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研究背景

GIS（地理信息系统）主要是以空间数据为基础，利用地图的方式对空间信息进行空间表达。GIS本身并不产生业务系统数据及业务表达，但是业务系统往往借助于GIS以空间的方式进行表达业务。同时，空间数据结合业务可以产生部分空间数据分析工作。针对空间数据的特点与业务系统问题对GIS系统的建设，不同的业务场景，存在不同的构建方式。GIS作为交叉学科，需与相关行业进行一定程度的融合才能进一步发挥其作用。

常用的GIS中台构建方式，主要以GIS系统构建空间数据库，以空间数据的形式对外提供服务。他是主要以空间数据为主，业务平台展示的内容主要是以GIS平台地图的空间数据为支撑，业务平台自己负责地图打点画线等操作，该方式是目前相对小系统应用比较多的方式之一，它具有较低的耦合度。

该文在充分总结高速业务的基础上借助于地图引擎，将高速要素空间数据与地图引擎打通，地图引擎通过空间渲染的方式，以url链接的方式进行使用;同时将空间数据与物联、数据中心打通构建统一的准实时的数据交互平台，通过该种方式可以实现数据实时同步共享使用。同时，构建一定标准的高速业务数据组织方式;基于高速业务的空间分析;在商用业务系统的基础上总结业务使用方式，进行二次开发封装便于开发应用。通过此体系的构建，从数据、引擎、通信、高速分析、服务支撑等相关方面构建一套完整高速地图服务支撑中心，该中心不聚焦于高精端的无人驾驶等地图技术，主要以支撑日常业务系统为主，并具有一定可扩展性。

总体结构

基于地图引擎的高速公路地图中台构建，主要构建一套统一的高速公路要素数据集使其符合高速业务要求;构建一套可以和物联、数据中心打通且实时通信的空间数据存储结构，构建整个高速信息化中GIS中心对空间数据的主导作用;以高速空间数据为基础，打通空间数据与地图引擎侧的互通，实现以服务形式对外提供服务，主数据变更即服务中的空间要素进行变更，同时提供接口形式的数据服务;构建以高速空间数据为基础;业务为要求的高速空间分析体系;总结GIS在业务中的支撑，总结共性功能进行二次开发，进一步突破不同地图之间的壁垒，实现简洁化开发支撑，同时具备一定的扩展性，并对业务系统提供服务支撑，但不聚焦于自动驾驶等高精地图领域主要以满足业务需求为主。

GIS中心地图引擎的方式对外提供服务主要实现空间数据注册到地图引擎中，将地图引擎中的数据以地图服务连接的形式为各个业务系统服务。该方式就是将地图服务通过引擎对接空间数据，按照图层的形式对外提供图层服务。业务系统结合该服务，与对应的服务的API进行开发使用。通该地图引擎API 对接高速公路要素图层，对图层进行展示。在展示过程中，需要通过图层属性中标注的主键抽取业务数据进行控制显示。

该模块下除了利用原有数据服务方式的各类资源外，重点利用了地图引擎侧的服务能力。主要工作内容如下所示：

数据采集及加工

数据采集主要是收集与高速公路要素相关的空间数据，同时需要收集该空间物体下的属性数据。根据表结构或者业务系统对空间数据的需求对其属性数据和空间数据进行加工融合。数据加工满足高速空间数据组织关系。将加工融合后的数据灌入数据库进行构建后台之支撑。建设初期使用该种方式，后期平台化管理。

构建一套空间数据管理平台

该数据管理平台是对已经构建的数据库数据进行管理，同时数据管理过程中构建统一的主键便于与各个业务系统融合使用，保证唯一性。

数据共享

该部分的功能主要是实现数据共享的渠道，实现形式主要包含以表或者以接口形式对业务系统提供空间数据，作为地图服务的补充提供数据层的接口服务。

高速空间数据分析

结合高速业务融合现有空间数据不断丰富基于空间分析的高速业务空间计算方法。如：经纬度转桩号、桩号转经纬度、高速线段截取等相关高速分析，并可提供可扩展能力，使分析不断丰富。

地图引擎及封装开发

地图引擎的主要工作就是将空间数据与数据库关联，同时将关联的数据通过地图服务制作发布成专有的地图服务。业务系统通过调用该服务对其进行使用，一般情况下地图引擎与开发对应的API一一对应。为简化业务系统在地图侧的开发复杂度，此处采用二次封装进行开发，业务系统在地图开发过程中直接实现引入式开发。

总体结构图如图1所示。

各模块构建

基于地图引擎的高速公路地图中心构建核心工作模块主要分为数据获取、引擎等核心层构建、基于高速业务的空间分析、数据共享、地图服务、二次封装开发等相关工作。面向对象主要以高速空间数据为主。

数据获取

高速公路空间数据获取，该类型的空间数据获取主要包含两大类，矢量数据获取（坐标位置信息）与属性数据信息获取（如：名称等相关类型的数据获取）。

空间数据需处理相对精度以及绝对精度。首先，根据高速公路业务系统的要求对高速要素信息进行空间数据分类，主要分为路网要素以及路产要素。路网要素主要包含路面、道路中心线等相关要素，路产要素主要包含基础设备设施等相关要素。高速要素空间数据获取过程中需要进一步巩固空间主数据的作用，同时要不断和业务系统进行融合。在高速要空间数据获取中，我们采用主键形式与业务系统进行通信。同时，在数据交互过程中，尽可能地保留各个口用到的主键形式，如养护主键、收费主键、应急主键等相关主键形式。保证各个业务系统相互通信，并保证数据的唯一性。

数据加工主要是将收集的数据以专业化的工具将空间数据进行融合、加工成专业化的数据，并更新到数据库中。加工的方式分为多种多样，如利用专业化的地图数据处理软件：ArcMap、SuperMap idestopX等。结合高速业务的数据加工，主流软件工具可能无法满足现有的数据加工要求。因此在此基础上需要基于Python开发一部分简单的数据处理工具（图2）。

空间数据管理平台

空间数据管理平台主要是对加工入库后的空间数据进行日常管理，如：数据属性的管理、空间位置的管理、接口服务的管理等相关功能。通过该平台可以实现建设完成后平台侧的数据管理工作，实现数据同步，并且在引擎侧以及数据服务侧同步更新。总体工作流程如图3所示。

数据服务与共享

基于地图引擎的GIS服务中心，不仅限于通过引擎侧提供整体的空间地图服务，该类方式会造成一定的耦合度及服务限制。在此基础上，同步开放基于数据的接口服务。通过数据接口以及表的形式对外提供服务可以实现多向选择：渲染好的地图服务及高速空间数据接口等2种方式，实现业务系统根据自身应用的自由组合。该模块下数据底层的构建主要包含与数据中台、物联中心的互通，同时需要通过接口以及表的形式对外提供数据服务，为引擎提供实时数据。数据服务主要方式：表、数据接口。表：对于符合数据安全的数据，同时为内部系统的可通过表形式直接提供;数据接口：开放数据接口获取数据，并进行用户统一验证使用。通过获取数据后进行数据可视化融合展示。

数据分析

数据分析服务主要是提供基于高速业务的数据分析服务。如：道路线拼接、经纬度转桩号、桩号转经纬度等相关功能。该模块我们使其具备分析可扩展能力，便于后期基于高速空间分析功能的扩展。

地图引擎

地图引擎主要工作就是将空间数据注册到地图引擎中，将地图引擎的数据通过符号化的制作，以服务链接的形式进行对外提供服务。业务系统结合对应API与地图图层服务进行业务层级地图开发工作。开发过程中要融合业务数据进行总体展示。同时，不同业务系统对地图中心需求有一定共性及难点问题，基于此进行二次封装完成业务系统对地图中心的便捷使用。

总结

基于地图引擎的高速公路地图中心构建，制定了一套基于高速公路业务的空间数据标准;底层构建一套空间数据管理中心，实现各中台数据互通、数据服务及高速空间主数据源作用;构建一部分基于地图引擎的地图服务及重难点地图组件;建立高速数据管理平台实现数据统一管理，多方共用;建立结合高速业务的空间数据分析模块，并具有一定扩展性。高速公路地图中心形成从数据、平台、组件、地图服务、数据服务、高速空间分析为一体的GIS中心，为高速业务系统提供统一的地图支撑。