1系統方案設計

　　1.1 系統目標

　　高速公路實時路況分析系統的目標是通過WEBGIS建立實時的浙江省高速公路路況分析系統，該系統要求使用方便、數據可靠、時效性高、造價低廉，為自駕車出行者提供有效的路況信息，為其他公眾出行服務商提供數據支持。

　　1.2 分析模型

　　將高速公路抽象為面狀，其中中間為1～2m隔離欄，兩側為15～30m路面，圖形如圖1所示。高速公路分段處理：高速公路顯著的特征是只有在出入口才可以上下車，所以擁堵情況也主要發生在兩個出入口之間，高速公路在每個出入口處分段，并緩沖為雙面，每個面的寬度為40m。如圖2所示。

　　1.3 實現方法

　　系統的實現方法是通過分析人量的GPS信息，實時輸出各個高速公路路段的路況信息，并利用WEBGIS發布，用戶通過Internet瀏覽器獲取圖形化的動態路況信息。

　　1.4 外部環境

　　硬件環境：

　　(1) GPS接收機

　　(2) 數據采集前置服務器

　　(3) 數據中心服務器

　　(4) 數據分析與發布服務器

　　軟件環境：

　　(1) Oracle9i數據庫

　　(2) Apache2.4+tomcat5

　　(3) ArcIMS9.0

　　(4) ArcGIS desktop 9.0

　　(5) MapObject2.3

　　1.5 系統結構和功能

　　系統結構如圖3所示。

　　用戶通過瀏覽器每隔10～30s自動獲取一張實時的浙江省高速公路路況地圖，地圖以不同顏色代表當前該路段車輛行駛平均速度。顏色區分如表1所列。

　　2 核心軟件設計技術

　　2.1 數據采集

　　本系統對GPS數據的傳輸要求很高，分析結果的實時性取決于GPS數據的實時性，所以采取準確高效的數據傳輸與存儲技術。

　　GPS采集如圖4所示。

　　要建立端到端的通信模式，可以采用現在較為流行的客戶/服務器模型。客戶/服務器模型的核心思想就是兩個網絡應用進程在傳輸數據前先要有一個“握手”過程，即一方請求，另一方響應。這個過程成功之后，實際上是在兩個機器的對等層之間建立了一條從信源到信宿的虛擬線路，然后在這條虛擬線路上進行數據傳輸，而無需關心中間節點是否存在，這是與端到端通信模式相一致的。

　　本系統主要提供對各運營商的數據接口。運營商通過用戶合法性驗證后，發送GPS數據、車輛維護數據和公司維護數據，我方將對無效的GPS數據過濾，并對車輛和公司維護數據做出應答，使操作流程完整。

　　通信雙方采用TCP/IP長連接方式，通信雙方以客戶-服務器方式建立TCP連接，用于雙方信息的相互提交。

　　我方作為服務器方，開監聽端口，端口連接成功后接收各營運商發送的GPS數據、車輛維護數據和公司維護數據。對接收到的GPS數據進行分類，對無效的GPS數據過濾。對接收到的車輛維護數據和公司維護數據，我方將返回對應的回復消息。

　　2.2 數據處理與分析

　　數據處理與分析模塊采用C/S結構，服務器端為ArcSDE+Oracle， 客戶端為 MapObjects2.3。MapObjects提供了基礎電子地圖加載、連接數據庫并獲取實時GPS數據進行空間分析，分析結果直接寫入數據庫，以供發布端獲取。

　　路況分析如圖5所示。

　　2.3 GIS展現

　　地圖發布采用著名的ArcIMS平臺，該平臺提供了一種通過網絡獲取動態地圖、GIS數據以及各種服務的途徑。它為適應企業網絡需求以及訪問國際網絡而建立的GIS網頁發布提供了高效的分層框架結構。ArcIMS服務可被應用于多種客戶端中，如自定義網頁應用、ArcGIS桌面系統以及移動和無線設備。通過應用ArcIMS，城市和地方政府、商業機構以及其他組織均可以發布，發掘以及共享地理空間信息。

　　地圖瀏覽提供地圖的任意縮放、按比例尺縮放等功能;提供地圖任意拖動漫游、全圖顯示等地圖操作功能。

　　地圖根據需要自動刷新，以保持最新的路況信息，用戶也可以手動刷新。

　　3 系統實現效果

　　3.1 性能分析

　　分析結果的準確性：假設高速公路樣本車每公里一輛，以杭甬高速為例，杭甬高速總長約150km，則杭甬高速10～30s內同時必須存存150個樣本車。

　　分析結果的實時性：每個被系統使用的樣本車10～30s必須傳回一條位置信息，最長可延長至60s。因為交通擁堵的變化在5～10分鐘內發生和結束，如果樣木回傳數據時延太長，分析結果就不實時，也就沒有仟何意義。

　　3.2 系統運行效果

　　系統運行效果如圖6所示。

　　4 結束語

　　本文結合GPS、GIS的先進技術，通過多分散點的數據采集，然后進行一系列的數據分析、處理，實現了高速公路實時路況WEB發布的目的。在未來GPS設備日益普遍、數據量進一步擴充時，可以進行高速公路與城市街道的聯動，實現城市街道實時路況的聯合發布。再者，隨著車載移動設備的興起，本系統可擴展到大量移動設備上，用戶可通過移動終端獲取實時路況信息，配合自帶的地埋信息，實現真正的實時汽車導航，市場前景非常可觀。