劉 軍 ，廖年冬 ，向 軍 ，熊 兵，湯 強

(1.湖南省交通科學研究院;2.長沙理工大學 計算機與通信工程學院)

1 引言

隨著科技水平的不斷提高，人們日常生活和工作對計算機的依賴程度越來越高。

20世紀90年代末，美國提出了“數(shù)字地球”的概念，當前我國正在進行的“數(shù)字政府”、“數(shù)字城市”無不展示出當今時代是一個信息技術高度集中、迅猛發(fā)展的數(shù)字時代。

“數(shù)字公路”是“數(shù)字城市”的一部分，“數(shù)字公路”主要指在公路建設、管理中，充分利用GIS(地理信息系統(tǒng))、GPS(全球定位系統(tǒng))、RS(遙感系統(tǒng))、MIS(管理信息系統(tǒng))、DSS(決策支持系統(tǒng))等數(shù)字化信息處理技術和網(wǎng)絡通信技術，對公路設施數(shù)據(jù)、運行狀況等進行采集，將各種數(shù)字信息加以整合并充分利用，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控和輔助決策服務等。

交通信息化建設經(jīng)過多年的建設，已建立了一批技術含量高、實用的專項業(yè)務管理信息系統(tǒng)和OA辦公系統(tǒng)，這些系統(tǒng)為行業(yè)信息化建設奠定了基礎。

當前，“數(shù)字公路”正在公路工程的各個環(huán)節(jié)中發(fā)揮巨大的作用?！皵?shù)字公路”較之傳統(tǒng)的公路工程，主要技術特點有:集成化、實時化、動態(tài)化、數(shù)字化、自動化、智能化。這就要求未來“數(shù)字公路”信息化系統(tǒng)建設也必須滿足其中的技術要求，實現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通、為公眾提供及時、可靠的交通信息服務。

從2005年起，交通部在江蘇、浙江、山東、成都、北京等省推行“省級公路交通信息資源整合工程”，工程對解決信息孤島、應用孤島的問題起到了重要的作用。2012年起，湖南省交通廳也開始啟動了“公路交通信息資源整合工程”。

系統(tǒng)整合的基礎是數(shù)據(jù)標準化，交通部2008年就出臺了交通信息基礎數(shù)據(jù)元規(guī)范。但是，在交通資源信息整合各省都有自身的特殊要求，因此，急需根據(jù)湖南省的具體情況，依據(jù)國家和行業(yè)相關規(guī)范、標準，制定符合湖南省的數(shù)字公路數(shù)據(jù)元規(guī)范，規(guī)范湖南省的交通信息化工作。

2 制定數(shù)據(jù)元標準的必要性

由于當前不同交通部門之間基礎數(shù)據(jù)版本以及數(shù)據(jù)標準不一致，缺乏統(tǒng)一存儲、管理、更新的機制和標準，無法實現(xiàn)共享。

通過制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)元標準，有利于建立各級數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各業(yè)務系統(tǒng)互聯(lián)互通和信息高度共享，解決信息孤島問題。

信息化建設是“十二·五”重點工作.現(xiàn)有的交通信息系統(tǒng)普遍孤立存在，相互之間信息訪問不方便。另外，隨著信息系統(tǒng)建設越來越多，未來整合這些系統(tǒng)的成本也越高，信息化使用效率會逐漸降低。

3 數(shù)據(jù)元技術簡介

數(shù)據(jù)元是用一組屬性描述定義、標識、表示和允許值的一個數(shù)據(jù)單元。

數(shù)據(jù)元由以下n部分組成。

(1)對象類:現(xiàn)實世界中的想法、抽象概念或事物的集合，有清楚的邊界和含義，并且其特性和行為遵循同樣的規(guī)則而能夠加以識別;

(2)特性:對象類的所有個體所共有的某種性質;

(3)表示:值域、數(shù)據(jù)類型的組合，必要時也包括度量單位或字符集;

(4)限定詞:幫助定義和呈遞唯一性概念的術語。

4 數(shù)據(jù)元標準化方案

通過分析國內兄弟省份(山東、浙江等)成功建立公路基礎數(shù)據(jù)元集的實施方法，再參見了T/T697.2《交通信息基礎數(shù)據(jù)元第2部分:公路信息基礎數(shù)據(jù)元》、《數(shù)字公路與監(jiān)控管理系統(tǒng)-數(shù)據(jù)庫說明書》等公路行業(yè)標準和我省相關信息系統(tǒng)文檔。本文提出一種基于業(yè)務和管理結合的數(shù)據(jù)元標準化方案。

4.1 編制原則

遵照交通部公路基礎數(shù)據(jù)元編制原則，主要包括以下幾個方面。

(1)協(xié)調一致原則:保持同交通部的基礎數(shù)據(jù)元集一致，再結合湖南省和國內外數(shù)據(jù)元現(xiàn)狀、發(fā)展，提出符合湖南省要求的數(shù)據(jù)元集。

(2)服務應用原則:始終結合湖南省交通信息化實際要求。

(3)堅持規(guī)范、統(tǒng)一、易擴展、易查詢和易修改原則。

4.2 編碼規(guī)則與分類方法

(1)編碼規(guī)則。

數(shù)據(jù)元是由數(shù)據(jù)元概念和表示兩部分組成。每個數(shù)據(jù)元包括內部標識符(即該數(shù)據(jù)元編號)、數(shù)據(jù)元中文名稱、中文全拼、定義、類型、格式、值域、計量單位、備注等屬性內容。其編碼規(guī)則如圖1所示。

(2)分類方法。

山東省分類方法和交通運輸部保持一致，只是增加了交通量、收費、監(jiān)控、管理單位等分類，使數(shù)據(jù)元的應用更加貼近山東省的實際應用。分類編碼方法延用部頒標準。

圖1 數(shù)據(jù)元編碼規(guī)則

浙江省采用面劃分方法，將公路數(shù)據(jù)元劃分為:公路基礎、公路建設、公路養(yǎng)護、公路管理、公路稽征和道路運輸?shù)攘鶄€主要分類;每個類別所屬子分類采用面、線相結合的分類方法進行分類。

山東和浙江采用的分類方法主要存在以下問題。

(1)浙江省數(shù)據(jù)元分類較細，但存在重復。

浙江省的數(shù)據(jù)元分類特點是按照實際業(yè)務分類對數(shù)據(jù)元進行分類，因為公路業(yè)務過細，導致重復數(shù)據(jù)元過多，單獨將某個數(shù)據(jù)元抽出時可能會產(chǎn)生歧義，失去了數(shù)據(jù)元建立的初衷。

(2)單純按業(yè)務劃分，不能夠體現(xiàn)管理層次。

按照業(yè)務領域進行的數(shù)據(jù)元分類，方便公路業(yè)務人員使用，不便于數(shù)據(jù)元的管理和按交通部門層次維護。

我們從湖南省公路交通信息化的實際情況和“十二·五”交通信息資源整合項目的需求出發(fā)，采用面、線結合方法，首先按照業(yè)務類型分為5大類:公路類、道路運輸類、交通統(tǒng)計類、建設項目類、收費公路類，每個業(yè)務領域下設二級和三級分類。該分類方法具體實施辦法如下。

(1)公路類。

交通運輸部公路基礎信息數(shù)據(jù)元(綜合統(tǒng)計、路線概況、路基、路面、主要構造物、沿線設施、交通量、沿線環(huán)境)進行了保留，且根據(jù)湖南省實際需求增加了道路養(yǎng)護、監(jiān)控系統(tǒng)、路況實時信息、氣候條件、地籍管理。

(2)道路運輸類。

保留了JT/T697.7-2007《交通信息基礎數(shù)據(jù)元 第7部分:道路運輸信息基礎數(shù)據(jù)元》，且進行了擴充，增加了長株潭城市群物流資源整合平臺數(shù)據(jù)元集(物流基礎、綠色物流、應急物流、服務物流)及郵政運輸數(shù)據(jù)元。

(3)交通統(tǒng)計類。

保留了JT/T697.10-2009《交通信息基礎數(shù)據(jù)元 第10部分:交通統(tǒng)計信息基礎數(shù)據(jù)元》，且進行了擴充，增加了交通事故管理、應急管理、路損數(shù)據(jù)元集。

(4)建設項目類。

保留了JT/T697.9-2009《交通信息基礎數(shù)據(jù)元 第9部分:建設項目信息基礎數(shù)據(jù)元》，且進行了擴充，增加了我省交通建設項目管理特色數(shù)據(jù)元集，如建設項目安全數(shù)據(jù)元。

(5)收費公路類。

保留了JT/T697.13-2009《交通信息基礎數(shù)據(jù)元 第13部分:收費公路信息基礎數(shù)據(jù)元》，且進行了擴充，增加了收費公路基本信息、機電系統(tǒng)、收費公路動態(tài)信息。

為了保證每一個基礎數(shù)據(jù)元的來源可追溯，可維護，在數(shù)據(jù)元分類中，我們增加了按管理層次分類方法。公路建設和管理中信息繁多，每層的管理實體關心的信息粒度級別不同，例如，省交通廳的領導不會關心到某一路段的氣象檢測器。根據(jù)湖南省的公路信息化建設管理現(xiàn)狀，按管理層次劃分數(shù)據(jù)元所對應信息見表1，其中表格中的編號會根據(jù)數(shù)據(jù)抽取的來源將編號對應到數(shù)據(jù)元編號第二項中。

4.3 數(shù)據(jù)元抽取

提取數(shù)據(jù)元的方法有多種，如直接提取法、業(yè)務流程分析法等。我們按“急用先行”的原則，既保留了交通部公路基礎數(shù)據(jù)元，也融入了我省交通信息化建設成果。具體采取的方法有以下幾種。

表1 按管理層次劃分部分對應信息

(1)業(yè)務流程分析法和直接提取法。

我們對我省數(shù)據(jù)業(yè)務流程進行了分析，利用流程建模獲得業(yè)務的主導方和相關參與方，并確定業(yè)務的實施細則，提取相應的數(shù)據(jù)元。比方說抽取臺座后張法施工工藝相關的數(shù)據(jù)元，首先查找相關工藝流程圖，如圖2所示，從圖2中提取相應的數(shù)據(jù)元。

圖2 臺座后張法施工工藝

(2)用戶視圖分析法。

我們通過收集用戶視圖、分解/規(guī)范用戶視圖，抽取數(shù)據(jù)元三步完成數(shù)據(jù)元抽取。如從湖南省各種統(tǒng)計報表、申請表、報告單、數(shù)據(jù)庫設計圖等數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)元，必需先對其進行規(guī)范化，建立標準化的數(shù)據(jù)格式，才能提取有效的數(shù)據(jù)元。

具體實例如新增的建設安全數(shù)據(jù)元主要來源于相應的數(shù)據(jù)庫設計模型圖。

(3)從信息系統(tǒng)(含設計文檔)提取數(shù)據(jù)元。

為了抽取適合湖南省特色的數(shù)據(jù)元，我們先分析了湖南省已有的公路信息化建設項目，部分信息化項目信息見表2。

表2 公路信息化建設項目

具體的數(shù)據(jù)元抽取方法見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)元抽取過程

數(shù)據(jù)元抽取方法具體原則如下。

(1)唯一性原則。

抽取的數(shù)據(jù)轉換成數(shù)據(jù)元后，必須保證數(shù)據(jù)元的唯一性，如同樣性質的數(shù)據(jù)可能在兩個不同系統(tǒng)中都出現(xiàn)，但是名稱不一樣，這時，該數(shù)據(jù)整理成數(shù)據(jù)元就只有一個。

(2)科學性原則。

由于抽取的數(shù)據(jù)來源多樣化、數(shù)據(jù)質量參差不齊，這就要求在抽取時盡可能從科學原則出發(fā)，消除數(shù)據(jù)的差異性，保證抽取出來的數(shù)據(jù)元的正確性。

4.4 統(tǒng)一模型規(guī)范

從4.3節(jié)可以得知，我們提取的數(shù)字公路數(shù)據(jù)元集來源于多種不同的途徑，包括交通部公路基礎數(shù)據(jù)元，湖南省特色信息系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)元和其他行業(yè)特色數(shù)據(jù)元(比方說郵政數(shù)據(jù)元、氣象數(shù)據(jù)元、GIS數(shù)據(jù)元等)等。

為了使建立的數(shù)據(jù)元方便用戶查詢和使用，我們采用了統(tǒng)一模型規(guī)范，保證數(shù)據(jù)元的規(guī)范性和統(tǒng)一性。外圍源系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一加載至數(shù)據(jù)倉庫，所有匯總過程由數(shù)據(jù)倉庫完成(該方法見圖4)。這樣保證從各個不同系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)元在內容和形式上統(tǒng)一，將來建立的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)(獲取相應數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù))通過ETL從數(shù)據(jù)倉庫獲取。

數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)架構統(tǒng)一定義為:應用層、基礎層、主題層。所有外部來源數(shù)據(jù)都統(tǒng)一到基礎層，基礎層包含各個層次所對應的數(shù)據(jù)元。

主題層主要是提供給其他外圍系統(tǒng)平臺(含將來建設的信息化系統(tǒng))所需的數(shù)據(jù)元信息，包括提供給展現(xiàn)服務器的展現(xiàn)數(shù)據(jù)、提供跨部門系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)等。

4.5 數(shù)據(jù)元管理

數(shù)據(jù)元管理包括數(shù)據(jù)元注冊、數(shù)據(jù)元更新、數(shù)據(jù)元廢止過程。

數(shù)據(jù)元注冊流程如圖4所示。

(1)數(shù)據(jù)元更新。

數(shù)據(jù)元更新流程同注冊流程相似。先提交，再評審、專家審核、驗證。

(2)數(shù)據(jù)元廢止。

廢止數(shù)據(jù)元內容先提交，并提交廢止理由。注冊機構根據(jù)提交的內容進行初審，并征詢專家意見，確保廢止數(shù)據(jù)元理由正確充分。當數(shù)據(jù)元通過評審后，注冊機構實時更新數(shù)據(jù)元目錄，標識數(shù)據(jù)元狀態(tài)為“已廢止”。如數(shù)據(jù)元廢止理由存在問題，或不夠充分，注冊機構將退回給提交機構，并給出退回理由。

圖4 數(shù)據(jù)元注冊流程圖

6 結束語

本文對湖南省數(shù)字公路基礎數(shù)據(jù)元的編碼方法抽取方法、統(tǒng)一建模和管理機制進行了詳細說明。重點結合湖南省交通信息資源整合工程實際需求，從規(guī)范數(shù)據(jù)來源、統(tǒng)一數(shù)據(jù)元標準和統(tǒng)一規(guī)范業(yè)務數(shù)據(jù)模型出發(fā)，遵照交通部和我省相關標準，建立符合湖南省數(shù)字公路信息化建設要求的基礎數(shù)據(jù)元庫和主題數(shù)據(jù)元庫。

數(shù)字公路標準數(shù)據(jù)元還需要不斷完善，進一步促進湖南省交通行內數(shù)據(jù)共享與協(xié)作服務和跨省之間業(yè)務協(xié)同，提高公眾信息服務。

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