宋明月，賈遠(yuǎn)信，王文華，張冬有

(哈爾濱師范大學(xué))

基于ArcGIS Engine的車輛軌跡回放系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

宋明月，賈遠(yuǎn)信，王文華，張冬有

(哈爾濱師范大學(xué))

隨著越來越多的交通事故的發(fā)生，加強(qiáng)交通監(jiān)管將顯得尤為重要.根據(jù)車輛的行車信息進(jìn)行車輛軌跡回放將在事故后續(xù)處理中發(fā)揮重要作用.采用二次開發(fā)語言C#，利用ArcGIS Engine以及access數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)出一個(gè)基于VS2005平臺(tái)的功能模塊，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)了不同的時(shí)間段的車輛軌跡回放.除了在交通監(jiān)管中的應(yīng)用，它在森林防火、運(yùn)鈔車監(jiān)護(hù)、犯罪嫌疑車輛監(jiān)控也有著很好的實(shí)用性.

ArcGIS Engine;車載GPS;軌跡回放

0 引言

在第十一屆全國(guó)人民代表大會(huì)第四次會(huì)議上提出的十二五規(guī)劃中，表示將繼續(xù)完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，爭(zhēng)取把地理信息產(chǎn)業(yè)納入國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃.作為地理信息產(chǎn)業(yè)的重要支持，地理信息系統(tǒng)(GIS)就將作為一個(gè)重要的技術(shù)手段推動(dòng)地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，更好更快的實(shí)現(xiàn)十二五規(guī)劃.

地理信息系統(tǒng)是一種專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與技術(shù).這種技術(shù)使地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能集成在一起，為人們提供決策支持手段.地理信息系統(tǒng)(GIS)具有空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和有效的數(shù)據(jù)集成、獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的空間查詢功能、強(qiáng)大的圖形生成的可視化表達(dá)手段以及地理過程的煙花模擬和空間決策支持等功能［1］.引用ESRI公司的一句宣傳語“沒有你做不到的，只有你想不到的”，地理信息系統(tǒng)也具有如此的魅力.

近些年來，在科學(xué)發(fā)展觀理論的指導(dǎo)下，人們的生活水平和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的程度達(dá)到了一個(gè)新的高度，越來越多的人們擁有了自己的汽車.但隨之而來的交通事故的頻發(fā)，為了處理好這實(shí)際問題，智能導(dǎo)航系統(tǒng)將會(huì)應(yīng)用的越來越普遍.車輛軌跡回放系統(tǒng)作為智能導(dǎo)航重要的子系統(tǒng)，它能向人們展示被監(jiān)督車輛在具體時(shí)間內(nèi)的具體行程以及行車信息.因此，車輛軌跡回放系統(tǒng)在森林防火、運(yùn)鈔車監(jiān)護(hù)、犯罪嫌疑車輛監(jiān)控、交警巡查等有著非常重要的應(yīng)用.對(duì)于這一系統(tǒng)的成功實(shí)現(xiàn)，有著很強(qiáng)的實(shí)用性，并能拓展地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用方向.

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

車輛軌跡回放功能可按照不同日期進(jìn)行軌跡回放.它結(jié)合了 GPS(Global Positioning System)導(dǎo)航技術(shù)、GIS(Geographical Information System)電子地圖及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理，最后到實(shí)際應(yīng)用，是一種多平臺(tái)的GIS技術(shù)，對(duì)日常生活有很大的幫助.

1.1 系統(tǒng)的設(shè)想

車輛軌跡回放是利用車載全球定位系統(tǒng)終端接收機(jī)采集該車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺(tái)上按多時(shí)段進(jìn)行軌跡回放時(shí)效模擬.由于GPS終端接收機(jī)的相對(duì)獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的底存儲(chǔ)量，其接收數(shù)據(jù)的可視性和可比較性需要借助于其他的可視化操作平臺(tái).為此，該系統(tǒng)采用ArcGIS Engine開發(fā)技術(shù)、以ArcGIS 9.3集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)模擬車輛軌跡回放.

1.2 功能框架的設(shè)計(jì)

該功能的開發(fā)是借助ArcGIS Engine技術(shù)基于VS2005平臺(tái)的C#開發(fā)語言實(shí)現(xiàn).主要應(yīng)用了C#語言、Ttimer控件以及AE開發(fā)框架的IMap-Control、IElement、ISymbol、IGraphraContainer 接口.功能實(shí)現(xiàn)的框架圖如圖1所示.

圖1 軌跡回放流程

1.3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

地理信息系統(tǒng)的矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是一個(gè)統(tǒng)一的整體.例如，Arc/Info中的一個(gè)Feature-Class元素既可以獲得該元素的圖形屬性信息(空間信息)也可以獲得該元素的非圖形屬性字段(屬性信息).但在車輛軌跡回放功能實(shí)現(xiàn)流程中，采用外部數(shù)據(jù)庫Access Database存儲(chǔ)車輛的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，車行駛狀態(tài)的表為car表，表結(jié)構(gòu)見表 1、表 2.

表1 車輛行駛信息表

表2 車輛信息表

2 功能的實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)的獲取

GPS接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)是車載GPS終端所有時(shí)段的數(shù)據(jù).在軌跡回放過程中，顯示所有被監(jiān)督車輛和時(shí)段的軌跡和路線，并沒有太大的實(shí)際意義.因此，在實(shí)現(xiàn)過程中設(shè)定被監(jiān)督車輛、回放時(shí)間為可選擇的，利用ArcGIS Engine的Map-Control控件和Timer控件段依次將車輛運(yùn)動(dòng)軌跡現(xiàn)實(shí).

數(shù)據(jù)的讀取通過VS2005中C#連接數(shù)據(jù)庫的規(guī)范實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)多表單之間的數(shù)據(jù)調(diào)用，通過兩個(gè)表之間同名字段名從車輛行駛信息表中獲取模擬車輛GPS定位點(diǎn)得經(jīng)度、緯度和時(shí)間以及行車信息.

2.2 數(shù)據(jù)表的操作

在車輛軌跡回放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體過程中，數(shù)據(jù)表操作主要是將GPS數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入到屬性數(shù)據(jù)庫中的車輛行駛信息表和讀取該表中數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的增刪改查.在本系統(tǒng)中，GPS數(shù)據(jù)通過在IMapControl中的底圖上用添加點(diǎn)來模擬汽車行駛途經(jīng)點(diǎn)，并將該點(diǎn)的坐標(biāo)和時(shí)間信息存儲(chǔ)到car表中:

其中，car為車輛行駛信息表，s、x、y、dt變量分別是模擬車輛的車牌號(hào)、x坐標(biāo)、y坐標(biāo)和采集數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間.上訴代碼實(shí)現(xiàn)將模擬車車輛信息存儲(chǔ)到車輛行駛信息表中.

在進(jìn)行軌跡回放時(shí)，需要設(shè)定回放的指定車輛、指定時(shí)間，并通過窗口實(shí)現(xiàn)操作.比如查詢出車主為Zhangsan，且指定時(shí)間處于dt1和dt2之間的數(shù)據(jù)，代碼如圖2所示.

查詢的窗口界面如下，

圖2 查詢窗口

comBox1中的車牌號(hào)的信息是在車輛軌跡回放之前，通過對(duì)車信息表讀取車主車牌號(hào)數(shù)據(jù)添加生成.并進(jìn)行存儲(chǔ)，為車輛軌跡回放的實(shí)現(xiàn)做前提.至此，完成了軌跡回放之前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作.

2.3 數(shù)據(jù)軌跡回放功能的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)軌跡回放的流程如圖3所示.

圖3 軌跡回放流程圖

其中，在GraphicContainer中實(shí)現(xiàn)畫線的功能通過以下實(shí)現(xiàn)，

軌跡回放功能的實(shí)現(xiàn)具體環(huán)節(jié)是通過調(diào)用IGraphicContainer中添加線元素而成.線元素的生成是通過IPoint接口的FromPoint()方法和ToPoint()，所以就需定義IPoint接口的兩個(gè)對(duì)象p1和p2，p1和 p2是從上述數(shù)據(jù)庫中讀取.在IGraphicContainer添加 ILineElement過程中，通過for循環(huán)和Timer控件控制循環(huán)添加生成.具體的功能代碼如下.

先定義一個(gè)新的圖形容器IGraphicsContainer pGraphicContainer.調(diào)用新建的timer1_Tick函數(shù)，在該函數(shù)內(nèi)調(diào)用FOR循環(huán)，設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)，起始點(diǎn) IPoint p1和終止點(diǎn) IPoint p2.通過調(diào)用IPolyline ppl=new PolylineClass();把數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)于車輛位置的坐標(biāo)信息賦值給這兩個(gè)點(diǎn)，再通過調(diào)用ISimpleLineSymbol pSimpleLineSymbol=new SimpleLineSymbolClass();主要利用IElement接口實(shí)現(xiàn)軌跡回放功能的實(shí)現(xiàn).利用局部刷新的方法，刷新圖像等待進(jìn)入下次循環(huán).

如果數(shù)據(jù)庫中沒有存儲(chǔ)的點(diǎn)信息則利用catch跳出循環(huán)軌跡并提示.此時(shí)回放結(jié)束在軌跡回放的過程中，可以通過調(diào)用Timer.Pause()和Timer.Start()這兩個(gè)函數(shù)控制回放的暫停和繼續(xù)，使回放實(shí)現(xiàn)的了可控制性.圖4為實(shí)現(xiàn)的效果圖.

圖4 實(shí)現(xiàn)軌跡回放效果圖

3 結(jié)束語

基于ArcGIS 9.3集成平臺(tái)利用C#語言開發(fā)出的軌跡回放程序.經(jīng)過多次虛擬驗(yàn)證.該程序可以在不同時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)軌跡回放.它結(jié)合了GPS(Global Positioning System)導(dǎo)航技術(shù)、GIS(Geographical Information System)電子地圖及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理，最后到實(shí)際應(yīng)用，是一種跨平臺(tái)的GIS技術(shù)，對(duì)日常生活有很大的幫助，并為GIS和GPS的多系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)提供了實(shí)例幫助.

［1］蘇坦.ArcGIS Engine應(yīng)用開發(fā)教程［M］.北京:中國(guó)(北京)培訓(xùn)中心，2006.

［2］董鈞祥，宋麗.MAPGIS數(shù)據(jù)向Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2006，23(2).

［3］高海輝，賈克斌，賀桀.路徑匹配及軌跡回放的算法研究與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2010，27(4).

［4］彭明軍，李宗華.基于Oracle Spatial的空間數(shù)據(jù)互操作［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006(32).

［5］寧靜，臧淑英.基于ArcObject技術(shù)的森林撲火隊(duì)行程軌跡回放功能研發(fā)［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2005，28(3).

［6］孫淑華，齊德昱.基于Oracle Spatial的GIS數(shù)據(jù)集成的研究與應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(4).

Implementation of Vehicle Track Playback Based on ArcGIS Engine

Song Mingyue，Jia Yuanxin ，Wang Wenhua，Zhang Dongyou
(Harbin Normal University)

With the growing number of traffic accidents，it＇s essential to reinforce the traffic supervision.Realizing vehicle track playback on the basis of the driving information will play an important role in the further treatment of an accident.Based on VS2005 platform，the function module is developed by ArcGIS Engine and the access database technology，which could keep dynamic the playback of vehicle tracks at different periods of time.Besides the supervision of transport，it was also useful in the forest fire prevention，bank vehicle guardianship，criminal vehicle monitoring.

ArcGIS Engine;Car GPS;Track Playback

2011－03－11

(責(zé)任編輯:季春陽)