張正雄

(北京建筑大學(xué)測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院，北京102616)

目前，鐵道部地提出了“數(shù)字鐵路”的建設(shè)目標(biāo)，旨在建設(shè)能夠數(shù)據(jù)共享，決策管理，調(diào)度規(guī)劃的鐵路綜合信息平臺(tái)[1][2]。正是在這樣的形勢(shì)下，本文根據(jù)鐵路信息化管理現(xiàn)狀，在對(duì)數(shù)據(jù)資源整合、三維可視化等方面深入研究的基礎(chǔ)上，借助GIS 可視化集成技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)模擬、應(yīng)急路線方案比選、應(yīng)急路徑導(dǎo)航提示等多種應(yīng)用，提高應(yīng)急指揮、調(diào)度、救援的效率，為應(yīng)急救援、處置提供基礎(chǔ)資料可視化手段。

本文擬主要研究?jī)?nèi)容如下：

以國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)底圖，疊加地理信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急資源地理信息數(shù)據(jù)，形成“應(yīng)急一張圖”，為用戶提供二維、三維瀏覽查看界面。

提供地理信息的應(yīng)急資料智能搜索、事故現(xiàn)場(chǎng)模擬、應(yīng)急救援路線方案比選、應(yīng)急救援疏散提示、三維模擬展示等功能。

提供移動(dòng)端服務(wù)，功能有信息傳輸、隧道導(dǎo)航等功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按照功能分為四個(gè)模塊，分別為基本功能、綜合查詢、應(yīng)急救援、系統(tǒng)管理。其中，基本功能模塊提供系統(tǒng)二三維窗口基本操作工具、圖層控制及窗口視圖聯(lián)動(dòng)；綜合查詢提供系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)的定位與查詢；應(yīng)急救援實(shí)現(xiàn)高速列車(chē)突發(fā)事件應(yīng)急救援的模擬；系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用戶的管理，控制用戶登錄系統(tǒng)的權(quán)限，如圖1 所示。

圖1 功能結(jié)構(gòu)圖

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)包括：地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)。地圖數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)影像數(shù)據(jù)、地圖標(biāo)注、DEM高程等底圖數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)儲(chǔ)存建筑模型屬性信息、鐵路模型信息以及列車(chē)模型信息。系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶信息、配置信息、日志信息。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

總體架構(gòu)分為四層，其中基礎(chǔ)層包括軟硬件設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、安全設(shè)備；應(yīng)用組件層為專業(yè)系統(tǒng)層，包括webserver、數(shù)據(jù)庫(kù)、二維引擎、三維引擎等專業(yè)系統(tǒng)；業(yè)務(wù)層為系統(tǒng)功能研發(fā)，系統(tǒng)功能按照業(yè)務(wù)劃分為四個(gè)模塊，包括基本操作、綜合查詢、應(yīng)急救援、系統(tǒng)管理；用戶層為客戶端，系統(tǒng)用戶通過(guò)瀏覽器進(jìn)行系統(tǒng)使用。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于node.js 和PostgreSQL 搭建后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)

本文采用Node.js 框架[3]搭建平臺(tái)后臺(tái)服務(wù)，主要作用是連接前端界面與數(shù)據(jù)庫(kù)。作為前端與數(shù)據(jù)庫(kù)的中間件。PostgreSQL為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)信息，如用戶登錄驗(yàn)證信息，鐵路專業(yè)信息，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息等。

2.2 基于ArcGIS Server 構(gòu)建空間信息服務(wù)系統(tǒng)

本文基于ArcgisServer[4]發(fā)布地圖服務(wù)，包括矢量數(shù)據(jù)服務(wù)、影像地圖服務(wù)、三維模型[5]服務(wù)、地形數(shù)據(jù)服務(wù)等。基于ArcGIS API for JavaScript 接口調(diào)用。

2.3 基于Vue.js 和ElementUI 設(shè)計(jì)前端界面

Vue.js 是一款輕量級(jí)的 Java Script 庫(kù)，功能豐富、使用簡(jiǎn)潔而且有著最為清晰的文檔。基于Vue.js 和elmentUI 進(jìn)行系統(tǒng)前端開(kāi)發(fā)也是近年來(lái)最火熱的組合方式，其中組件化是一個(gè)核心功能。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 應(yīng)用程序環(huán)境配置

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器硬件配置要求

表2 客戶端硬件配置要求

3.2 系統(tǒng)測(cè)試

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的性能情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的壓力測(cè)試，找出系統(tǒng)基于某種硬件環(huán)境下的最大負(fù)載能力。本文采用Apache JMeter 工具進(jìn)行系統(tǒng)的壓力測(cè)試。本文首先對(duì)服務(wù)器端進(jìn)行并發(fā)的壓力測(cè)試，然后對(duì)主要業(yè)務(wù)模塊中的主要業(yè)務(wù)進(jìn)行壓力和負(fù)載測(cè)試。最后在客戶端進(jìn)行幀率、響應(yīng)時(shí)間、錯(cuò)誤率、吞吐量的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如圖2。

測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)架構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)架構(gòu)在多用戶并發(fā)訪問(wèn)的條件下，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，功能基本可以正常使用，且保持較快的反應(yīng)速度和較少的資源占用率，適應(yīng)于大數(shù)據(jù)量和多用戶并發(fā)訪問(wèn)的趨勢(shì)。

圖2

結(jié)束語(yǔ)

本文將GIS 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，如地形、影像、矢量、BIM、傾斜等多種數(shù)據(jù)，結(jié)合鐵路相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范以及應(yīng)急物資調(diào)度需求，設(shè)計(jì)了應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合GIS 與鐵路相關(guān)學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急救援的多種應(yīng)用，提高了應(yīng)急救援效率，為應(yīng)急救援工作提供指揮與保障。并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試證明，系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、可靠性，目前已成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。