基于Web GIS的郑州市乘车管理信息系统设计与实现可行性研究报告.docx
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基于WebGIS的郑州市乘车管理信息系统设计与实现可行性研究报告
基于WebGIS的郑州市乘车管理信息系统设计与实现可行性研究报告
1.引言
随着计算机的发展，随之而产生的许多计算机软件业在一步一步改变着人们的日常生活，包括衣、食、住、行等各个方面，但是在此发展过程中，人们对计算机行业产品的需求也在不断提高，人们对计算机产品需求的日益提高与计算机生产发展速度已经逐渐形成了矛盾，这迫切需要新一代、现代化的计算机产品的出现来满足人们的需求。
因此我们以此开发项目作为实例来阐释一下如何才能以最小的代价（包括时间和金钱）来开发出高质量的软件来，以此来满足人们日益增长的需求。
1.1编写目的
可行性研究报告是在接触到一个实际的项目时对该项目进行全方位、多角度的评估以后所作的具体分析，分析结果将决定该项目是否值得去开发。
在进行项目考察时，要充分考虑到开发该项目所花费的时间以及金钱，当然最基本的就是技术上是否能够行得通，如果当前技术都做不到，再加上时间以及金钱的限制，那么将失去开发此项目的实际意义，所以编写可行性研究报告是在对项目第一次做的初步评估和认识，编写意义十分重大。
编写本技术可行性报告的目的是：
（1）总结建议的开发项目在技术方面实现的可行性的研究结果，为是否进行本项目开发提供依据。
（2）评价为了合理地达到开发目标所可能选择的各种技术方案，说明并论证所选用的方案。
1.2背景
在中国，地理信息产业起源于二十世纪的九十年代，而最早是于六十年代的时候起源于加拿大的一个实验室。
经过几十年的发展，我国的地理信息产业也是硕果累累，许多小城镇在进行规划建设的时候也会利用到现有的信息技术来进行综合评价后，结合实地的调查，综合评估之后才开始建设，为国家在基础设施的建设上节省了大量的人力、财力和物力。
随着计算机网络的发展，使地理信息系统产业结合网络技术向着更高的层次发展，使得以前许多需要安装桌面版才能使用的地理信息系统的专业软件可以脱离桌面平台而基于网络进行使用，这是地理信息产业在发展过程中的里程碑，在一定程度上降低的行业的门槛，使更多的人们可以去了解这个行业，使用这个行业去创造更多的社会价值。
经过这么多年的发展，地理信息系统产业的主要研究领域集中在二维的地形分析，图形技术在二维层面的应用已经相对比较成熟，但是现用的地理信息产业的软件很少可以实现三维的显示、分析等功能操作，对于真实的三维世界的显示还不能做到无缝、完美，因此基于三维的地理信息系统软件的开发与应用也成为了地理信息产业的主要的研究方向。
在当前该行业的所有软件里面，大部分的有关道路交通的开发都是基于二维的，而基于三维立体式的开发则屈指可数，而我们现在要开发的是一个基于公交车、地铁、出租车以及结合人们出行的个人意愿的软件系统，相对于现有的软件来说，它是一款多维的基于网络地理信息系统的软件，在某种程度上，这也是一款多维的信息系统专业软件，只是不仅仅局限于地形上的三维或者多维。
在当前社会，网络已经改变了人们生活的方方面面。
人们在购物时会选择网络，会到淘宝网等购物网站看自己喜欢的商品，尤其是在物联网发展日益加快的进程中，这些对人们的影响越来越大；同样，人们旅游时也会用到网络，利用谷歌地球或者利用搜狗地图提取规划出出行的路线，标记出著名的旅游景点；所以，现在的大部分软件都是在网站的基础上开发出来的，网站开发已经成为当前软件开发的一大潮流。
1.3定义
WebGIS（网络地理信息系统）：
指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。
一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成，包括以下四个部分：
WEB-GIS浏览器（browser），WEB-GIS服务器，WEB-GIS编辑器（Editor）,WEB-GIS信息代理（informationagent）。
最短路径：
用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。
主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。
物联网：
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
数据挖掘：
数据挖掘（Datamining），又译为资料探勘、数据采矿。
是一种透过数理模式来分析企业内储存的大量资料，以找出不同的客户或市场划分，分析出消费者喜好和行为的方法。
它是数据库知识发现（Knowledge-DiscoveryinDatabases，简称：
KDD）中的一个步骤。
数据挖掘一般是指从大量的数据中自动搜索隐藏于其中的有着特殊关系性（属于Associationrulelearning）的信息的过程。
主要有数据准备、规律寻找和规律表示3个步骤。
1.4参考资料
[1]《软件工程导论》，张海藩主编，清华大学出版社
[2]《软件工程》，陆丽娜主编，经济科学出版社
[3]《软件工程》，瞿中主编，机械工业出版社
[4]《数据库系统概论》——萨师煊高等教育出版社
[5]《实用软件工程》，郑人杰等，清华大学出版社
[6]《软件工程开发国家标准》
[7]《软件工程—实践者的研究方法》，RogerS.Pressman，机械工业出版社
[8]《个体软件过程》，WattsS.Humphrey，人民邮电出版社
[9]《软件工程-技术、方法与环境》，王立福，北京大学出版社
[10]《软件工程》，杨文龙，电子工业出版社
2.技术可行性分析的前提
技术可行性分析之前，首先应该明确软件设计的基本要求、目标以及对要完成目标所要实现的任务，然后再具体的展开技术可行性阶段（如图2—1所示）的分析。
图2—1技术可行性分析图
2.1基本要求
乘车管理系统项目考察阶段，通过与用户的协商以及陪同用户共同了解现在的乘车系统软件，用户提出了该项目的基本要求，并对各部分的功能进行了模块化和细化，便于后期概要设计和详细设计的书写以及对系统功能的开发。
（1）功能和性能：
（a）能够实现对公交车路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（b）能够实现对出租路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（c）能够实现对自驾车或者步行路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（d）能够实现对地铁路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（e）能够实现对公交车、出租车路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（f）能够实现对公交车、地铁路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（g）能够实现对出租车地铁路线的最优路径、最短路径、最短时间、最少换乘、最少成本的查询分析。
（h）能够实现基于公交车、出租车、步行包括地铁在内的所有交通工具的最优路径、最短时间、最短路径、最少换乘、最少成本的查询分析。
（2）输入与输出：
乘客通过输入目的地和选择所希望的乘车方式，软件输出最优乘车路径。
（3）在安全与保密方面的要求：
对用户的登录信息和基本身份信息严格保密。
（4）同本软件相类似的其他软件：
XX地图、老虎地图、谷歌地图、搜狗地图等。
（5）完成期限：
2016/06/01
2.2主要目标
针对用户提出的软件开发的要求，团队经过共同的研究以及与用户之间的不断的沟通，对要求的细化等工作，制订了此次软件开发任务的具体的目标，以增强对团队完成任务的积极性，增加团队开发进度的紧迫感，更多的是让软件实现的功能能够更好的满足用户的需求，而不会在软件开发的过程中遗漏一些任务。
总之一句话，制订目标就是为了更好的完成软件开发的任务，加快开发进度，满足用户的要求，具体的目标如下几项（如图2—2所示）：
图2—2系统开发目标列表图
（1）提高功能和性能：
本系统可以实现对某一种交通工具的最佳路径、最短时间、最少换乘以及最小成本的查询分析，比如仅仅针对公交车、出租车、地铁等。
系统在用户界面上注重和用户之间的实时动态的交互，使用户有比较舒服的体验感受，界面相对比较无论是从工具栏、标题栏到功能区都能体现良好的用户调控，使用户可以根据自己的喜好来调节个性化界面。
本系统的各个模块之间有较好的联系，同时又是相对比较独立的，使用户在使用过程中尽量不会出现死机或者等待时间比较长的响应时间，尽可能为用户节约时间。
系统使用严格的网络相关的协议，充分考虑网络相关安全，对用户的相关信息严格保密。
系统使用自己独立的数据库系统，使用户可以对个人数据可以实现实时的备份和恢复，用户也可以根据自己的需要来添加一些重要的数据，数据库具有良好的可扩展性。
对于软件中可能出现的问题做到充分考虑，增加软件的使用寿命和可靠性。
系统留有与其他相关系统对接的接口，用户可以根据个人的需求来添加类似的相关软件，同时为该系统以后的扩展应用打开一扇门。
（2）提高经济效益：
自然资源的节约、社会资源的重分配必然带来社会财富的节约；环境污染的减少将会降低环境问题改善的成本；现有的交通网络的改善有利于减少机车运营公司的运营成本；高效的乘车线路安排可以为人们的出行节约大量的时间和金钱。
（3）改进管理和决策。
规律来源于实际，但是可以更好的指导实际。
同样的，对于软件的开发是利用已经存在的数据来提取出对我们有用的信息，利用挖掘出来的信息来进行专业的分析，等到一些可以用来指导生产的决策。
这也是许多地理信息系统软件的主要功能之一——提供空间决策和支持。
而且通过系统的分析数据，可以对现存的正在运行中的系统存在的一些不合理的地方进行改变，从而让系统优化，更能满足实际生产的需求，对于郑州市的乘车管理系统，可以改变已有的乘车的方式，改变公交车的行车路线，以更好的满足大多数用户出行的要求，同时可以大大减短公交车的无效的行车路线，节省了石油等珍贵的社会资源，同时在一定程度上减少了汽车尾气的排放，减少空气的污染。
这些都有利于社会的管理，以及决策者的空间决策，而且更加符合实际的生活。
2.3开发任务
在明确用户要求以及制订出具体要实现的目标之后，下一步就是确定出要实现这些目标的具体需要完成的任务，结合用户要求和系统目标，开发该系统需要完成以下主要的任务：
（1）郑州市最新地形图数据的采集，并从中提取出我们需要的道路网信息。
对于道路网信息的采集，最快捷的方式是采用数字化仪（将图文数据转换为计算机能识别的数据），能高效快速的将纸质地图信息扫描到计算机中供开发人员使用。
（2）郑州市的公交网线路数据统计，也即每一辆公交车的具体路线信息。
可到郑州市公交车官方网站上获取具体路线信息，将每一条路线存储到数据库中。
由于这些数据量比较大，可以直接向郑州市的相关部门进行所要或者购买，这样可以大大节省软件开发的时间，而且在一定程度上节省了项目开发的经费。
（3）统计郑州市所有公交车、地铁、出租车的收费情况一览表，用来计算金钱成本。
这些数据存在于郑州市各个公交公司或者是地铁工作站内，可以直接索取数据。
也可由专门的人员去实地考察采集这些数据。
（4）统计郑州市交通网的红绿灯时间、基本车速（正常情况下的交通工具行驶时间），道路在各个时间段的通畅度，用来计算时间成本。
（5）每隔一段特定的时间需要对道路网交通信息进行更新，对哪里有道路新建、哪里有道路不通畅进行及时的数据修改，避免系统在使用过程中出现数据过时的情况。
（6）数据采集以后，建立数据库来管理数据，数据库在建立的时候要考虑到数据结构、数据操作和完整性约束。
数据功能参照表：
功能
用户信息表
成本计
算表
交通图
用户输入数据
街区图
用户登录
O
I
最优路径选择
I
成本方式选择
O
I
附近站点查询
O
O
收藏记录查询
I/O
（7）软件界面设计，界面一定要具有亲和力，把用户体验放在首位。
用户在使用的过程中可以实现个人的自由的选择，系统应对使用者提出的个人的要求进行及时的反馈和交互，如果不能满足使用者的要求时应该弹出信息提示使用者。
（8）数据安全性，对于数据库中的数据需要不定时备份和更新，以免数据丢失和不完整给用户带来不便。
2.4进行技术可行性分析的方法
对乘客采用调查问卷（见附录1）调查的方法，询问他们，以确定最佳的可行性研究方案。
软件采用现代流行WINDOWS操作界面，是可以运行在win7|win8等多种系统平台上的多任务应用程序。
在运行时可以直观的浏览、查询和掌握适合自己的乘车路线，同时能够了解郑州市所有的公交车或者地铁的运行情况，而且可以看到每一条道路的行车信息。
结束了人工统计的耗时长、工作量大、错误率高的缺点。
集体操作如下：
（1）将可行性研究按一定的方法分解成相对简单的工作
（2）将分解后的各项工作，分别交给合适的人或计算机去做
（3） 按照一定的规则组织人机协同工作
（4）应用先进技术提高单项工作速度
（5）使单项工作尽可能并行作业
3.对现有系统的分析
在郑州市乘车管理系统开发之前，应首先对当前国内外的已经存在的软件进行熟悉和了解，对已有软件的功能进行分析，看是否可以满足当期需求，若能，那么软件的开发就已经失去了经济效益，也就没有开发的必要了；若不能满足用户的需求，才有开发这些系统的必要性，因此对现有的软件系统分析是十分重要的，也是必不可少的，下面本团队将从多个角度分析已经存在的本类软件系统。
3.1国外软件系统现状分析
在科技日新月异的今天，软件行业已经相对成熟，市场上活跃着大部分成功软件，这些软件给我们的日常生活带来的方便是不可估量的。
对于导航或者打车软件来说，现在位居榜首的基于电脑载体的有XX地图（如图3—1所示）、谷歌地图（如图3—2所示）、搜狗地图，基于移动终端的有XX地图、高德地图、老虎地图。
目前这些软件在和用户交互方面还不是很智能，基本原理都是通过定位或者手动输入当前位置，再输入目的地，软件通过网络分析和最短路径分析计算出满足用户要求的方案并反馈供用户选择。
这是一个双向交互的过程，系统所承担的工作量相对较大，需要存储大量的数据，在调用查找时比较繁琐费时，所以拥有一个关键核心的算法非常重要，这有可能决定软件工程的成败。
由于大量的数据都存储在后台数据库中，仅当用户需求时发送给用户，对于系统运行和维护需要专业的数据库管理人员。
查询功能比较强的基于网络的软件系统，它们在实际的分析功能上并不是十分的强大，所以如果遇到当前路径中出现障碍物或者堵车的情况的时候，路线是无法自动避开的，所以针对乘客来说，该路线的规划并不是最佳的路径选择，在某种程度上增加出行的乘车成本，因此不能满足乘车的需求。
图3—1XX地图
图3—2谷歌地球
在分析功能上比较强大的是ESRI公司的ArcGIS软件（如图3—3所示），在该软件中，可以分析出堵车或者修路等情况下的最佳路径，而集合网络分析仅仅是该软件基本功能之一，还有许多其他的分析功能，比如说:
网络分析、空间分析等，但是网页版的GIS软件并没有推广使用，只有桌面版，在现实生活中，并不是每一位乘客在出行的时候都随身携带一台笔记本电脑，而且也不能做到对自己所在区域相关地学数据的获取，因此在使用的时候，也不能为乘客及时地规划出比较优的路线来。
图3—3ESRI公司的ArcGIS软件
3.2国内系统软件现状分析
而在国内，这些地图软件能够不如国际行列的并不多，或者根本就没有，这就促使着国内的一些优秀的程序员以及有这方面理想的公司向这方面去努力，以弥补国内软件在这方面的不足和空白。
4.建议的系统
通过对现有系统的分析以及根据客户要求和乘客的实际需求，需要制定出可以行得通的软件设计的方案。
本团队通过从乘客乘车的时间成本、金钱成本以及最小步行距离等多方面的因素考虑，制定出一系列可以行得通的技术方案，以满足实际的需求，但是并不是所有行得通的系统就是我们所需要的，在所有的系统中，我们应通过对比，从中选择出最佳的方案（如图4—1所示），从而最大限度的为乘客节省出行的金钱和时间成本，并且尽可能减少乘客在选择交通工具时候的步行的距离。
同时系统还应该具有较高的可维护性和可扩展性，增加软件的使用的寿命。
图4—1简化系统流程图
通过综合的分析和评估，最终选择的可行的方案是：
如果用户在出行时综合考虑多种成本的时候，系统也会根据用户对时间、金钱、最少换乘等诸多因素来进行考虑，为用户规划出最佳的出行路线。
当用户所在地距离公交车站牌或者地铁站的距离超过1000米时，而且用户时间比较紧，较少考虑金钱成本时，用户此时选择乘坐出租车，如果需要考虑金钱成本时，用户根据自己的需要可以在任何公交车站牌处选择换乘的路线；如果不用考虑金钱成本时就一直乘坐出租车到达目的地。
而当用户能够忍受的等待时间小于3分钟时，用户选择不再等待公交车，而选择乘坐出租车；当用户所在地到达目的地需要换乘超过三次以上的公交车时，建议用户选择出租车；当用户到达目的地乘坐出租车超过20元的时候，用户选择乘坐公交车到达；当用户的步行距离超过1000米时，用户选择乘坐出租车；而无论是乘坐单一的交通工具或者换成多种交通工具，系统都将为用户规划出最佳的行车路线和乘车方式，而且用户可以根据个人的需要实时动态的改变自己的要求，此时系统也会为用户重新规划路线。
4.1建议的系统的概述
对建议的系统，本团队采用当前最流行的面向对象的编程思想，使用VisualStudio2010编程语言，以及Sqlserver2008数据库设计软件（如图4—2所示）。
在界面设计上，尽可能考虑用户在使用过程中的交互；在数据库设计上，考虑用户对软件的使用权限以及数据的安全；在程序的各个模块，尽量减少各个模块之间的联系，增强独立性，最终考虑的是软件的易维护性和可扩展性，对于软件中可能出现的问题进行充分考虑并解决，制作详细的用户使用手册和软件操作的帮助文档，有良好的处理错误的机制。
建议的系统中可以满足用户提出针对某一种交通工具或者多种交通工具的交叉换乘要求，也可以实现预期中团队的目标，相对于其他的可行性研究的方案来说，本方案是比较理想的技术方案，能够做到以最低的乘车成本来满足换乘多种交通工具的要求，只是在系统开发的过程中可能会花费较多的人力、物力和时间。
图4—2软件资源图
4.2系统工作流程
采集郑州市的相关的城市地形数据、交通网数据之后，需要经过处理后提取出对系统开发有效的信息，然后利用网络分析、最短路径等有效算法来实现乘车过程中的最优路线规划，将满足要求的可选方案反馈给用户，最后由各个模块的分析功能组成整体的郑州市乘车管理信息系统。
以下是系统具体的工作流程（如图4—3所示）：
图4—3系统工作流程图
（1）用户注册和登陆。
用户打开软件之后，若是第一次使用则提示用户注册自己的相关的信息，若已经注册则直接登陆并开始使用。
（2）用户乘车路线的规划。
用户根据自己的需求输入相关的信息，然后系统会为用户规划出从某地到达目的地的最佳的出行的路线。
（3）用户临时改变路线的处理。
如果用户在使用的时候偏离的最初规划的出行路线，系统需要重新规划出新的最优化的路线，也可以提示用户走回头路，返回到最初的路线上去行驶。
（4）界面设计的亲和性。
用户在使用软件的时候，对软件的界面首先都有一个良好的感受，让用户对软件一旦使用就觉得界面不错，功能齐全。
（5）数据库系统。
数据库会载入用户的注册信息，同时会记录用户在使用过程中查询过的出行的路线，同时对比较主要的数据进行定期的数据文件备份和日志文件的备份。
（6）网络安全系统。
由于软件是基于网络的乘车管理系统，一旦不注意会导致用户的重要信息的丢失，因此必须把网络安全设置在较高的级别。
软件采用比较先进的加密算法实现对用户信息的加密，以保护用户的重要信息，同时对于以有的数据采用磁盘进行备份，并在数据中严格控制用户在使用过程中的权限，对系统权限也进行了严格设置。
4.3改进之处
说明：
在默认没有公交车或者地铁的路段，一定会有出租车经过。
用户只是根据自己的需求来选择是步行还是选择乘坐出租车。
下面具体介绍一下该软件系统相对于其他同类软件的改进之处：
（1）对于传统软件并不存在公交车与地铁等多种交通工具之间的交叉换乘，仅仅是基于某一种交通工具不同路线的规划，而在郑州市的乘车管理系统中实现了公交车、地铁、出租车等多种交通工具之间的交叉换乘，增加了用户出行的多样性。
（2）传统的软件有的并不支持用户登录，但是此乘车系统可以支持用户的登录，同时在数据库中将用户的信息记录下来。
（3）传统的软件不是基于数据库的系统，不能够对用户的乘车的查询数据进行记录和备份，因此只能用来查询当前已有的乘车的系统，而不能从中提取重要的数据，不能很好的指导实际的生产和生活，不能提供良好的空间决策的支持。
（4）在路线规划的时候，如果遇到正在道路维修或者堵车以及道路有障碍等情况时，传统的软件无法智能识别，但是在本软件系统中增加了对障碍或者堵车等异常情况的处理，使用户的出行的路线达到最优。
（5）传统的软件在界面在不是基于Windows窗体的，用户操作的灵活性并不是很高，对用户查询的路线的规划有一定的时间浪费。
而这样的时间的浪费是可以通过先进的设计思想和新型的编程语言解决的。
（6）传统的软件在出现错误的时候会随机出现一个系统规划的路线，不能很好的做到与用户的交互，在本系统中，如果遇到错误会提示用户重新输入或者提示用户错误的信息，让用户自己选择已经提前制定好的可行的解决方案。
4.4影响
随着该系统开发，对乘客乘车出行的方式将会产生革命上的改变，对于以往的乘车方式将会带来难以想象的冲击，增加了乘客出行的多维乘车方式，而不仅仅像以前一样出行方式单一，甚至可能会花费较多的乘车时间和乘车需花费的金钱，该系统将会尽可能的考虑乘客在应用过程中的体验和感受，坚持“以人为本”，以最大限度为乘客节省乘车时间成本和金钱成本，并尽量做到让乘客减少步行的距离。
4.4.1对设备的影响
该系统对于用户的硬件并无特殊的要求，只要能够满足常规的软件的运行即可，但是由于系统需要对乘客的出行数据进行统计，因此要求用户在使用的过程中确保连接到网络。
4.4.2对软件的影响
该系统是在其他软件的基础上所做的更新和革命性的改变，对传统的软件是一个补充和划时代的改变，但是和其他软件又具有良好的兼容性，该软件各部分的功能最大限度的做到独立，可以单独划分出功能；而且在开发技术上，系统采用最新的插件式开发技术，增强了软件在运行过程中的可扩展和可维护性；先进的开发技术和开发思想会让软件开发之后具有更强的稳定性，更长的使用寿命，而且在运行维护上只需花费很少的人力、物力和财力，节省了后期成本。
在界面设计上，系统实现与用户的实时动态的交互，能够对用户提出的要求进行及时的反馈，而且在界面设计上增加最新时代元素，在心里上使界面可以很好的被用户接受，使用户在使用过程中具有一个时尚、现代化的体验和感受。
传统的软件很少有支持用户登陆的功能，更不用说是统计用户在使用过程中的相关数据的记录、备份以及利用这些数据提取一些有用的信息来进行乘车管理过程中的相关的用户的决策支持，而且对于以后更新实际乘车路线安排也有很强的指导意义，所以该软件对乘客及其相关的用户具有很强的实际应用意义。
4.4.3对用户单位机构的影响
对于用户使用的机构在使用该软件时需要在宏观上将软件的功能联系在一起，以便于及时地对相关的数据进行备份，而不能因为使用人员无法看到数据的价值而导致的损失，因此需要用户机构具有一些这样的人才：
有良好的关于数据库和网络基础方面的相关知识。
随着系统的开发，对以后的实际乘车方式会产生一定的影响，需要用户单位有一些数据挖掘人员，对系统产生的数据库数据提取
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