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基于GIS的交通工程质量监督管理系统的设计与实现论文

硕士学位论文

论文题目:

基于GIS的交通工程质量监督管理系统

的设计与实现

TheDesignandImplementationoftheTrafficProjectQualitySurveillanceManagementSystemBasedOnGIS

原创性声明和关于论文使用授权的说明

原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

日期：

关于学位论文使用授权的声明

本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

（保密论文在解密后应遵守此规定）

论文作者签名：

导师签名:

日期：

CONTENTS

摘要

近年来，我国交通基础设施建设发展迅速，但是交通工程质量监督管理水平和管理手段还相对落后，计算机应用水平普遍不高，许多工作还在使用传统的手工管理，监督水平和管理力度不能得到充分发挥，监督管理效率十分低下，无法适应新形势发展的需要。

随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS技术也越来越成熟，并且逐渐被人们认识并得到广泛应用。

将GIS技术应用到交通工程质量监督管理中，建立基于GIS的交通工程质量监督管理系统，不但可以协助质检人员按照工程质量监督管理程序，完成对在建工程质量的监督、管理。

还可以实现空间数据的编辑、查询、统计、分析等功能，是全面提高交通工程质量监督管理水平和管理效率的有效手段。

本文详细分析了系统研究的背景和意义，介绍了当前GIS的发展与现状，简述了系统实现需要解决的主要问题以及系统的整体情况，对系统的需求分析、总体设计、数据库构建等内容进行了重点阐述，详细介绍了系统的开发模式、设计原则、功能模块，并以代表性功能模块为例描述了系统的详细设计。

系统开发采用二级C/S模式，利用Oracle9i对空间数据和属性数据集中管理，使用.NET作为开发平台、C#为程序设计语言以及基于.NET的GIS组件MapXtreme2005为GIS开发工具，建立了一套高效、方便的系统开发架构。

在论文的最后对系统实现过程中的部分窗口界面和程序编码进行了具体展现。

目前该系统已经过试运行，各项指标和性能基本达到预期的设计目标，得到使用单位的充分肯定。

关键字：

GIS；交通工程质量监督管理系统；XP；客户/服务器（C/S）模式；OracleSpatial

ABSTRACT

Inrecentyears，trafficinfrastructureofourcountryhasdevelopedrapidly;however,trafficprojectsurveillancemanagementlevelandmethodremainrelativelyleftbehindinthatcomputershavenotbeenputintousewidely;muchworkisstillbeingdoneinthetraditionalway;surveillancelevelandmanagementpowercannotcomeintofullplay,resultinginlowefficiencythatfailstomeettheneedofcurrentsituations.Withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,fastchangesinspacetechnologyandgradualperfectingofcomputergraphicstheory,GIStechnologyisbecomingmoreandmorematureandhasbeenrecognizedandputintowideuse.ApplyingGIStechnologytotrafficprojectqualitysurveillancemanagementandestablishingamanagementsystembasedonGIScannotonlyhelpqualitysurveillancestaffwithbetterqualitycontrolandmanagementforongoingprojects,butcanalsomakeediting,looking-up,recordingaswellasanalyzingspacefigurespossible;therefore,itappearsasaneffectivemethodtoimprovetheoveralltrafficprojectqualitysurveillancemanagementlevelandefficiency.

Thisthesisanalysesindetailthebackgroundandsignificanceofthesystemresearchconcerned,introducesdevelopmentandstatusquoofGIS,liststhemainproblemsinestablishingthesystem,expoundsitsneeds,overalldesignanddatabaseconstruction,explainsspecificallyitsdevelopmentmode,principleindesignandfunctions,anddescribesthedetaileddesignofcertainrepresentativefunctions.Thesystemdevelopmentusessecond-rateC/SpatternandappliesOracle9itodealwithspacedateandpropertydata,with.NETasitsplatform,C#asitsprogramdesigninglanguageandMapXtreme2005asitsdevelopmenttoolstoestablishasetofsystemdevelopmentformwithhighefficiencyandconvenience.AttheendofthepapercertainWindowsinterfaceandprogramcodingarelaidout.

Atthepresentthesystemhasbeentestedandputintouse;itsindexesandfunctionshavemettheintendedpurposeofdesignandwonwideapprovalfromcompanieswhoapplieditinpractice.

Keyword:

GIS;trafficprojectqualitysurveillancemanagementsyster;XP;clients/server（C/S）mode;OracleSpatial

第1章绪论

1．1研究背景和意义

近年来，我国国民经济快速发展，综合国力不断增强，国家对各项基础设施建设投资持续加大，作为经济发展先行官的交通设施建设进入前所未有的黄金发展期，各地先后启动了大规模的农村道路建改工程，公路建设和通车里程不断增加，沿海港口和内河航运也得到了长足发展，交通基础设施建设驶入了快车道，交通事业发展日新月异。

如何更好地确保交通建设工程的质量，规范交通工程质量监督工作，提高监督的科学性，促进质量监督水平的全面提升，彻底杜绝“豆腐渣”工程，更好适应经济形势发展的需要，是交通工程质量监督管理部门在新的历史时期面临的首要任务。

目前我国的交通工程质量监督管理水平和管理手段还相对落后，计算机应用水平普遍不高，许多工作还在使用传统的手工管理，监督水平和管理力度不能得到充分发挥，监督管理效率十分低下，无法适应新形势发展的需要。

随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）技术也越来越成熟，并且逐渐被人们认识并得到广泛应用[1]。

GIS可将表格式的信息和地图式的信息结合起来，在计算机内组织成一个既反映数量特征又反映拓扑特征的地理信息数据库[2]，给人们提供了一个地理信息管理和空间分析的先进工具，它已被广泛应用到国民经济和社会生活的许多领域，给人们的生活工作带来了革命性的变革。

将GIS技术应用到交通工程质量监督管理中，建立基于GIS的交通工程质量监督管理系统，不但可以实现对工程项目、从业单位、从业人员及设备进行管理，建立项目质量监督档案，保存、处理各类质量监督数据，协助质检人员按照工程质量监督管理程序，完成对在建工程质量的监督、管理。

还可以在电子地图上详细反映管理地域内的地理因素，全面、准确地描述交通建设工程的分布位置、坐标、类型、形状等空间数据，能将各类交通建设工程在电子地图上用不同颜色的线型或不同形状的符号清楚明了的表现出来，使我们对工程的分布情况一目了然，能够实现空间数据的编辑、查询、统计、分析等功能，使监督信息的采集、加工、处理、检索、更新和利用更向电子化、信息化、高效化以及管理的规范化和现代化方向发展。

是新型的、基于地图导航的、富有特色的管理系统，是全面提高交通工程质量监督管理水平和管理效率的有效手段。

交通工程质量监督管理系统的应用强化了质量监督管理的计划性，实现了信息的快速传递，减轻了工作强度，提高了工作效率，实现了质量监督动态管理，整合了各项业务数据，使行业管理更加便捷，实现了质监工作电子化档案管理，促进了综合管理水平的提高。

1．2GIS的发展与现状

GIS的发展最早开始于20世纪60年代，1963年加拿大测量学家R.FTomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个GIS（加拿大地理信息系统CGIS），用于自然资源的管理和规划，不久，美国哈佛大学提出了较完整的系统软件SYMAP，这可算是GIS的起步[3]。

之后随着计算机技术和空间技术的迅速发展以及计算机图形学理论的日渐完善得到了空前的发展和应用。

GIS在其发展和应用过程中不断吸取数据库与信息系统技术、系统工程方法、决策科学、专家系统技术、地图学和计算机图形学等相邻学科的先进技术与方法，并与遥感技术、全球卫星定位系统和国际互联网等现代信息技术进行融合，逐渐形成了以GIS为核心的集成化的技术体系。

GIS正是在这些相关学科与计算机科学结合的基础上发展起来而形成的一门边缘学科，它并不局限于地图学、系统工程等学科，而是作为一种研究和解决问题的方法与相应学科结合被广泛应用。

GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一[4]。

作为一门综合性边缘学科，GIS通常是指由计算机硬件、软件和不同方法组成的，具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示功能，并可解决复杂的规划和管理问题的信息系统[5]。

其核心是计算机科学,其基本技术是数据库、地图可视化及空间分析[6]。

它是一种能把图形管理系统和数据管理系统有机地结合起来的信息技术，既管理对象的位置又管理对象的其它属性，而且位置和其它属性是自动关联的，其通过利用数据的空间属性，实现了图形与数据的有机结合。

它通过可视化平台多维地显示数据，揭示数据之间的关联和隐藏在数据背后的信息。

用户可以在地图界面上直接对空间对象进行查询和分析[7]。

这给管理决策人员更科学、更直观、更准确、更及时地制定计划、处理问题提供了依据。

GIS主要由三大部分组成，即计算机及其附属设备，地理数据库及其数据操作、分析功能的数据库管理系统，各种制图输出工具及其他输出设备[8]。

GIS最基本的功能是将分散收集到的各种空间、非空间信息输入到计算机中，建立起有相互联系的数据库[9]。

空间查询与分析是GIS最重要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征。

而一个完整的GIS主要有四大功能[8]：

1.空间数据的操作与处理功能。

2.制图功能。

3.空间查询与分析功能。

4.地形分析功能。

GIS在我国的起步较晚但发展相对较快，自上世纪80年代初开始经历了四个阶段，即起步（1970-1980）、准备（1980-1985）、发展（1985-1995）、产业化（1996以后）阶段[10]。

尤其近几年发展较为迅速，已引起政府有关部门和各行各业的高度重视，被广泛应用于电子政务、资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、公共安全等各个方面。

并相继出现了一些优秀的自主开发的国产地理信息系统软件（如GeoSTAR,SuperMAP,MapGIS等），部分高校还设立了GIS有关的专业或学科，许多专门从事GIS产业活动的高新技术企业也相继成立，进一步推动了GIS在我国的快速发展。

1．3系统需要解决的主要问题

由于计算机应用在交通工程质量监督管理领域尚处于起步阶段，基于GIS的交通工程质量监督管理系统的开发没有成熟的标准和规范作为依据，也没有一个完整的业务模式作为参考，为确保系统开发的成功，在设计与开发过程中要着重解决以下几个方面的问题：

1.如何提供强大的地图操作功能，完成浏览、测量、选择、编辑等各种复杂地图操作。

2.如何在多用户操作时实现空间数据的并发控制，确保地图数据的完整性。

3.如何将地图数据存储到空间数据库。

4.如何将项目众多、形式繁杂的质检业务数据按照行业规范和标准准确记录与存储。

5.如何实现完整的质检业务流程，让质检人员方便快捷地实现交通工程质量监督管理。

6.如何提供强大完善的系统权限控制。

1．4本论文的主要工作

本文通过对交通工程质量监督管理的业务流程和行业特征进行分析，确定系统的基本功能和设计原则,创造性地引入了GIS技术，采用了先进的开发模式和开发平台，从架构设计开始，完成了交通工程质量监督管理系统的需求分析和系统设计，为系统的开发工作奠定了坚实的基础。

根据业务要求和系统特点，系统开发采用客户/服务器（C/S）模式，使用微软的.NET作为开发平台，C#为程序设计语言以及基于.NET的GIS组件MapXtreme2005为GIS开发工具，建立了一套高效、方便的系统开发架构，实现了地图基本操作、质检业务处理、从业单位管理、从业人员管理、工程地理查询、工程信息查询、综合统计分析、基础数据录入、系统基本服务等基本功能。

选择具有强大空间数据管理能力的数据库管理系统Oracle9i来搭建统一的系统数据库，在同一数据库下集中管理空间数据和属性数据，确保了数据的安全和完整性。

1．5本论文的组织结构

论文共分六章。

第一章是绪论，介绍了系统开发的背景和意义，以及GIS的发展与现状，说明了系统解决的主要问题和论文研究的内容。

第二章是系统需求分析，从实际业务要求出发，对软件的需求进行详细分析，描述了系统的开发模式、基本功能和非功能性需求。

第三章是系统总体设计，介绍了系统的设计原则及总体架构，并以模块化的

设计思想对系统的组织结构进行了详细说明，最后以工程登记调整为例说明了系统的详细设计。

第四章是系统数据库构建，结合GIS数据管理机制和Oracle9i的数据管理能力介绍了系统数据库的选择与设计，重点描述了空间数据的处理和存储。

第五章是系统功能实现，介绍了系统开发环境的配置及部分功能模块的主要源码或实现界面。

第六章是结束语，对本论文的研究进行了总结，并对以后的发展提出了设想。

第2章系统需求分析

需求分析是软件项目开发的基础和前提，也是最重要的环节[11]。

其任务就是确定系统必须完成那些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求[12]。

通过需求分析可以建立可理解的现实世界模型，没有好的需求分析作为开端就不可能开发出好的系统，需求分析中的一个小的偏差，就可能导致整个项目无法达到预期的效果。

在本项目中通过对案例单位的调查分析，采用访谈、现场考察等方法，掌握交通工程质量监督管理系统设计所面临的行业背景、业务要求、数据内容构成等，结合GIS应用的特点，汇总相关业务资料，设计系统的空间数据模型。

由于交通工程质量监督业务流程复杂，数据类型和数据结构差异较大，在系统调研、设计、开发和实施过程中必须按照软件工程要求，采用软件工程结合项目管理的方法，做好各个环节的控制，为后期的使用、维护、升级打下良好的基础。

针对当前的业务现状和目标要求，本章将从开发模式、功能性需求和非功能性需求等方面分析系统需求。

2．1系统概述

基于GIS的交通工程质量监督管理系统主要应用于地市级交通工程质量监督管理部门，其功能充分贴近工程质量监督管理过程的实际工作需求，致力于帮助质监部门对在建交通工程的质量进行动态、高效的监控，及时地发现并解决问题，建立一个现代、务实、高效、安全的交通工程监督信息管理平台，以实现信息的快速收集、处理和传送，提高工作效率、降低业务成本、加强行政管理，从而确保高质量、低成本完成对所有交通工程的质量监督管理工作。

系统主要实现管理区域内的各类交通工程质量监督的登记、审批、监督检查、交工竣工验收、从业单位、施工人员与设备等方面信息的计算机化管理。

系统以交通工程监督管理为核心，能够准确反映每个纳入监督管理的交通工程的详细情况，包括建设单位、建设规模、合同段分配、机构设置、人员设备投入、质量情况、施工进度等。

具有完善的从业人员和从业单位信息管理功能。

能够按照行业标准和规范要求准确记录每次监督检查的数据信息，并能根据检测结果出具相关检测报告。

能够实现对统计、查询、报表等各项业务的自动化处理，彻底替代人工操作管理。

系统要具有完善的使用权限控制能力和完备的数据备份能力。

交通工程质量监督的主要业务流程如图2-1所示：

图2-1交通工程质量监督主要业务流程

电子地图管理是系统实现的关键，在电子地图上详细反映管理地域内的地理因素、交通线路、行政区划等图元信息，全面、准确地描述交通建设工程的分布位置、地理坐标、工程类型等空间数据，能将各类交通建设工程在电子地图上用不同颜色的线型或不同形状的符号清楚明了的表现出来，使我们对工程的分布情况一目了然。

具有空间数据的查询、统计、分析等功能，配和相关的属性数据，能够实现空间数据和属性数据的相互查询，并将结果实时显示在电子地图上。

能够方便进行地图浏览、测量、选择、编辑等地图操作。

系统应能够通过VPN网络连接进行远程登录，在野外监督现场实时输入监督数据和出具监督结果，使各建设单位能在远程办理交通工程质量和安全监督手续，实现高效便捷的交通工程质量监督信息管理，满足日常业务管理需求,提高交通工程质量监督管理水平和管理效率。

2．2系统开发模式

计算机信息系统应用于交通工程质量监督管理还处在起步阶段和不断摸索当中，基于GIS的交通工程质量监督管理系统的开发更是没有成熟模式可以借鉴和学习，项目开发有着极大的风险性和挑战性，提供怎样的功能和服务需要不断探索和完善，因此在开发过程中出现需求变更是不可避免的，经常在某些功能初次完成一段时间后，根据用户反馈，再一次修改需求，对系统进行进一步修正。

因此，经常会由于缺乏足够的实践经验导致不可预测的、重复性的错误出现，造成前面的努力和付出无效。

再加上系统开发是基于微软较新的.NET开发平台，采用C#程序设计语言和基于.NET的GIS组件MapXtreme2005为GIS开发工具，开发环境组成比较新。

需要不断探索和学习以充分利用该平台所提供的功能来更好地完成系统的开发。

综上所述，系统的开发需要采用更灵活的开发模式以应对不断变化发展的业务需求和状况。

根据项目的实际情况采取极限编程（ExtremeProgramming，XP）[13]的开发方法以适应实际开发过程的需要。

XP是由KentBeck于1996年提出的软件开发方法，它是一种以编码为核心任务并且经历过实践考验的轻量级软件开发方法，是敏捷软件开发方法中最著名的一个[14]。

XP是一个轻量级的、灵巧的软件开发方法，又是一个非常严谨和周密的方法，它的基础和价值观是交流、朴素、反馈和勇气。

XP强调团队合作，客户和开发人员都是开发团队中的一员，团队通过相互之间的充分交流和合作，使开发人员始终都能自信、及时地面对客户需求的变化。

XP是一种近螺旋式的开发方法，它没有那种传统开发模式中一次性的、针对所有需求的总体设计，而是将复杂的开发过程分解为一个个相对比较简单的小周期，软件项目的构建被切分成多个子项目，这些子项目相互联系，但也可独立运行，它们被分别完成，在此过程中软件一直处于可使用状态。

通过积极的交流、反馈以及其它一系列的方法，开发人员和客户都非常清楚开发的进度、变化、待解决的问题和潜在的困难等，在整个开发周期，开发者能够更及时有效的响应客户的需求变化并根据实际情况及时地调整开发过程。

XP比较注重面对面地交流，使用这种简单但有效的方式，开发人员能够及时了解并随时面对需求和技术上的各种变化，在规定的时间内开发出满足客户和业务需要的软件。

2．3系统功能分析

根据客户要求和业务需求，基于GIS的交通工程质量监督管理系统主要实现以下方面的功能：

1.提供强大的地图操作功能，完成浏览、测量、选择、编辑以及工程添加

等各种复杂地图操作，针对地图上的工程具有空间数据查询能力。

2.提供对工程项目信息、监督手续办理、工程项目监督计划、工程质量监督检查记录等相关信息的填报、归档、统计和查询，方便、快捷地完成检测数据录入，自动判断检测数据是否合格和统计合格率，并及时下达监督计划、质量监督通知书等。

3.快速提供在建工程项目交（竣）工相关资料的归档、检索、浏览，及时

准确的控制交、竣工项目的验收、评定。

4.提供对从业人员和从业单位进行登记、变更、注销以及资质申报、发证

等管理，对各从业单位和从业人员进行动态管理。

5.可以各种形式（图、表）和各种条件（项目、合同段、检测指标等）汇

总、统计、查询质量监督检测数据，随时、动态地进行资料分析，对工程质量 状况和工程质量问题跟踪处理过程，从而加大工程质量管理力度，实现核心的监督业务管理规范化。

6.具有数据字典管、权限控制、日志管理、数据备份恢复等基本系统服务

功能。

通过对上述功能要求和业务流程进行融合、分析、切割、重组后，我们把整个系统分为九大子功能模块，分别为地图基本