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分类号: 学校
代码: 10165密级: 学 号: 200710979 遣掌虚f耗大学 硕士学位
论文 ⑨基于Web Se r v i ce的公交信息服务系统研究 作者专业: 地图学与地理信息系统 研究方向: 网络GI S 导师 2 01 0年0 6月 IH I I I III II I IIII I I f \1 795036 学位
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论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。
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论文作者签名: 膨笏 7 学位
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论文作者签名: 指导教师签名: 签名日期:o影年钼留日 辽宁师范大学硕士学位
论文 摘 要 城市化的发展推动了社会进步也带来了严峻的城市交通问题,目前各级政府和相关部门都将发展公共交通事业作为节能减排、缓解交通压力的重要举措。
如何提高公共交通服务的水平也将会成为一个重点关注的话题。
由于公交信息大多与地理位置有关,如何既快速又形象地把公交信息实时传送到出行者面前是公交信息系统建设的关键。
随着WebGIS在各行业的深入应用,利用WebGIS实现公交信息服务系统的相关技术已经成熟。
同时,基于Web Service的架构在系统开发中流行开来,为实现数据和应用程序共享提供了技术标准。
. 本文在对国内外公交信息系统研究的基础上,融合WebGIS和WebService技术,对面向服务的公交信息服务系统进行。
首先设计公交信息服务系统的体系架构和功能结构,在概要设计完成后,对两个子功能模块进行详细,最终实现该系统的原型并通过测试。
本课题的目的是通过该系统让使用者出行更加便捷,提高公共交通服务的社会效益。
同时也有利于公共交通更加顺畅,运行更加快捷和准确。
随着公共交通服务质量的提高,乘坐公共交通工具的人会越来越多,将有效地缓解城市交通的拥堵问题。
因此,建立一个便捷、高效和具有良好用户体验的公交信息服务系统有着积极的意义。
关键词:公共交通;公交数据模型;Web Serv ice;WebGIS; JavaScr iptL. 基于Web Service的公交信息服务系统研究 Study on Public Transport Information Service System Based on Web Service Abstract The development’of urbanization not only promotes the social progress but also bringsurban traffic problems.Now governments at all levels and relevant depamments will developpublic transportation for energy saving and emission reduction and the alleviation of trafficpressure.How to improve the level of pubHc transport services will also be a key topic ofCOllC吼’n.Because public transportation information are mostly related to geo gra;phJcalposition,and how to sent transportation information to the traveler fast and visually is the keyof the public transportation information system.With the application of WebGIS in variousindustries,we can realize the information service system for public transportation throughWebGIS and other relevant technologies.At the same time,architecture based on WebService becomes more popular in system development,and this provides the technicalstandards for the sharing of data and application program.This subject has researched the public transportation system at home and abroad,andintegrated WebGIS and the WebService technology.And then design and realize the servicesystem for public transportation.Firstly,designs the architecture and function structure of theservice system for public transportation.And then designs the two sub—functional modules.Finally,realizes this system and through testing.The purpose of this subject is to let the usersgo on a joumey more convenient,and also to enhance the social efficiency of publictransportation service.And this also makes the public transportation more smoothly and fast.With the quality improvement of public transport services,more and more people will travelby public transportation facility.And this will effectively relieve urban traffic congestion.Therefore,the establishment of a convenient,efficient,and has a good user experience ofservice system for public transportation has a positive meaning.Key Words:Public transportation;Public transportation data model;Web Service;WebGIS;JavaScfipt —II— 辽宁师范大学硕士学位
论文 目 录摘 要……………………………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………………………………………………………….II1绪论……………………………………………………………………………………………………………………l 1.1公共交通信息系统现状……………………………………………………………..1 1.1.1公共交通信息系统建设现状………………………………………………。
1 1.1.2 Web Serv i ce在公共交通领域的应用现状……………………………….2 1.2
论文研究内容…………………………………………………………………………2 1.3系统实现技术基础………………………………………………………………….3 1.3.1 Ajax和JavaScript框架………………………………………………………3 1.3.2矢量标记语言VML………………………………………………………….3 1.3.:;Postgresql/PostGIS……………………….……………………………………………………….42公交信息服务系统体系设计………………………………………………………………4 2.1 w曲GIS体系结构和发展趋势……………………………………………………….4 2.2 web Service体系结构及实现方式…………………………………………………。
6 2.3公交信息服务系统总体设计………………………………………………………..7 2.3.1系统需求分析………………………………………………………………..8 2.3.2系统功能设计………………………………………………………………。
9 2.3.3系统架构设计…………………………………………………………………103公交信息服务系统功能设计……………………………………………………………..12 3.1乘客出行心理研究…………………………………………………………………12 3.2公交网络特点与分析………………………………………………………………12 3.2.1公交网络特点………………………………………………………………..13 3.2.2公交站点分析………………………………………………………………13 3.2.3公交线路分析……………………………………………………………….14 3.3公交站点抽象与公交线路表达…………………………………………………….15 3.3.1站点抽象……………………………………………………………………15 3-3.2公交线路表达………………………………………………………………16 3.4公交网络数据模型…………………………………………………………………17 3.4.1 GDF4.0空间数据模型………………………………………………………17 3.4.2双层公交网络模型构想…………………………………………………….18 3.4.3公交几何
网络模型设计…………………………………………………….18L. 基于Web Service的公交信息服务系统研究 3.4.4公交逻辑网络模型设计……………………………………………………20 3.5换乘算法
设计………………-…………………………………………………….21 3.5.1换乘情况分析………………………………………………………………21 3.5.2站点邻近关系评判………………………………………………………….23 3.5.3顾及步行的换乘算法设计………………………………………………….24 3.6数据库概念模型设计………………………………………………………………..274 WebGIS地图框架设计与实现……………………………………………………………….28 4.1基于预生成的地图显示技术………………………………………………………28 4.2地图平面像素坐标与地理坐标的换算……………………………………………30 4-3地图视图框架功能设计与实现……………………………………………………32 4.3.1地图事件模型……………………………………………………………….33 4.3.2坐标转换实现…。
:………………………………………………………….34 4.3.3地图显示与操作…………………………………………………………….37 4.3.4测距功能……………………………………………………………………39 4.3.5矢量数据显示与交互………………………………………………………39 4.3.6叠加层………………………………………………………………………………………………41 4.3.7公交数据编辑功能…………………………………………………………415公交信息服务原型系统实现……………………………………………………………..42 5.1公交数据库的建立…………………………………………………………………42 5.1.1数据库物理模型…………………………………………………………….42 5.1.2数据准备与导入……………………………………………………………43 5.2公交服务数据格式…………………………………………………………………44 5.2.1站点和线路数据格式……………………………………………………。
“ 5.2。
2换乘方案数据格式…………………………………………………………45 5.2.3服务请求接口……………………………………………………….:…….46 5.3原型系统的应用测试………………………………………………………………47 5.3.1数据更新服务测试………………………………………………………。
47 5.3.2站点线路查询服务测试…………………………………………………。
50 5.3.3换乘查询服务测试………………………………………………………….52 5.3.4换乘效率测试………………………………………………………………536总结与展望………………………………………………………………………………….54 6.1
论文总结……………………………………………………………………………54 辽宁师范大学硕士学位
论文 6.2研究展望……………………………………………………………………………55参考文献…………………………………………………………………………………。
56攻读硕士学位期间发表学术
论文情况……………………………………………………。
58致 谢…………………………………………………………………………………………………59 一V一 辽宁师范大学硕士研究生学位
论文1绪论 随着城市化的加速发展,城市交通问题越来越受到人们的重视。
加之不可再生能源消费成本提高和城市空气污染的影响,节能减排已经成为人类的共识,低碳交通和绿色出行成了最时尚的一种生活方式。
目前各级政府和相关部门都将发展公共交通事业作为节能减排、缓解交通压力的重要举措。
如何提高公共交通服务的水平也将会成为一个重点关注的话题〔1〕。
1.1公共交通信息系统现状 公共交通信息服务系统是公共交通系统的重要组成部分,便于出行者及时掌握相关公交信息,从而规划合理的出行路线和出行方式。
是提高公共交通服务水平的一项重要手段。
由于公交信息大多与地理位置有关,如何既快速又形象地把公交信息实时传送到出行者面前是公交信息系统建设的关键,也是最大障碍。
随着WebGIS在各行业的深入应用,利用WebGIS实现公交信息服务系统的相关技术已经成熟。
与此同时,基于WebService的架构在系统开发中流行开来,为实现数据和应用程序共享提供了技术标准。
本课题在对国内外公交信息系统研究的基础上,融合WebGIS和WebScrvice技术,对面向服务的公交信息服务系统进行。
最终目的是让使用者出行更加便捷,提高公共交通服务的社会效益。
同时也有利于公共交通更加顺畅,运行更加快捷和准确。
随着公共交通服务质量的提高,乘坐公共交通工具的人会越来越多,将有效地缓解城市交通的拥堵问题。
因此,建立一个便捷、高效和具有良好用户体验的公交信息服务
系统有着积极的意义。
1.1.1公共交
通信息系统建设现状 在美国、日本等发达国家十分重视公共交通信息化的研究和应用,通过融合GIS、人工智能和多媒体等多种技术建立智能交通系统(ITS),从而实现了大范围内全方位发挥的实时、准确、高效的运输综合管理。
建设公交信息化系统的目的是吸引更多的出行者使用公共交通工具,从而促进公共交通的发展,同时缓解资源紧张与环境污染的压力。
在系统建设费用上,也是绝大部分由政府来承担。
企业和个人是系统的使用者和受益者。
他们发展公交服务系统的特点由以下几方面: 1)提供方便快捷的电话咨询服务。
2)触摸屏技术和各种电子显示设备得到广泛的应用。
3)与网络相连接,结合GIS等技术提供实时、准确和直观的信息。
国内在这方面的起步较晚,但各地政府都给予了极大的重视,随着国内GIS的发展,GIS 基于Web Scr,,ic,e的公交信息服务系统研究在公交规划运营管理的应用也越来越多,各地也相继建立了网上公交
查询系统。
但国内GIS技术在公交规划中的应用尚处于探索阶段,还存在许多阻碍GIS系统应用的因素。
与国外相比,无论从公共交通的硬件基础设施,还是软件信息服务和管理上都存在明显的差距。
个人可以获得的信息方式很少,公交信息的完整性和准确性得不到保证,而且没有专门的机构负责信息发布和管理。
1.1.2 Web Serv i ce在公共交通领域的应用现状 国外在智能交通领域的研究起步于上世纪70年代,它的发展经历了大概两个阶段:1)相互独立的公共交通服务阶段 由不同职能部门和单位各自维护信息服务平台,它们之间相互独立运行,在很多功能上存在重复建设,由于采用不同的技术实现,同一区域同一时段下的数据不能实现共享,也很难保证数据一致性。
2)基于服务的公共交通系统阶段 所有的系统都是基于服务进行构建,不仅满足了自身的功能需要,还可以最大限度的实现数据和应用的共享,避免了相关部门的重复投入;同时,还便于系统的升级和数据的维护。
由于智能交通系统投入大、周期长,如何更有效地发挥现有系统的功能是系统开发要解决的关键技术
问题。
Web Service具有语言和平台的独立性,适合在互联网上创建松散耦合的、相互可操作的应用
程序。
随着发达国家智能交通系统的发展,面向服务架构的设计理念对智能交通系统的发展产生了很大的影响〔2〕。
目前在欧美等国家正在从单一的相互独立的公共交通信息系统向基于服务的公共交通信息系统转变。
国内基于服务的应用目前并不多,在公共交通领域的应用更是少之又少,相信随着信息化和公共交通事业的大力发展,基于服务的公共交通信息系统会很快出现并服务于社会。
1.2
论文研究内容 本
论文的研究目标是融合WcbGIS构建基于WcbScrvice的城市公共交通服务系统。
为此,
论文分别从WebGIS和WcbScrvice的实现作为技术入口,分析其体系结构和发展趋势,并选定适当的
方案为系统实现做技术支撑。
同时,以大连市公共交通数据为例,在分析公交网络特点并对数据进行抽象表达的基础上,借鉴空间数据模型分层思想在公交数据模型上做了一定的研究,并基于此数据模型在公交换乘算法上有所创新。
在系统实现阶段,本文在地图应用界面与用户交互方面做了大量的编码设计
工作,运用前端Web开发的主流技术,实现了完整的地图交互功能和公交服务专题功能。
2 辽宁师范大学硕士研究生学位
论文1.3系统实现技术基础 本文在设计和开发公交信息服务系统中,尽量依据成熟的标准和技术来开发。
所采用的
软件或服务在保证功能和质量的前提下优先考虑
开源或
免费的产品,以此最大限度的降低系统的成本。
1.3.1 Ajax和JavaScript框架 AJAx(异步JavaScript和XML),由Jesse James Garrett在2005提出的一种创建交互式网页应用的网页开发技术〔3〕。
Ajax具有无刷新页面提交数据的特点,不仅可以改善用户体验,还可以简化Web开发,通过将页面高度模块化,数据与表现分离,从而可以使服务器端和客户端都可以很好的解耦,降低开发的复杂度。
事实上,Ajax并不是什么新的技术,只不过是Javascript一些相对比较高级的特性的综合应用。
也正因为此,Ajax与其它RIA实现技术(如Flash、JavaFX)相比,不需要在客户端安装特殊的插件,具有更广泛的使用范围。
Ajax在本质上是一个浏览器端的技术,首先面临无可避免的第一个问题即是浏览器的兼容性问题。
各家浏览器对于JavaScript/DOM/CSS的支持总有部分不太相同,这导致程序员在写Ajax应用时花大部分的时间在调试浏览器的兼容性而非在应用程序本身一娩因此,目前大部分的Ajax开发框架大多以js链接库的形式存在,以定义更高阶的JavaScript API、JavaScript对象、或者JavaScript Widgets来解决此问题。
由此建立的开发工具称之为JavaScript框架。
prototype是一个易于使用、面向对象的JavaScript框架〔4〕。
它封装并简化和扩展一些在Web开发过程中
常用到JavaScript方法与Ajax交互处理过程。
本文系统中的地图视图框架就是基于prototype框架开发的。
1.3.2矢量标记语言VML 矢量标记语言VML(Vector Markup Language)是微软基于Web浏览器的用于矢量化显示图形数据的标记语言〔5〕。
这是一种基于XML语法的语言,VML相当于Web浏览器里面的画笔,能实现所需的图形,而且结合脚本,可以让图形产生动态的效果。
微软于1999年在IE5.0中附带发布vML,使IE具备了绘图功能。
现在也只有IE5.0以上版本对VML提供支持。
VML具有以下优势: 1)基于XML标准 XML是公认拥有无穷生命力的下一代网络标记语言,V札具有先天的优势,它的表示方法简单,易于扩展等等。
2)支持高质量的矢量图形显示 基于Web Service的公交信息服务系统研究 矢量的图形,意味着图形可以任意放大缩小而不损失图形的质量,这在制作地图上有很大用途。
vML支持广泛的矢量图形特征,它们基于由相连接的直线和曲线描述路径。
在vML中使用两个基本的元素:shape和group。
这两个元素定义了VML的全部结构;shape描述一个矢量图形元素,而group用来将这些图形结合起来,这样它们可以作为一个整体进行处理。
3)支持用户交互 VML的功能不只是绘图,它还可以在图形中嵌入文本,并可实现超链接,还可通过脚本语言实现一定的动画功能。
1.3.3 PostgresqI/PostGIS PostgreSQL是一种对象一关系型数据库
管理系统(ORD删S),也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统〔6〕,是目前最重要的
开源数据库产品开发项目之一,有着非常广泛的用户基础。
PostgreSQL支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性,而且它能在多平台下运行并且支持多语言的开发。
PostGIS是PostgreSQL的一个空间数据管理功能扩展,遵循OpenGIS的规范,提供如下空间数据管理操作功能:空间对象、空间索引、空间操作函数和空间操作符。
PostGIS的
版权被纳入到GNU的GPL中,即任何人可以自由得到PostGIS的源码并对其做研究和改进。
正是由于这一点,PostGIS得到了迅速的发展,越来越多的爱好者和研究机构参与到PostGIS的应用开发和发展完善当中。
PostGIS支持所有的空间数据类型,包括点 (POINT)、线(LINESTRING)、多边形(POLYGON)、多点(MULTIPOINT)、多线 (MULTILINESTRING)、多多边形(MULTIPOLYGoN)和集合对象集(GEO跹TRYCOLLECTIoN)等。
PostGIS支持所有的对象表达方法,比如WKT和WEB。
2公交信息服务系统体系设计 本章节介绍WebGIS的体系结构和发展趋势、分析流行的Web Service各种实现技术,根据公交信息服务系统的需求进行技术选型和结构设计。
其中公交信息服务.