地理信息系统在道路管理系统中的应用与实施

(1.卢湾区教育局校产管理站，上海 200023；2.福建省农业银行 省分行营业部 客户部，福建 福州 350007； 3.威海市建筑工程质量定额监督管理站环翠区分站，山东 威海 264200)

摘 要： 文章详细论述了GIS的各项要素，以及GIS在道路管理系统中实施与整合的方法与过程，可以作为实施GIS的指导。

关键词： 地理信息系统；道路管理系统；数据；实施

中图分类号： TU9  文献标识码： A  文章编号： 1007—6921(2009)19—0062—02 

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)作为一种新的信息技术在道路管理系统中将有助于解决目前道路管理系统中存在的一些问题。道路系统作为最重要的交通设施，在国民经济中发挥着巨大的作用。但道路设施在使用过程中都会受到磨损和破坏，这使得运营费用和维修费用随时间逐渐增加。道路的维修资金总是一定的，怎样更好的使用这些资金，提高资金的使用效率是一个急待解决的问题，同时这也是一个非常复杂的问题，需要通过收集处理大量的数据、采用先进的数据处理方法，这对数据的储存、维护、处理提出很高的要求。现代信息技术的发展给解决这个问题提供技术支持，道路管理系统就是现代信息技术在道路管理中的具体应用。

道路管理系统使用一系列的工具收集、存储、提取、分析有关数据，为管理者提供必要的信息，并通过成本效益等方法分析可行的维修策略，为管理者做出最具成本效益的决策提供支持，在资金有限的情况下，使道路系统处于相对良好的运行状态，并延长道路的使用年限。道路管理系统有两个基本的部分组成：①包含大量历史数据的数据库。②一系列的数据处理和分析工具，用以预测未来道路的状况、所需的维修资金、可能的维修措施以及对维修措施的成本效益分析。

道路管理系统在道路管理中发挥了巨大的作用，但在使用过程中出现很多问题，比如数据库中数据的组织不够合理、不同管理部门之间很难共享和交换数据等。地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)的出现为解决这些问题提供了可能性。广义上说GIS是一个有硬件、软件、人和组织组成的，收集、存储、分析和传播与地理、地貌有关的数据的系统，把相关的信息通过地理要素结合起来，便于数据的管理和分析，使用户可以更加方便的过滤、管理、分析和展示与位置有关的数据信息。GIS能把通常的数据库功能(数据的储存、查询、统计分析等功能)和地图的形象性、地理地貌分析等功能特征结合起来，这使得GIS和普通的信息系统具有明显的优势，GIS的优势在于以下两个方面：①GIS提供一个对用户非常友好的数据库，可以方便的访问、形象的处理、在空间上分析海量数据，并提供图形化、形象化的分析结果；②GIS可以作为具有一致性和内在连贯性的平台，通过把不同的数据库集成在这个平台上，便于数据的共享与交换。
 1 GIS的要素 

如图1所示，GIS包括4个不可或缺的要素：①有效的、准确的数据，以满足数据分析的需要；②高效的计算环境，以有效的管理数据，并进行数据分析；③开发、使用和维护GIS的人员；④组织机构和工作制度的调整安排，以保证GIS的顺利实施。
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 1.1 GIS的数据及相关的技术 

道路管理系统中的数据通常包括以下几种：①道路破损数据：包括裂缝、变形、松散等破坏形式。②行驶质量数据。③路面变形数据。④路面防滑数据。⑤车辙数据。⑥其他数据：位置信息，交通流量，道路类型等级，维修记录等数据。

GIS的数据主要包括空间数据、属性数据和多媒体数据等，道路管理系统中的数据可以分别归于这几种类型。在GIS中，这些数据通常存放在基图中。GIS的基图是表示立体的地理基本地图，在基图中，目标定位是通过基图中的地理特征物来进行的。确定基图的准确度和精确度是GIS实施的重要环节，基图提供了联系其他数据的参照系统，因此基图的质量很大程度上决定了GIS项目能否成功。道路管理系统中基图的准确度(目标在地图中的位置和实际中位置的差别)和精确度必须满足系统要求，由于不同的部门、不同的系统应用对基图的准确度和精确度有不同的要求，比如省级公路网的规划对基图准确度和精确度的要求要低于具体项目对基图准确度和精确度的要求，因此作为系统数据库的基础，基图必须满足道路管理系统最大的精确度和精确度要求。另外，确定GIS基图准确度和精确度时应该考虑以下两点：①技术的高速发展，因为随着新技术的应用(比如GPS)，道路管理系统中道路设施定位的准确性和精度得到不断地提高，在确定基图准确度时必须充分考虑这些变化，要有一定的前瞻性，以满足系统在未来一段时间内的要求；②在确定基图准确度和精确度时还必须考虑可用资金的限制，基图的准确度和精确度越高，所需的资金越多，在实际应用中根据具体情况，寻求数据准确度、精确度和资金的均衡点。
 1.2 计算环境 

GIS的计算环境包括软件、硬件和操作系统，建立与道路管理系统相适应的GIS计算环境包括软件和硬件的评估和选择，操作系统的选择和安装，计算机网络的选择建设等环节。软件通常包括GIS软件，数据库软件，CADD软件等。GIS采用的新软件并不能完全取代原有系统中的软件，因此需要通过整合使它们共存在同一系统中，并能相互促进，以提高系统效率，比如CAD软件在工程设计中作为行业标准得到广泛的使用，在GIS系统中可以通过GeoGraphics和GeoPak等软件对CAD进行整合，增强CAD的功能。科技的进步使硬件在整个系统中的比例不断降低，硬件应在软件和系统数据确定之后再购买。另外，在GIS的实施中应该考虑GIS与原有道路管理系统的兼容性，充分利用原有的软件、硬件等资源，尽量减少系统升级的成本。
 1.3 GIS相关人员及其培训 

GIS的相关人员包括：基层的使用者、基层的GIS技术人员、GIS应用、数据管理员、GIS系统支持专家、GIS的协调人员。
 1.4 组织和制度 

通常软件(比如Microsoft Office)的应用很简单，只需要购买、安装、学习使用，但是GIS系统则不同，成功的实施GIS系统离不开组织和制度上的支持。在GIS系统实施工程中，组织上应对相关的部门进行调整以适应系统的要求，并制订相应的制度，确保系统的顺利实施，充分GIS优势，更好的支持管理决策。
 1.5 GIS和PMIS的整合 

GIS的成功很大程度上取决与道路管理系统中不同数据库的整合，成功的GIS系统必须充分利用现有的管理系统数据库，可以直接利用或者使用工具对数据进行处理转换后再利用。根据不同的数据库整合方式，GIS和道路管理系统的整合包括以下三种：①无缝整合：通过共享同一数据库，可以实现GIS和道路管理系统的无缝整合，这种方式适合于现有的道路管理系统数据库符合GIS系统要求的情况。②数据库连接：通过数据库连接方法(例如SQL、ODBC)把道路管理系统的数据导出，然后再导入GIS的数据库中，这种方式适合现有的道路管理系统数据库不完全符合GIS系统要求，并且GIS的数据库和道路管理系统的数据库可以分开管理维护的情况。这种方式的缺点是随着道路管理系统数据库更新，必须同时通过数据库连接更新GIS数据库。③其他方式：除了上述两种方式外，还存在其他的方式，比如地图导出，这种方式是把地图导出GIS系统，然后再导入道路管理系统系统中。这种方式的缺点是不能充分利用GIS整合数据的优势。
 2 GIS的实施程序 

GIS系统的实施包括两个相互关联的路径，如图2所示。
 2.1 GIS实施规划的制订 

在制订实施规划时首先对数据进行分析，在此基础上选择软件和硬件，然后再确定人员以及人员的培训，最后是制订相关的组织和制度措施。
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在制订实施规划中，对4个要素的分析应按以下步骤进行：①第一步是研究现存的道路管理系统的资源，确定不同使用者的功能要求；②第二步是确定能满足使用者要求的输出结果；③第三步是确定产生这些输出结果所需要的基本数据和数据处理方法，这些基本数据会影响系统软件和硬件的选择，软件硬件的复杂性将决定开发、使用和维护GIS的技术人员的技术要求，最后也需要一定的组织、制度措施，保证GIS顺利实施。以上几个步骤时间上可以存在搭接，但是顺序不能颠倒。
 2.2 GIS的实施路径 

GIS的实施路径是在第一个路径的基础上进行的，但是顺序刚好相反。①采取一定的组织、制度措施，为GIS的实施提供良好的外部环境和稳定的支持；②引进或者培训开发、管理和使用GIS所必须的技术人员；③购买安装所需的硬件和软件；最后整理数据，把数据转到新的系统中，开发所需的应用，满足用户需求。值得注意的是由于信息技术的快速发展，在实施过程中要经常注意技术的革新，以便随时调整实施计划。
3 三阶段实施概念 

GIS的实施是一个不断使用、反馈、调整的过程，不可能一步到位，因此分阶段实施是一项重要的策略，三阶段实施是这种策略的体现，GIS实施的三个阶段包括初始阶段，中间阶段和理想阶段。初始阶段评估可用的资源，并在此基础上开始实施GIS，这是整个GIS实施的起点；理想阶段是在充足的人力物力，和技术手段的条件下，所能达到的效果，但是实际中总是存在各种限制条件，因此需要在理想效果和实际可用资源之间妥协，理想阶段作为GIS系统的发展方向是必要的，它指导着系统不断改进。中间阶段是连接的桥梁，应致力于系统功能、数据的收集和管理、计算环境、GIS和PMIS的整合、GIS相关人员的培训等要素的改进，保证系统不断的提高。
 4 结束语 

GIS作为一种新的信息技术在道路管理系统中将有助于解决道路管理系统中存在的一些问题，文章详细论述了GIS在道路管理系统中实施与整合的方法与过程，可以作为实施GIS的指导。
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