江苏交通综合运行监测系统设计与应用

摘要：在分析江苏交通综合运行监测系统建设目标和建设思路的基础上，阐述系统总体、业务、数据、技术和部署架构设计。采用面向服务体系架构（SOA），通过ETL技术实现交通运行、行业治理、安全监管、公众服务等各类交通信息资源的数据分析和整合，运用多层应用架构、图形控件、GIS、数据交换与集成等关键技术，建立省级交通运行监测可视化系统。江苏交通综合运行监测平台的实际应用，全面、直观、实时展现了江苏省综合交通运输运行态势和成效，可加强江苏省交通运输运行监测和监督，支撑行业管理和辅助决策。

目前，很多学者对交通运行信息可视化展现进行了一定研究和实践。欧剑波[1]开发湖南省交通运输应急资源管理系统，通过GIS地图直观展现应急物资、应急专家、应急机构、应急车辆等交通应急资源信息。徐武雄等[2]在阐述数据处理、可视化展现、人机交互等可视化关键技术的基础上，结合异常检测和风险评估等应用实例，分析轨迹、密度和属性可视化等水上交通可视化任务。蔡先华等[3]归纳总结了交通信息可以通过地图、图像、统计图表、三维动态漫游等方法实现可视化展现，并阐述了GIS、高维、交通仿真模拟等交通信息可视化技术。张健等[4-5]研究并归纳总结了高速公路信息化平台及智能化指挥调度系统的顶层设计和搭建方法，通过多源数据采集、数据质量分析、云计算、GIS-T等实现了各类高速公路交通运行监测、营运管理作业、分析研判和互联网交互融合等数据的可视化，并最终实现江苏高速公路的“可测”“可控”。

为了更好地为综合交通运输行业管理和公共服务提供支撑，有效整合信息资源、丰富展现方式、保障系统开发性和扩展性，在对江苏省交通运输运行监测指标需求进行分析的基础上，设计并开发江苏交通综合运行监测系统。

一、系统建设目标及建设思路

（一）建设目标

围绕江苏省交通运输综合应急指挥中心日常运行的需要，建设省级交通运行监测可视化系统，接入并整合交通投资、交通网规模、综合运输量、重点交通枢纽、城市公共交通、运输装备、网络运行、运输生产、治理水平、行政权力、从业主体、风险监管、应急管理、互动交流、出行服务等相关业务数据，全面、直观、实时展现江苏省综合交通运输运行态势和成效，及时揭示风险、发现问题，加强江苏省交通运输运行监测和监督，支撑行业管理和辅助决策。

（二）建设思路

1、充分利用和整合现有资源

系统充分利用江苏省交通信息化建设成果，整合省厅和厅直各单位的信息资源、应用资源和运行环境资源，保障数据支撑和软硬件运行环境支撑，避免重复建设。

2、保障系统的开放性和可扩展性

随着省级交通运行监测业务的开展，根据不同阶段交通运行监测和分析重点的不同，要求系统具有相应的开放性和可扩展性。因此，系统建设应从技术架构、数据标准、软硬件基础设施等多方面充分考虑系统的开放性和可扩展性。

3、保障长效运行

为保证系统运行稳定和数据的大屏幕展示效果，要通过各种机制的建立保障系统长期有效运行。特别是当系统涉及多来源、多类型的数据采集交换时，数据采集交换的可靠性、准确性、稳定性直接关系到系统功能和监测效果。因此，需要设计高效、可行和稳定的数据交换方式和运行机制，为信息系统的良好运转提供稳定的数据支撑。

4、保障界面美观性和用户体验友好性

作为江苏省交通运输综合应急指挥中心日常运行的重要信息化支撑应用，尤其是以大屏作为用户交互和展示的载体，系统需具有更协调的界面美观性和交互便捷性。因此，在系统设计时需要高度重视界面设计和交互设计。

二、江苏交通综合运行监测系统设计

（一）总体架构设计

江苏交通综合运行监测系统以江苏省交通运输综合应急指挥中心为主要应用场所，充分利用交通信息化建设成果，采用面向服务体系架构（SOA），通过ETL技术实现各类交通信息资源和应用资源的数据分析和数据整合，运用多层应用架构技术、GIS技术、图形图像技术、数据交换与集成技术等成熟、主流的信息技术，建立省级交通运行监测可视化系统，以江苏省交通运输综合应急指挥中心大屏展示方式，为日常值守人员和各级领导提供综合、动态、准确、直观的交通运行监测服务、应急指挥服务和交通运行专题分析服务。系统总体框架设计如图1所示。

（二）业务架构设计

江苏交通综合运行监测系统整合了交通投资、交通网规模、综合运输量、重点交通枢纽、城市公共交通、运输装备、网络运行、运输生产、治理水平、行政权力、从业主体、风险监管、应急管理、互动交流、出行服务等数据，按照交通设施、交通运行、行业治理、安全监管、公众服务5大主题，分别提供各主题的监测功能。围绕交通运输综合运行态势的实时监测与掌握，构建交通运行监测指标体系，动态、及时表征交通网络设施发展水平、交通运输服务水平和交通运输经济适应水平。同时，根据江苏省交通运行监测业务发展的需要，对5大主题的监测指标提供动态配置功能，便于满足不同阶段的重点监测需求，动态设置监测指标，展示监测指标的运行态势。从功能上，将江苏交通综合运行监测系统划分为首页、交通设施、交通运行、行业治理、安全监管、公众服务共6个动态监测模块和栏目设置、页面管理、联动管理共3个系统管理功能模块，并设置数据交换服务功能。业务功能架构如图2所示。

（三）数据架构设计

系统数据架构如图3所示。数据主要包括非结构化的视频媒体、空间位置数据和结构化的业务数据。视频媒体数据从省级视频监控平台获取，交通专题空间数据从省级交通地理信息平台获取，业务数据主要通过ETL技术从交通统计分析监测系统、应急系统、交通行政权力网上公开透明运行信息系统、服务热线系统、信用系统等业务系统获取。其中，从交通统计分析监测系统获取交通投资、交通网规模、综合运输量、重点交通枢纽、高速公路里程等数据；从行政权力网上公开透明运行信息系统获取行政权力事项数、行政许可办件数、行政处罚案件数等数据；从服务热线系统获取咨询业务量、投诉业务量、话务接通率、有责投诉率等数据；从应急系统获取危险品运输企业、危险品运输量、安全应急物资、两客一危GPS在线率等数据。

（四）技术架构设计

系统采用JavaEE技术体系多层模型，自上而下将服务划分成多层：表现逻辑层（Presentation）、业务逻辑层（Business Logic）和数据访问层（Data）。表现层采用GIS、ECharts和JQuery等客户端技术实现，业务逻辑层采用SpringMVC、SuperMap iServer和Apache cxf等，数据访问层采用MyBatis、SQL和ETL，事务、缓存、日志等分别采用Spring事务、Ehcache、Log4J等横截面接入。服务提供的各组件采用SpringMVC以Ioc方式粘合。技术架构如图4所示。

（五）部署架构设计

本系统运行的网络环境是江苏省交通信息专网。系统部署架构如图5所示，由应用服务器、GIS服务器、数据库服务器和数据交换服务器等组成。应用服务器部署Tomcat和交通综合运行监测系统，实现交通设施、交通运行、行业治理、安全监管、公众服务等交通运行信息可视化展现；数据库服务器部署Oracle数据库，通过集群方式实现数据的可靠存取；GIS服务器部署SuperMap iServer，实现交通专题空间数据服务查询等功能；数据交换服务器部署数据交换服务，实现数据从各个应用系统抽取、整合到交通运行监测数据库。

三、关键技术

（一）多层应用架构技术

系统基于JavaEE技术体系，采用MyBatis+SpringMVC+JQuery的多层应用结构，构建整个系统的技术体系结构。多层应用服务架构具备应用系统稳定、可靠和安全等特点，具有开发周期短、可扩展性强等优点。

（二）图形控件技术

为满足交通设施、交通运行、行业治理、安全监管和公众服务5大主题各监测指标直观、形象展现的要求，利用功能丰富的开源图形控件——百度eCharts控件，支撑各监测指标可视化、图形化的展现需求。平台采用百度eCharts控件实现相关监测指标的图形化展现，主要有如下优点：

（1）百度eCharts控件功能丰富，展现方式多样，设置灵活方便，能胜任指标监测的可视化要求；

（2）具有各种类型的曲线图、柱状图、饼图、仪表盘等可视化图形及其组合模板，能够根据监测指标的业务特点和展现需求选择不同的图形模板；

（3）作为开源图形控件，源代码开放性好，便于根据需要对图形控件功能进行调整和扩展，进一步支持和丰富监测指标的展现形式。

（三）GIS技术

GIS技术是系统的重要支撑技术之一，在交通基础设施及其综合运行相关多元信息基于统一空间框架的组织与集成，以及交通网规模、交通运行监测资源和运行信息等基于电子地图的定位与监测展示等方面，GIS均发挥着至关重要的作用。

1、多元信息关联与集成

系统充分利用省级交通地理信息服务平台[4]的建设成果，采用SuperMap iServer作为交通多元空间信息和运行信息的GIS支撑平台，建立公、铁、水、空的交通地理信息空间框架，并将空间信息与交通基础设施信息、交通运行监测信息等相互关联与集成，实现交通多元信息的基于空间信息框架的共享发布与集成展现。

2、图文一体化集成分析

基于SuperMap iServer和省级交通地理信息服务平台，充分利用GIS丰富的位置服务功能，根据交通设施、交通运行、行业治理、安全监管、公众服务5大主题监测指标的特点，采用各行政区划统计专题地图、实时位置聚合图和监测专题地图、流量流向OD图等多种专题地图方式，直观、形象地分析和展现江苏省交通运行监测重要指标在空间维度的运行态势和发展趋势。

（四）数据交换与集成技术

江苏交通综合运行监测系统涉及数据来源广泛，需要从省厅、厅直各单位已建信息资源、应用系统中获取、整合基础数据、静态数据和动态数据。为保障数据交换效率、稳定性，本系统充分利用数据交换工具和数据服务接口等，根据各类数据资源的特点，进行数据源、抽取规则、抽取周期等配置，设置数据交换任务，将数据从厅信息中心、厅直各单位数据中心、应用系统中抽取、整合到厅交通运行监测数据库。

根据不同的数据源类型和对接方式，因地制宜地采用了以ETL工具抽取为主、数据服务接口集成为辅的数据交换和集成方式。

四、系统运行效果

基于江苏交通综合运行监测系统的设计，成功开发并完成江苏交通综合运行监测平台。该平台建立了由交通设施、交通运行、行业治理、安全监管和公众服务共5大主题、60个指标构成的交通运输综合运行监测指标体系。按照态势与趋势监测相结合、宏观与微观监测相结合等原则，整合资源，以可视化分析与动态展现方式，开发了各主题和指标的态势监测和趋势监测功能，能较好满足江苏省交通运输综合应急指挥中心日常运行需要，全面、直观、实时展现江苏省综合交通运输运行态势和成效，及时揭示风险、发现问题，加强江苏省交通运输运行监测和监督，支撑行业管理和辅助决策。系统运行部分效果如图6所示。

实际运行表明，本系统能够全面、直观地展现交通投资、交通网规模、综合运输量、重点交通枢纽、城市公共交通、运输装备、网络运行、运输生产、治理水平、行政权力、从业主体、风险监管、应急管理、互动交流、出行服务等交通运行信息以及行业监管等辅助决策信息，为科学决策提供依据。

五、结束语

江苏交通综合运行监测系统可以为管理决策人员提供信息和技术支撑。下一步，将结合大数据分析技术对海量交通运行信息的智能分析和数据挖掘等进行研究，为行业治理和安全监管等科学决策提供依据。