公共交通与其它交通方式相比具有人均占用道路少、能源消耗低、运输成本低、污染相对较小、客运量大，运送效率高等优点，它是解决大、中城市交通拥堵等交通问题的有效方式之一已成为共识。随着智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）这阵春风刮来，国内已经研制出许多以ITS为背景，运用通信技术、计算机网络技术、传感器技术、GPS、GIS等高科技手段的智能公交运营指挥调度系统[1]，这些系统的产生及其运用极大地提高了公交的调度效率，改善了公交的服务水平。但是，由于受到已有技术上的限制，这些系统依然存在一些不尽如人意的地方，比如系统造价太高、对使用者知识水平要求过高、与老系统的兼容性不高等。如何优化这些系统，一直是研究智能公交系统的同仁共同努力的目标。万维网地理信息系统（WebGIS）出现，为我们探索建立低成本、智能化、人性化、高效率的智能公交运营指挥调度系统开辟了一条光明大道。
一、智能公交运营指挥调度系统
1、智能公交运营指挥调度系统的定义
智能公交运营指挥调度系统是一个集公交指挥调度、公交运营管理、综合业务通讯、乘客信息系统、动态信息发布、远程图文信息发布、网上交通信息查询，多媒体数据信息传输系统等于一体的全方位调度管理服务系统。
2、智能公交运营指挥调度系统的组成
一般来讲，智能公交运营指挥调度系统由监控调度中心、区域调度中心、车载单元、乘客信息系统、通信系统等几部分组成。各系统之间通过有线网络系统或无线移动通信系统组成一个有机整体。
二、万维网地理信息系统（WebGIS）
万维网地理信息系统（WebGIS）是指基于Internet平台、客户端应用软件采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。它是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核心是在地理信息系统中嵌入HTTP和TCP/IP标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理等地理信息功能。它是地理信息系统技术和互联网技术相结合产生的一种崭新的、革命性的新技术，使基于地图（图形、图像）的应用系统得以通过互联网技术在各行各业中得到广泛应用。
万维网地理信息系统（WebGIS）是当前GIS发展的主要方向，有着传统GIS无法比拟的优点。把作为GIS的首要发展方向的WebGIS用在智能公交运营指挥调度系统中是一种有益的尝试。
三、WebGIS在智能公交运营指挥调度系统中的应用
1、公共交通信息网上查询
公交信息查询服务子系统是智能公交运营指挥调度系统的重要组成部分。
1）公交信息查询服务子系统的功能设计
基于WebGIS公交信息查询服务子系统应包括如下功能：(1)交通电子地图的编辑显示功能，如放大、缩小、移动等;(2)公交信息查询，如某条公交线路的停靠站点、首、末班车时间、票价等;(3)提供最优路径查询,包括公交线路、换乘站点及换乘线路、经过站点等，并且查询结果可以以矢量图的形式予以显示；(4)公交线路变更情况说明和征求市民意见等。
2）公交信息查询服务子系统的技术实现方法
公交信息查询服务子系统由服务器端、客户端和Internet/Intranet网络等三部分组成（如图1）。服务器端建立在监控调度中心，由Web服务器(WebServer)、IMS服务器(InternetMappingServer,简称IMS)和空间数据库（Database）等三部分组成；客户端是连接在Internet/Intranet网络上的所有电脑；网络是已经存在的Internet/Intranet。目前IMS服务器开发平台有美国ESRI的ArcIMS、加拿大VTT公司的VTTWebGIS、我国超图公司的SuperMapI5.NET5等可供选用。
服务器端WebGIS应用软件的开发可以利用ActiveX技术或JavaApplet技术，将具有GIS功能的组件嵌入用户自己开发的应用程序中，用集成二次开发方式设计实现。这种开发方式将计算在客户端和服务器端作了个较为均衡和合理的分配，客户端在浏览WebGIS网页时一次性下载一个ActiveX控件或JavaApplet小程序，实现诸如地图缩放、平移、测量、最优路径分析、图层叠加和专题地图生成等GIS功能，承担部分力所能及的计算负载，使系统具有很好的灵活性和可扩展能力。
客户端有HTMLviewer和Javaviewer两种。HTMLviewer是一个轻量级的客户端，不支持一些GIS功能，但它支持最广泛的浏览器并有着高度的可定制性。Javaviewer可以根据需要定制一些GIS功能，包含丰富的GIS工具。用户在查询公交信息时，只要从服务器端下载一个ActiveX控件或JavaApplet小程序，就可以进行正常查询了。现阶段成熟的IMS都有这个的功能。
监控调度中心把城市电子地图、公交线网、公交站点、公交时刻表等公交相关信息发布到IMS服务器上，用XML(eXtendedMarkupLanguage,简称XML)编辑器创建地图配置文件。该地图配置文件是用XML写的。然后使用IMS服务器开发平台自带的服务发布工具把地图服务在服务器上发布为地图服务。当客户想查询信息时，只要输入相应的查询信息或在电子地图上直接点击相应的图形图像，该信息在客户端生成XML格式的请求，并传送给服务器。如果服务器收到一个来自客户端的XML格式的请求，空间服务器会生成一个XML格式的响应，同时地图服务通过一种或两种方式把地图和相关信息发送到客户端：用图像的方式或矢量流的方式。
2、公交车辆的自动监控和调度
公交车辆监控调度子系统是智能公交运营指挥调度系统的主要组成部分之一。当前随着基于Internet/Intranet的WebGIS和GPRS通信技术等一批新技术登上应用舞台,综合应用这些技术手段，构建一个高效、大容量、易扩展的现代的GPS公交车辆定位导航调度系统就成为可能。
1）系统功能设计
基于WebGIS的公交车辆监控调度子系统应该具有如下功能：（1）公交车辆的定位；（2）中心与公交车辆之间的双向通信；（3）随时向车辆发送调度指令；（4）向乘客信息系统发送交通信息等。
2）系统的技术实现方法
该系统在逻辑上主要由GPS定位系统、GPRS移动通信网和Internet/Intranet网络、WebGIS信息管理调度系统有机组合而成。而在物理上，（如图2），则主要由基于惯性原理的GPS/DR车载定位仪、GPRS通信网、车辆监控调度中心(WebServer)、信息发布终端4部分构成。运行时，车辆定位调度系统将车载GPS/DR数据，经由通信控制器、GPRS模块以及自定义的GPRS通信应用层协议接口，由GPRS网络发送到监控中心的WebServer服务器端，显示在电子地图上；控制中心由监控调度中心的主服务器和分布在各服务区的区域调度中心的子服务器共同构成，形成分布式管理调度网络。控制中心通过GPRS公用网提供的各项服务，在将调度信息发送到车载平台的同时，还可以利用GPRS和Internet/Intranet,将导航地理信息发送到各类信息发布终端。
基于GPRS/Internet/Intranet通信平台的分布式GIS系统，让用户可以利用各种终端，如普通PC、支持无线Internet/Intranet访问的PDA和嵌入式设备，以无线或有线的方式访问GIS服务器获得地图数据和车辆状态信息。工作时，由数据通信服务器完成监控中心和客户端之间数据流的接收和发送，并对数据作分类预处理，即直接输入车辆属性信息数据库或实时转发给客户端；数据库服务器支持空间地理信息和属性数据库；信息发布Web服务器通过WebC/S和B/S方式支持客户端数据访问服务。
四、总体评价
作为智能运输系统（ITS）的重要组成部分，智能公交运营指挥调度系统既自成体系，又需要和ITS其它子系统之间相互联系，共享信息（这些信息为文本、图像、声音、视频等格式）。而这些信息数据量大，实时性高，并且分布于不同系统的局域网上。这个问题，必须通过高科技手段来科学地解决。同时，作为直接面向人民大众的窗口服务系统，智能公交运营指挥调度系统面向普通老百姓的界面又必须简单易懂、容易操作。目前北京、上海、杭州、青岛等一些大城市也在试用一些智能公交运营指挥调度系统。这些系统对于提高公交调度的效率、改善公交的服务水平都产生了巨大的作用，但是这些系统由于技术上的限制，对于系统内部信息共享、和其它系统之间的信息共享、面向Internet/Intranet的公交信息实时发布等方面依然存在一些不足。表现在：（1）系统与城市交通信息中心及其它诸如市政管理系统等其它信息系统之间的信息共享通路不畅通，无法做到公交调度的实时调整和公交相关信息的实时发布；（2）由于系统软硬件的差异，很难与现存的交通管理系统、交通信息发布系统等系统的融合，违背了一次规划分步实现建设ITS的初衷；（3）系统内部各部门之间共享信息通路不畅，无法很好地满足实时公交调度的需求；（4）乘客信息系统存在提供的信息实时性差，查询界面不人性化，可供查询的信息较少，查询系统响应速度慢，对用户自身的要求较高等不足。
WebGIS是Internet网络和传统地理信息系统有机结合的技术，不仅包含了传统Internet网络和地理信息系统技术的全部性能，而且还具备了它们二者所不具备的优点。基于WebGIS的智能公交运营指挥调度系统很好地解决上述问题，具有如下优点：
1、系统的信息共享能力更强
WebGIS的数据整合可以打破空间数据固有的界限，将空间数据与其他各种类型的数据融合在一起，为应用提供统一的数据存取模式，从而为空间数据共享、综合和知识发现提供更大的方便。在Internet这个开放的、分布的、全球性的信息基础平台上，以OpenGIS的标准为参考，重构GIS软件的体系结构而形成的WebGIS具有开放性、兼容性、易拓展性、数据更新快等特点。
首先，可以充分利用已有的GIS数据资源，将常用的多种数据转换成自己的空间格式和相应的关系数据库。利用现有Internet/Intranet的基础设施和老的调度系统，以较少的投资就可以建立一套覆盖整个城市范围的系统。保护了先期投资。
其次，可以综合利用Internet上的各种信息。智能公交运营指挥调度系统所需要的ITS的其它子系统的各种信息不必全部集中到一个系统上来，而是按照其来源分布于各系统之中。只要通过Internet/Intranet相联，智能公交运营指挥调度系统就可以方便地实时地运用这些数据。大大地降低系统负载，加快访问速度。在公交调度过程中，控制中心需要根据得到的实时信息和历史资料权衡比较，才会形成一个调度方案，而这些信息来自多个部门系统。比如道路交通情报来自交通管理信息中心，道路维护信息来自市政部门，天气状况来自气象部门等。及时动态获得各种信息是能够进行实时调度的关键。
再次，运用WebGIS技术，监控调度系统分布在各个区域的子服务器和监控中心的主服务器共享主服务器上的GIS软件，不需每个子服务器都安装GIS软件。做到合理分工，各司其职。降低了成本。公交运行过程中，客流变化情况、车辆运行状况和其它相关信息汇聚于监控调度中心，而各路车辆的实际调度由分布在城市各个角落的区域调度中心负责。区域调度中心只要访问监控中心的服务器，调用自己需要的数据，运用WebGIS提供的GIS分析功能，进行相应的分析计算和发布指令，就可完成调度任务。
2、网络信息查询速度更快，范围更广，查询界面更人性化
由于该系统是在Internet/Intranet信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能，运用了分布式并行计算和多线程并行计算技术。WebGIS可以避开繁忙的Web服务器，直接利用JAVA提供的URL对象访问网络上的各种交通信息，其访问方式就如同访问本地文件系统一样。WebGIS分布式的体系结构在客户端和服务器端都能提供活跃的、可执行进程，能够有效地平衡两者之间的处理负载，最大限度地发挥了现有计算机软硬件资源的利用率。同时，多线程并行计算技术为I/O吞吐、查询计算、图形刷新和用户界面等操作赋予不同的线程优先级别，支持高度并发性的访问方式。这两种技术的运用大大地加快了用户查询计算的等待时间，方便了运用，保证了系统的安全性。
运用标准的Internet浏览器作为用户使用界面和工具。基于WebGIS公交运营指挥调度系统查询子系统不仅提供传统的文字信息的查询，更重要的是它提供了图文交互的“傻瓜式”查询模式，直接以电子地图为操作对象，辅以少量的文字界面。不仅可以查到相应的公交车路线、换乘站点、公交线路走向等基本公交信息，而且具有最短路径分析、公交车运行现状查看、自动生成出行计划或方案等高级计算查询功能。无论用哪种方法查询，查询结果都在电子地图上显示出来，并有相应的文字说明，简单易懂。真正地达到了为最广大的市民服务的目的。
随着我国经济的快速健康地发展，高新技术、先进的管理经验和调度手段的广泛应用，城市公交系统必将逐渐实现信息化、智能化，公交服务质量将大大改善、公交竞争力将大大增强。把作为GIS的首要发展方向的WebGIS用在智能公交运营指挥调度系统中是一种有益的尝试。它不仅可以加强公交调度系统的功能，使其能够满足人们日益寄予厚望的城市公共交通的需求，而且有利于现有交通地理信息和城市管理信息各子系统的融合，加快了智能运输系统的发展，为智能运输系统的建设提供的了一个开放的平台。
