊，便于管理員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

3 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

1）完備性原則。系統(tǒng)應(yīng)具有一般應(yīng)用型GIS 都具備的功能，包括數(shù)據(jù)的采集、管理、編輯、顯示、繪圖、處理、查詢、分析、輸出等功能，而且還應(yīng)具有針對(duì)圖像的查詢和處理分析功能。2）標(biāo)準(zhǔn)化原則。系統(tǒng)使用和輸出的數(shù)據(jù)類型、編碼、圖示符號(hào)應(yīng)符合國家地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定，軟件工程和數(shù)據(jù)庫建設(shè)符合行業(yè)規(guī)范。3）系統(tǒng)性原則。屬性數(shù)據(jù)庫、圖像數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用模型有機(jī)的結(jié)合為一體，各種參數(shù)可以相互進(jìn)行傳輸，形成了一個(gè)高效而有組織的整體。4） 先進(jìn)性原則。包括硬件設(shè)備、軟件和技術(shù)方法的先進(jìn)性。5）可靠性原則。包括數(shù)據(jù)的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。6）實(shí)用性原則。包括，系統(tǒng)能夠做到解決用戶所關(guān)心的問題，為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)；系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)過程實(shí)現(xiàn)無紙化；界面設(shè)計(jì)盡量模擬人的工作習(xí)慣，隨時(shí)提示；最好少用或不用鍵盤。7）可擴(kuò)充性原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模塊的獨(dú)立性強(qiáng)，模塊增加、減少或修改均對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響很小，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)充，使系統(tǒng)處于不斷完善的過程中。

3.2 系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)

本次系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)比較傳統(tǒng)的C/S體系架構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)在所有能了解到的貨車導(dǎo)航系統(tǒng)為藍(lán)本，對(duì)本次設(shè)計(jì)的具體實(shí)施提出如下設(shè)想方案。

該設(shè)想方案的總體思路是：建立一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用來存儲(chǔ)涉及貨車行駛所需的所有數(shù)據(jù)，其中包括基礎(chǔ)設(shè)施的基本空間信息（如所在地域）、屬性信息（包括設(shè)施類別、設(shè)施工作時(shí)間等相關(guān)信息）、空間屬性信息（城市道路可行、限行、橋梁限重、限高等相關(guān)信息）。在該數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上開發(fā)方便的存取、查詢、線路設(shè)計(jì)等。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，使用微軟公司的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫的并發(fā)操作、聯(lián)機(jī)處理、分布式處理等方面都提供很好的支持。并且我們學(xué)習(xí)使用該數(shù)據(jù)庫也有一定的經(jīng)驗(yàn)。因此以該軟件系統(tǒng)來進(jìn)行此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫建庫軟件。

因整個(gè)系統(tǒng)涉及到很多空間信息，而ESRI公司的ArcGIS系統(tǒng)軟件則具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)圖形處理能力，而且因?yàn)閷W(xué)習(xí)專業(yè)的關(guān)系我們對(duì)該軟件的操作比較熟練，具有較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力，所以此次貨車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ArcGIS Server10.2處理圖形，通過ArcGIS Engine搭建系統(tǒng)的組件框架，使用我們學(xué)過的C#語言進(jìn)行程序的編寫以便于能較完滿的完成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由該思路產(chǎn)生系統(tǒng)的技術(shù)路線則見圖1。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合貨車導(dǎo)航系統(tǒng)的具體內(nèi)容，建立系統(tǒng)的整體框架。主要功能包括多源數(shù)據(jù)管理和方便查詢，即數(shù)據(jù)管理模塊和查詢模塊，數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的導(dǎo)入；查詢模塊實(shí)現(xiàn)各種查詢（圖2）。

導(dǎo)航功能作為本系統(tǒng)最主要的功能，所需要用到的就是網(wǎng)絡(luò)分析方法[9-10]。網(wǎng)絡(luò)分析方式中的路徑分析可以用來做系統(tǒng)的導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)。具體操作如下：首先講武漢市矢量圖的道路要素，即線要素提取，然后創(chuàng)建一個(gè)線要素?cái)?shù)據(jù)集的幾何網(wǎng)絡(luò)，之后通過設(shè)置障礙節(jié)點(diǎn)和障礙邊的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)限行路線的導(dǎo)航規(guī)避。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用軟件工程的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)真地進(jìn)行了貨車導(dǎo)航系統(tǒng)前期的需求分析、調(diào)研與論證，根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的原則完成了后續(xù)相關(guān)工作。貨車導(dǎo)航系統(tǒng)主要面向非武漢市當(dāng)?shù)氐呢涇囁緳C(jī)，旨在解決其對(duì)于地域不熟悉導(dǎo)致行車?yán)щy的問題，同時(shí)也為城市交通減輕壓力。

圖2 貨車導(dǎo)航系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]