基于三维tgis的高速公路综合信息管理平台建设方案

基于三维tgis的高速公路综合信息管理平台建设方案内容摘要：

据库，数据库类别包括交通环境数据库、设备状态数据库、设备维修维护数据库、事件记录数据库、告警记录数据库、用户管理数据库等等。 以上数据处理结果应为省监控中心对全省高速公路的宏观协调控制提供依据。 协调控制需求 分析 (1) 协调控制 以下各种事件影响路网交通时需要省监控中心进行协调控制： ① 偶发性交通事件：重大交通事件、车辆抛锚、道路维修、隧道发生火灾等； ② 周期性交通堵塞； ③ 环境条件比较恶劣：大雾、雨、路面结冰、积雪、隧道内 CO浓度高、隧道内能见度低等； ④ 特殊事件：球赛、游行、需要特殊关照的国宾车队等； ⑤ 正常 情况下，省中心下发的协调指令由各有关的分中心执行。 (2) 宏观优化 ① 在交通量比较小的情况下，可由各监控分中心自由控制管理区段，省监控中心只从全省高速公路网角度出发，根据所辖路段的交通状况和环境状况，形成宏观优化控制方案 (主要采取：主线控制、隧道控制和匝道控制 )，协助各监控分中心进行管理，以尽快消除常发性事件、偶发性事件的影响。 ② 在交通量比较大的情况下，省监控中心应从全省高速公路网角度出发，根据所辖路段的道路状况、交通状况和环境状况；主要采取主线控制、隧道控制、匝道控制和通道控制以使交通量在整个路网中分布均 衡 ,减少交通阻塞，提高高速公路的运行效益。 (3) 控制方式 ① 主线控制：主线控制是高速公路主干线的交通控制。 由于保证高速公路主线交通通畅是高速公路的首要目的，因此主线控制是监控系统的基本类型。 主线控制是监控系统对主线上的交通异常事件的监测和控制。 交通异常事件诸如交通事故、车辆抛锚等等，是偶发的事件。 在交通量不大时，主线交通畅通，即使发生交通异常事件，也不会发生阻塞，当交通量增长到一定程度，平时交通可以畅通，但发生交通异常时，则很容易发生阻塞。 主线监控系统一般通过大型可变情报标志、小型立柱式可变情报标志和可变限速 标志等进行交通诱导、告警、限速和控制；省监控中心的主要职能是协助各监控分中心对交通异常事件的及时搜索、判断、确认和处理。 ② 隧道控制：高速公路的隧道是主线的一部分，但由于隧道的特殊性，除具备主线控制的功能外，还应具备其它功能，如：隧道的照明控制、通风控制、火灾报警控制以及在发生交通事故时的车道控制和交通信号控制等。 ③ 匝道控制：高速公路的主线上交通量增长到接近饱和的程度，即使不发生交通异常事件，在交通高峰时段也会发生交通阻塞。 这种阻塞是周期性的，持续的时间也很长，主线没有任何有效的手段去消除，只有通过上游入 口匝道的交通控制来解决。 入口匝道的交通控制适量地限制车辆进入，减少主线交通量，从而有助于主线交通阻塞的消除。 另外气候条件恶劣 (如：大雾、结冰 )以及严重的交通事件时，应该结合实际情况关闭部分或全部车道。 当然，根据主线交通流的实时监测，及时启动匝道控制，也可使主线上本来要发生的交通阻塞得以避免。 ④ 通道控制：高速公路通道是指高速公路和与其平行公路或城市道路的整体，这些与高速公路平行的干线公路或城市道路称为高速公路的集散道路。 在很多情况下，无论是单纯的主线控制，还是具有匝道控制的主线控制，都不能缓解高速公路的阻塞 情况，同时，高速公路的交通阻塞还波及影响到集散道路，使整个高速公路通道的运行效益严重下降。 通道控制就是针对这种情况而建立的高速公路监控系统。 通道控制是带状路网的交通控制，除了主线控制和匝道控制的功能外，主要增加了车辆的路径诱导功能。 显示需求 分析 (1) 外场设备以一定的图标显示在其相应位置，通过图标的颜色变化表示设备工作状态（正常、设备报警、故障），通过点击相应图标即可查看设备检测的内容和状态（车辆检测器、气象 /能见度检测器），设备显示的内容和状态（各种形式的可变信息标志、信息发布屏等）。 (2) 具有分层显示 功能，可针对各种设备方便的进行分类监控、查询，例如仅需显示路网中的门架式可变情报板情况，即可将其它显示隐藏，仅在交通底图上显示门架式可变情报板的位置。 (3) 可显示路网道路沿线机构的情况，在出现车辆故障、交通事故、人员伤亡等情况下可查询附近的管理处、路政大队、养护工区、服务区、收费站及附近的医院、交警、消防等部门，包括每个单位名称、位置、负责人、联系电话等（根据操作人员要求编辑），以便实施紧急救援措施。 (4) 可通过颜色变化显示全省高速公路路况、交通状况等。 (5) 可显示各监控分中心上传的视频图像 (包括监控和收费图像 )以及录 像机录制的视频图像。 (6) 可显示省中心计算机网络信号，包括计算机输出的画面，如：电子地图、统计报表等。 (7) 可显示省中心其他相关部门的与管理有关的信息。 (8) 应能适度的显示相邻省市或相关高速公路网、地方路网的交通状况，以便于在路网内某段路出现交通阻塞、事故时，可根据附近路网的交通运行状况进行路网统一监控和疏导。 统计查询需求 分析 (1) 数据和图像的归档存储 省监控中心计算机软件应能自动完成系统每日的数据分类存储、备份及重要文件的存档。 带有时间、工作人员记录 ,以便在需要时可复制每日的数据或调出历史数据进行各项分析 处理工作。 省监控中心计算机软件应能保存带图片 (如：异常事件的发生地有摄像机可由视频控制计算机抓拍图片，并与异常事件信息一起保存；如果发生地没有摄像机则不作要求 )的异常事件记录。 省监控中心应将数字录像机所录制的视频图像分类保存，并带有录制时间、录制地点、录制人员等信息。 视频数据保存的时间在设计审查中由监理工程师应与承包人协商决定。 重要的视频图像数据能通过光盘刻录机刻录，并应用标签分类保存，标签应带有刻录时间、刻录人员、刻录内容、地点等信息。 省监控中心计算机系统应能至少动态保持 2 年的监控数据，并在每年的年 终形成报表后提醒值班员，手动将数据导出，通过光盘刻录机存入光盘，分类保存，在光盘上标注光盘记录的内容、刻录时间、刻录人员等信息。 省监控中心数据库的数据和图像应分类保存，具体如下 (在设计审查阶段应提供详细的分类方案，并得到业主或监理工程师的同意 )： 地理信息； 道路信息； 交通信息； 常发性事件信息； 偶发性事件记录； 监控措施记录； 外场设备工作状态； 外场设备报警信息； 工作人员日常工作记录等等； (2)报表格式 监控系统报表格式建议按照交通部行业标准 JT/T4562020《高速公路监控系统交通数据 报表格式》以及业务的要求执行。 要求能显示和打印各种报表，以便在需要时复制每日的数据或调出历史数据进行各项分析处理工作。 报表以中文形式显示和打印。 报表包括： 交通报表 (能显示和打印 15 分钟、 1 小时、日、周、月、季度、年的交通量、平均车速、占有率报表 )； 收费车道报表 (包括每车道分车型交通量、车道开关状态等参数 )； 环境参数报表 (包括外场以及隧道内的环境参数报表 )； 各种事件、事故报表 (包括紧急电话报警、巡逻车报警、火灾等 )； 发布命令报表； 系统报警报表； 设备工作状态报表； 数据备份报表； 图像录制报 表。 可任意查询一年内系统运行的详细数据：包括任意时刻的交通、环境参数、设备状况、事件事故输入、命令发布记录等，并以报表形式打印出来。 对于交通报表还可以用图形方式绘制变化曲线。 具体报表格式在设计审查中由承包人提出，并取得监理工程师同意。 (3)统计、查询 可统计、查询交通运行、隧道环境指标、各种事件事故、发布命令、设备工作状态等报表。 信息发布需求 分析 (1) 省监控中心应能及时与紧急求援 (如：消防、医疗、交警等 )部门联系；当路网内出现交通事故、隧道火灾、异常事件等时应能取得其帮助； (2) 省监控中心应能通 过公众媒体 (因特网、电台、电视台、报纸杂志等 )将整个路网的交通信息、环境信息、异常事件信息以及相关图片提供给广大用户，为广大用户的出行提供最佳路由选择。 (3) 省监控中心能提供语音 (见通信系统 )、短信 (见通信系统 )以及网络查询，为广大拥护提供各种信息。 自检与报警需求 分析 具有对本系统的软、硬件、通信自动检测和故障报警功能。 并在发生故障时自动采取必要的措施。 如通过用户接口向值班员发出报警信息。 常见的故障与异常包括 (不限于以下几点 )： (1) 通信故障（三次发布命令通信失败定为故障） (2) 设备本身故障 (3) 设备未加电 (4) 非 正常数据（采集数据大大偏离正常值） 系统安全 需求分析 系统对不同层次和职责的人员，分别设置不同的访问操作使用权限，设置不同的操作口令和密码，防止越权存取和修改，保障数据的完整性； 数据防抵赖保护，系统的任何操作都应被记录在日志文件系统（包括存贮操作、打印操作、登录等等），防止操作人员抵赖自己曾做出的行为，从而保护系统的安全性； 监控系统应有详细的系统日志，记录每个操作人员每次活动（访问时间和访问的数据、设备信息等），以及系统出错信息和配置修改信息等。 为保护省监控中心计算机系统的安全，在省监控中心局域 网与外界之间、省监控中心内部设置有网络安全与管理系统，详见网络安全与管理系统部分。 与系统内部之间的信息共享 需求分析 将湖南省监控中心作为整个湖南省交通资源共享的重要平台，向上级管理部门提供信息，与相关部门交换交通信息，实现信息共享与协同办公。 提供对外服务功能 需求分析 通过客服系统、呼叫中心、短信平台、互联网、交通台、无线公网等多种途径向社会发布全省高速公路的实时交通状况、交通拥堵、交通事故及处理情况等交通信息以及其他相关信息，通过公共媒体为不同的使用者提供全方位多样化人性化的服务，拓展监控 系统的功能。 第 三 章 高速公路三维电子地图建设方案 建立高速公路实景影像库 采集方式 通过公路智能信息采集系统，使用采集车进行公路双向实景影像和数据采集 .道路智能信息采集系统集 GPS/IMU， CCD 相机，激光测量仪，计算机等高科技产品于一体，提供了一种多功能全方位的全要素公路信息采集 /编辑解决方案。 本系统实现了对公路及公路两旁地物的空间数据、属性数据的快速采集，数据通过专用软件加工，可生成能满足不同需要的三维空间数据库、专题图及电子地图。 高速公路实景影像采集和影像库 建立 采集对象包括：公路、交通设施、路边构造物、两旁地物的实景影像和空间数据。 建立高速公路设施空间数据库 1)、提取的数据内容 公路、车道线、交通设施的空间数据和基本属性信息。 2)、数据提取方式 通过我们的数据提取软件自动提取 , 系统对提取的数据进行处理，直接生成交通设施的影像和空间数据库。 提取到的设施信息可直接和二维地图数据库连接 建立高速公路设施属性数据库 1) 通过实景影像提取设施的基本属性信息。 2) 充分利用已有的设施属性数据资源。 3) 对缺少的属性信息进行收集、补充。 4) 建立完成的设施属性数据库，并实现与空间库和影像库的衔接。 分车道的道路矢量电子地图生成 利用所提取的公路路、标线生成分车道的二维矢量电子地图。 使系统支持按路线车道的定位功能。 道路精细实景矢量三维电子地图建立 1)、利用卫星影像进行道路模型采集 2)、利用卫星影像对道路贴图 3)、利用采集的三维实景影像建立高速公路精细实景矢量三维电子地图，以支持交通管理系统的应用需求。 三维电子地图的更新方式 1)、当更新交通设施时，可通过公路三维矢量电子地图系统，利用已有模型库进行新增和修改。 2)、当公路改建或新建时，可通过对已变化的公路进行实景影像采集和处理，建立三维实景模型，进行三维电子地图的更新。 第 四 章 高速公路三维 TGIS 基本功能 系统总体构架 系统网络构架 本系统将基于二维电子地图和三维电子地图，实现对公路和交通设施的属性数据、空间数据、影像数据的全面、直观的管理，并为其他业务应用系统提供基础数据支撑 .具体网络结构如下 : WEB、数据及应用服务器放置在局管理中心，高速局处室、各相关单位通过 TCP/IP 网络访问系统。 技术开发路线 系统采用 B/S 三层结构，用户通过 IE 访问系统。 数据库使用大型数据库 SQLSERVER 或 ORACLE GIS 平台采用二维平台与三维平台融合的多维地理信息平台（ DWGIS），实现基于二维和三维电子地图的全面融合应用，体现高速公路交通的特点。 多维地理信息平台特点 提供“数据－软件－网络－应用”四位一体的三维地理信息服务完整解决方案。 实现海量三维模型数据的浏览和管理，实现连续、实时和平滑浏览，实现真实感与美感的和谐统一。 面向服务的架构，用户可自定义扩展服务。 面向网络应用环境，支 持数据分布式部署和服务分布式部署，以构建企业级分布式体系结构 3D GIS 应用。 系统功能设计 地图基本操作 1）、 可以对精细矢量三维电子地图任意放大、缩小、移动、旋转，是真实。