太原理工大学GIS工程实践生产实习实习报告

1、 成绩： gis工程实践生产实习 实习报告基于gis的交通管理信息系统专 业： 地理信息系统 班 级： 地信1201 姓 名： 指导教师： 隋刚 苏巧梅 二一五年一月一、实习目的 gis工程实践生产实习是配合“gis设计与实现”课程教学而开设的实践环节，目的是让学生深入理解gis设计与实现课程中讲述的内容，熟悉gis工程的基本内容和实施gis应用工程的一般过程；提高学生应用gis工具分析问题、解决问题的能力。2、 实习题目描述和要求 1、实习题目描述近几年，地理信息系统（gis）的应用领域越来越广泛，在国土资源、矿产资源管理、宏观决策、管线的布局设计、交通、移动终端电子导航等许多领域都有迫切的

2、需求。特别是随着internet的迅猛发展和广泛应用，人们对地理信息系统的需求也与日俱增，地理信息产业得以迅猛发展。  在现实生活中，有很多方面都需要对路径的分析，以寻求最短路径、最优路径，如出行路线的选择、管网和管线的设计。在交通方面，无论是时间最快问题、费用最低问题，还是距离最短问题，这些问题的核心内容都是最短路径算法。所以可以利用地理信息系统中的最短路径、最优路径空间分析方法解决这些实际问题。目前，arcgis发展极为迅速,已经深入到各个应用领域。随着国家和国际高速信息公路的建立,为全社会信息共享创造了条件。互联网(internet)和地理信息系统(gis)改善着地理

3、空间信息的获取、共享、发布与分析。地理信息的特征是分布的,并具有基础性、共享性和综合性。融合空间信息系统与网络技术、基于internet的arcgis则为地理空间数据及其属性数据的发布、共享、查询与分析等提供了新的途径,具有广阔的应用前景。 随着社会经济的快速增长，人民生活水平的不断提高，道路交通需求旺盛。尽管近年来加大了道路基础设施建设的步伐，道路网已初具规模，形成了以快速路为主架的道路交通网络，但由于机动车数量的迅猛增长，交通拥挤问题日益严重。为解决日益严重的城市交通问题，研究和开发先进的交通状态获取与融合。交通特征提取与态势分析以及集成应用基础技术，建立符合我国国情的多粒度区域

4、交通状态评估。预报预警和服务水平评价关键技术和系统是缓解和解决上述问题的基础和不可或缺的技术手段。研究基于arcgis的区域交通信息系统,能够为城市道路交通管理部门提供实时以及预测的各种交通流信息。各种评价指标和区域交通服务水平。以及各种参数的统计分析等多种数据信息，从而为城市交通管理部门的指挥调度提供可靠的辅助决策支持。它不仅可以加强现有交通管理系统的功能，使其能够满足人们日益寄予厚望的城市交通的需求，而且有利于现有交通地理信息和城市管理信息各子系统的融合，加快了智能运输系统的发展，为智能运输系统的建设提供的了一个开放的平台。随着我国经济的快速健康地发展,高新技术、先进的管理经验和调度手段的

5、广泛应用，城市道路交通管理系统必将逐渐实现信息化、智能化，城市道路交通拥堵情况将大大改善。城市交通管理指挥调度的效率将大大提高。    基于arcgis的区域交通信息系统主要总结了arcgis的技术特点和优势,以强大的地理信息系统为支撑,以arcgis为技术支撑实现了多个交通管理子系统的有效集成,并结合对道路交通服务水平评价的业务需求,通过b/s模式为用户提供交通信息的获取、可视化、预测预报、统计分析等功能,针对北京市道路交通的现状,对北京市区域交通的路段、执勤队、支队各个层次的交通流信息进行多粒度的交通服务水平评价的展示，以及对各层次对象一定时间范围内

6、的交通流信息以及服务水平进行预测预报。将交通流的各种相关信息，以图表、浮动窗口或鼠标提示等多种方式，形象、直观地展示给用户,还提供对实时和历史交通流信息的查询以及统计和分析、生成趋势图、统计报表、多时段交通流信息对比等，通过建立此系统,使北京市城区道路交通信息管理实现信息化、可视化，从而能够为道路智能交通指挥调度管理提供辅助决策支持、预案管理等功能的实现提供了良好的技术支撑。 区域交通信息系统的目标是通过arcgis建立实时的城区道路路况分析系统,该系统要求使用方便、数据可靠、时效性高、造价低廉,能为出行的公众提供有效的实时路况信息和短时路况预报等功能,也能为道路交通管理部门提供辅助

7、决策支持。2、实习要求1）通过对某一gis行业应用进行系统分析，确定基本需求； 2）根据需求分析的结果设计相应的数据库，进行行业应用模型分析，描述相应功能实现的方法； 3）按着规定的格式书写课程设计报告。三、实习报告内容1、需求性分析 根据ieee软件工程标准词汇表(1997年)，软件需求被定义为：用户解决问题或达到目标所需的条件或权能。软件产品的需求可以分为功能性需求和非功能性需求。其中软件产品的非功能性需求是常常被轻视、甚至被忽视的一个重要方面。其实，软件产品非功能性定义不仅决定产品的质量，还在很大程度上影响产品的功能需求定义。如果事先缺乏很好的非功能性需求定义，结果往往是使产品在非功能性

8、需求面前捉襟见肘，甚至淹没功能性需求给用户带来的价值。所谓非功能性需求,是指软件产品为满足用户业务需求而必须具有的、除功能需求以外的特性，软件产品的非功能性需求包括系统的性能、可靠性、可维护性、可扩充性、对技术和对业务的适应性等等。  基于arcgis的区域交通信息系统是道路交通信息和城市空间信息的快速发布、查询检索以及相关统计分析的网络信息系统，因此,系统的设计和建设必须基于arcgis；该系统主要用户是道路交通管理部门，以后还会开放部分功能提供给广大的市民查询。因此系统界面必须简单友好，功能全面。基于arcgis的区域交通信息系统紧密结合北京市城市道路交通信息管理的实际需求，遵循

9、科学性、实用性、可扩展性和开放性等原则开发，该系统主要包括如下几个功能模块：  1）地图管理及交通状况监视功能。实现对地图图层的分层显示和管理、实现基本的放大、缩小、平移、漫游、地图查询、图层控制、鹰眼等操作;通过不同颜色实时显示道路交通流状况,分析目前的道路交通状况;对各个等级的道路路段进行统计。地图上业务信息应该和地图位置保持同步。  2) 区域交通状态服务水平的多粒度评价以及展示,包括提供对经典区域划分的服务水平及指标展示和任意区域划分的服务水平及指标展示。即依据经典的城区划分或经典的交通区域划分显示各区域的服务水平以及用户还可以根据自己的需求,进行的任意区域划分，系

10、统会自动计算该区域划分中各区域的各项指标参数和服务水平，并展示出来。 3) 城区各主要道路和区域交通的短时预测预报,提供5分钟、10分钟、15分钟后的道路及区域交通状态的展示以及统计分析功能。以及与当前状态的对照。 4) 专题地图。按行政区域，以图文并茂、简单易懂的折线图、饼状统计图、柱状统计图来显示交通状态的变化趋势、交通指标参数以及服务水平统计信息等。 5) 用户管理以及权限控制。用户管理主要是用户信息添加、用户信息删除、用户信息修改等。用户权限控制主要是针对不同用户的请求作不同的权限设置。对于系统管理员级别的用户可以使用系统的配置以及编辑功能对服务器的系统参

11、数与数据更新、修改;而一般的用户可能只具备浏览、查询、统计制图等功能"  6) 其他功能。如系统管理、公告管理、日志管理等。 基于webgis的区域交通信息系统应该满足的非功能性需求:  6.1) 系统性能  保证系统数据来源的可靠性和实时性,对信息查询的响应时间不应超过5秒。  6.2) 系统开放性需求  系统要求能够与不同的地理信息系统,不同格式的地理信息数据相容;系统提供的功能能够支持不同的语言!操作系统的应用系统使用。 6.3) 系统的可移植性  整个系统应具有很高的可靠性、稳定性,满足连续运行的要求。&#

12、160; 6.4) 数据管理能力的要求  满足数据保存至当前两年内的数据的容量管理需求;支持三年内的数据增长的管理需求。  6.5) 数据采集频率需求  为了保证区域交通信息系统中能够对服务水平状态进行准确的监控,同时考虑到高峰时段的特殊情况,对于检测器数据采集频率为每两分钟发送一次。2、可行性分析 2.1、人力资源  随着地理信息系统的发展，出现了许多的地理信息系统开发的公司，具备足够的开发人员。  2.2、软件资源  拥有基础软件arcgis系列软件、oracle数据库、eclipse集成开发工具。  2.3、设备资源&

13、#160; 拥有足够数量的计算机。  2.4、经济可行性  成本较小，需要购买正版的arcgis系列软件、oracle数据库软件、交通统计数据，地理信息的基础数据、影像数据等等，开发人员的工资费用。  2.5、技术可行性  地理信息系统行业最近几年的发展兴起了很多新技术，以及计算机技术的发展为gis的发展提供了更多的技术。拥有了很多开发的经验，现在的技术可以解决基于gis的交通管理信息系统的大部分问题，不存在技术上的问题。  2.6、社会可行性 现在随着gis的发展，gis的应用发面越来越广泛，在交通上也出现了很多gis应用。社会也迫

14、切需要一种技术解决交通方面的问题，gis的出现解决了交通上出现的很多问题。各大城市投入了人很多的资金用gis解决交通方面的问题。3、系统设计的特点  在设计整个系统时,本着良好的开放性、可扩展性、以数据为核心、系统友好性、良好的安全性等作为设计的出发点。  3.1、系统的开放性  本系统采用b/s结构模式,应用jzee技术进行设计不仅从功能上体现了系统开放的特点，而且从体系上构造了一个开放的系统结构。此外，本方案的开放式结构,坚持基于通用标准和用户定制的开发思想，利用数据库。gis等技术逐步实现数据和应用的标准化,通过标准数据接口形成开放、易集成的应用系统。

15、60; 3.2、系统的可扩展性  在系统的结构设计上，始终遵循可扩展性的原则，在系统的数据库设计上,不仅考虑当前数据，还考虑到将可能添加或用到的相关数据;在数据管理层的设计上,还预留有对外部数据管理功能的接口，并且在功能上设计为用户自定义和系统定制相结合的方式，使用户可以自己对系统进行扩展;在数据应用层的设计上，将核心应用和前端应用进行了逻辑上的分离，核心应用力求灵活、全面、可扩展,而前端应用则提供给用户充分的自定义功能，使用户可以按实际需要进行系统功能的定制，特别是在指标运算模块和预测预报模块的设计上，系统采用模型库来存贮运算模型和公式，这样就为系统提供了理论上可无限扩展的指标运算

16、功能。  3.3、以数据为核心  在gis的应用中，数据始终是系统的核心，在本系统的设计中,也充分体现了这一思想。整个系统的设计是建立在对数据的处理和分析的基础之上的,最终目的是通过该系统的建设，能够为相关主管部门提供及时、准确、全面的有关道路交通状态的各种信息，以期为道路交通的管理、规划和决策提供依据。因而在系统的设计中，始终是以数据的获取。处理和分析为中心，通过空间数据存取引擎、查询统计引擎等一系列为提高系统数据处理质量和效率的功能模块的开发,从而实现了系统以数据为驱动，以应用为目的的最终目标。  3.4、系统的友好性  一个成功的应用系统，不仅要有

17、强大的系统功能，友好的界面设计、方便的用户操作也是很重要的一面。在本系统的设计中，用户定制的思想始终贯彻在整个过程中,系统以易用性、易扩充性和易维护性为根本出发点,通过固定框架、定制模板的方式,采用组件式开发技术实现相对自由的用户定制功能。  3.5、系统的安全性 在系统的安全性设计上,充分考虑到了对系统用户根据管理的需要将用户划分成不同的级别，最上层是超级管理员。不同级别的管理员被赋予不同的权限。管理员可以创建新用户，分配初始密码，将用户划分为不同的用户组方便进行管理。系统将控制权限分成多个等级，可以根据需要灵活地分配给相应的用户和用户组。4、 系统数据库设计与实现

18、60; 区域交通信息系统数据库由基础地理信息数据库、交通状态信息及指标数据信息数据库以及属性数据组成，基础地理信息数据库包括了行政区划、水系、绿地等数据；交通状态信息及指标数据信息数据库包括交通流的基本状态信息、评价指标信息数据等属性数据库主要包括了行政区划基本信息,城市道路属性信息、交通状态统计数据等。  城市基础地理信息数据库 空间数据(spatial data)是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。它可以用来描述来自现实世界的目标,它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。定位是指在一个已知的坐标系里空间目标都具有唯一的空间位置

19、;定性是指有关空间目标的自然属性,它伴随着目标的地理位置;时间是指空间目标是随时间的变化而变化;空间关系通常又称拓扑关系。在空间数据中不可再分最小单元现象称为空间实体,空间实体是对存在于这个自然世界中地理实体的抽象,主要包括点!线!面以及实体等基本类型。在本系统的空间数据采用gis软件平台arclnfo进行管理和维护,各实体分别按照点、线、面等不同要素类进行分层存储,数据来源于北京市交通管理局电子地图第三版数据,其数据格式为shapefile,其内容如下:点状数据:餐饮服务、公司企业、科研院所、政府机关、购物、金融银行、加油站、医疗卫生、车站码头、旅游景点等。 线状数据:一级、二级、

20、三级、四级道路,主要道路,环路,地铁等。 面状数据:行政区划、绿地、水系等。 属性数据库设计如下 公交站点属性数据库表如下字段名称字段类型字段长度小数位objectid整型2无shape文本5无编号文本10无名称文本5无坐标浮点型53公交线路文本10无简介文本50无 公交站点属性数据库表 道路属性数据库表如下 字段名称字段类型字段长度小数位objectid整型2无shape文本5无编号文本10无名称文本5无长度浮点型53宽度浮点型53简介文本50无 道路属性数据库表 红绿灯属性数据库表如下字段名称字段类型字段长度小数位objectid整型2无shape文本5无编号文本10无名称文本5

21、无开灯时间日期型10无关灯时间日期型10无间隔时间整型5无坐标浮点型83简介文本50无红绿灯属性数据库表 立交桥属性数据库表如下字段名称字段类型字段长度小数位objectid整型2无shape文本5无编号文本10无名称文本5无桥长度浮点型103宽度浮点型103高度浮点型103桥弧度浮点型103载重浮点型103桥简介文本50无立交桥属性数据库表 地铁站属性数据库表如下字段名称字段类型字段长度小数位objectid整型2无shape文本5无编号文本10无名称文本5无坐标浮点型10无旅客限行数量整型2无简介文本50无 地铁站属性数据库表 标志性地点属性数据库表字段名称字段类型字段长度小数位objec

22、tid整型2无shape文本5无编号文本10无地点名称文本5无类别文本10无坐标浮点型103用途文本10无简介文本50无 标志性地点数据库属性表 4.1.1、数据建模的关键  基于gis的城市交通管理综合信息数据库是在空间基础地理信息数据集（包括正射影像、大地控制、高程、交通、水系、政区、街区、建筑物和公用地籍等数据）的基础上，删减无关基础地理信息，针对智能交通的数据需求及交通管理模块的需要，增补交通专用数据，而形成的智能交通地理信息数据库。其数据建模主要有以下几个问题需要解决：  （1）道路信息与节点信息之间的关系。道路数据与节点数据是一种多对多的关系，它们的存储及其的关

23、系如何在数据库中表现出来，直接影响着数据库是否产生较大的冗余，同时也关系到交通算法的效率。  （2）动态交通数据与静态交通数据的存储和处理。交通数据分为动态交通数据和静态交通数据。由于两种数据各自的特点，它们的存储处理不可能在同一个数据库进行。因此，如何针对这两种数据，设计出适合于它们的存储方式，也是数据库设计的重点。  （3）交通网络信息中的时态信息如何存储与管理。交通管理要素与实时交通数据紧密相连，各种交通要素的实时数据如何组织、存贮、管理，时、空数据如何关联，并提供给上层系统复杂的运算、分析等功能模块，都是设计中的难点。  4.1.2、数据分类与组织

24、0; 按照数据类型，本系统的数据可以大致分为交通信息和城市基础信息，交通信息又分为静态交通信息和动态交通信息两类。城市基础信息是指数字化后的城市建筑、设施图。静态交通信息主要是指经过工程施工物理上确实存在的交通建筑、交通设施和交通附属设备。动态交通信息主要是指上述静态交通信息彼此之间关联的动态变化以及交通附属设备的时态数据，是由于人为制定的各种交通规则而产生变化的，例如交通信号变化、采集获得的交通流信息等。  （1）道路数据组织 道路是交通网络最基本的交通要素之一，是所有交通信息的物理载体。对于道路信息的存储采用shapefile矢量线段（polyline）格式，将道路中心

25、线的几何信息作为基本要素存储，道路的几何信息以交叉口节点为起始点，设定坐标系下连续的点坐标串给出，然后以道路的几何信息为中心，将该道路相关的基本信息诸如道路的编号、路名与几何信息集成存储。由于车道对道路的依赖关系，以及两者之间几何信息重叠的特性，考虑到系统模块对于车道数据的需求，本数据库将车道信息整合到道路数据中，通过属性信息中的正反向车道宽度和车道数目计算将结果作为相对于道路的偏移量进行描述。该方法可以大大减少空间数据冗余，减少与空间数据之间的一致性维护工作并实现了道路与车道间的属性依赖关系与空间拓扑关联关系。  （2）节点数据组织  路口节点是道路网中道路通行能力的“咽

26、喉”，是交通阻塞和事故的多发地。道路中心线的交点被定义为路口节点。路口节点的几何属性主要是表示该节点所在的空间位置，其它数据以此为关联。 信号灯是路口节点上重要的交通附属设备，直接影响交通控制与交通流量。信号灯在物理位置上首先依附于路口节点，然后与所控制的道路有关，隶属于同一路口的信号灯彼此之间有直接的制约关系。因此，信号灯的配时数据将通过节点编号、道路编号同时标识。  （3）停车场数据组织  停车场的位置、规模以及已占泊位数是影响城市内部和城市间交通运输的重要因素之一在本系统中，停车场几何位置以靠近路边的单点来进行描述。停车场数据分为两种，一种是静态数据，直接关

27、联空间几何数据，如停车场编号、所属道路等。另一种是动态数据，即停车场实时空余泊位情况，与停车场编号相关联，使用实时采集时间作为存储文件名来加以区分。  （4）交通量数据组织  动态交通诱导技术是引导道路使用者顺利到达目的地、实现交通流优化、避免交通阻塞的一种现代交通管理技术。交通诱导系统最常见的使用就是诱导信息屏，用点来描述其几何位置，静态属性数据如编号之类关联几何数据。动态交通流数据与数据采集点编号相关联，使用实时采集时间作为存储文件名来加以区分。  4.2 模块功能的设计与实现 基于gis的城市交通管理综合信息平台共由五个模块组成，分别是数

28、据显示与管理模块、模拟模块、交通出行诱导模块、交通停车诱导模块和交通意外事件紧急救援模块。    4.2.1 数据管理和显示模块 数据管理和显示模块是城市交通管理综合信息平台的核心组成部分，是空间数据管理功能和属性数据管理功能的集合。通过该模块可以实现地图浏览、地图操纵、图层分层显示和控制、地图理信息查询、属性数据库数据操作和信号灯配时显示等功能，并对操作结果进行显示。在信息平台中，本模块是唯一可对数据库进行管理的模块，并通过对城市交通管理综合信息数据库的操作来维护数据的有效性、安全性。同时，本模块还是可视化显示的重要模块，其它任何模块的计算结果都必须调用本模块来进行显示。          4.2.2 模拟模块 模拟模块是系统的时间模块，在整个系统运行中起着重要的协调的作用。通过该模块可以实现对系统模拟时间的设置和控制，使得信息平台既可以进行实时的动态显示，又可以进行历史数据的演示，并避免由于扩展模块时间量度不一致造成的系统运行混乱。  4.2.3 交通出行诱导模块  交通出行诱导模块是城市交通管