摘 要： 選用組件式GIS技術(shù)，采用地理信息系統(tǒng)組件MapX 5.0和高級語言VB 6.0開發(fā)校園救護(hù)系統(tǒng)。采用Dijkstra算法，實(shí)現(xiàn)校園救護(hù)系統(tǒng)中最短路徑的選擇，結(jié)合可視化編程環(huán)境(Visual Basic)實(shí)現(xiàn)了該軟件平臺(tái)。該校園救護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施，縮短了趕往救護(hù)現(xiàn)場的時(shí)間，提高了救護(hù)的效率。
關(guān)鍵詞： Dijkstra; MapX; 數(shù)據(jù)庫; 路徑優(yōu)化
地理信息系統(tǒng)GIS(Geographic Information System)是指采集、存儲(chǔ)、管理、處理及分析地理信息的軟件系統(tǒng)。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)在我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在資源環(huán)境及設(shè)施的管理和規(guī)劃中發(fā)揮著日益重要的作用。
在各大高校中，校園救護(hù)系統(tǒng)已是每個(gè)學(xué)校必備的救護(hù)系統(tǒng)，為學(xué)校各種緊急突發(fā)的安全事故進(jìn)行救護(hù)，要求救護(hù)人員能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場，這需要對前往現(xiàn)場的道路進(jìn)行選擇，以最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。但在以往的校園救護(hù)方面，路徑選擇往往是憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，并沒有達(dá)到救護(hù)的及時(shí)性。
GIS的特點(diǎn)在于空間信息直觀、豐富、生動(dòng)。信息表現(xiàn)更為多樣化；空間信息查詢檢索方便；用戶界面靈活方便、交互性強(qiáng)[1]。GIS系統(tǒng)在維護(hù)公共衛(wèi)生安全、提供后勤保障以及現(xiàn)場傷員救助方面發(fā)揮著重要作用。本文基于GIS技術(shù)，主要討論了采用Dijkstra算法得到最優(yōu)路徑后，結(jié)合MapX組件技術(shù)，將路徑的道路狀況、道路屬性更直觀地顯示給救護(hù)人員，大大提高了救護(hù)系統(tǒng)的效率，確保在最短時(shí)間趕到現(xiàn)場進(jìn)行救護(hù)。
1 校園救護(hù)信息系統(tǒng)的建立
一般來說各大高校的地理系統(tǒng)比較龐大，道路的繁多使選擇范圍加大，但同時(shí)也需要結(jié)合道路的具體屬性信息來選擇。例如有的道路只允許單行，有的道路不允許機(jī)動(dòng)車輛通過，有的道路在學(xué)生下課時(shí)會(huì)出現(xiàn)擁堵狀況，且各道路的速度限制等各種屬性。
1.1 校園救護(hù)系統(tǒng)的總體框架
通過救護(hù)中心的屬性數(shù)據(jù)庫和校園道路的空間數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)， 救護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架以及實(shí)現(xiàn)的功能如圖1所示。
1.2 校園救護(hù)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)
校園救護(hù)系統(tǒng)主要基于屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫并且結(jié)合MapX技術(shù)而實(shí)現(xiàn)各種功能模塊，這些模塊的功能基本滿足了系統(tǒng)需求，如圖1所示。這些功能模塊主要有數(shù)據(jù)庫管理模塊，用來管理日常的救護(hù)中心救護(hù)人員和救護(hù)車輛等信息；地圖顯示和控制模塊，顯示地圖以及對地圖的放大、縮小、漫游等基本操作；查詢更新模塊用來查詢地圖中的某個(gè)道路或某個(gè)地點(diǎn)、添加圖元；信息輸入模塊是輸入起始點(diǎn)和到達(dá)點(diǎn)，查找到最短路徑所經(jīng)過的各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及總長度。
2 路徑優(yōu)化算法
2.1 Dijkstra算法
Dijkstra算法是有代表性的最短路徑算法，其基本思想是，設(shè)置兩個(gè)頂點(diǎn)集合S和T＝V－S，集合S中存放已找到最短路徑的頂點(diǎn)，集合T存放當(dāng)前還未找到最短路徑的頂點(diǎn)，通過頂點(diǎn)集合S并不斷地作中心選擇來擴(kuò)充這個(gè)集合。一個(gè)頂點(diǎn)屬于集合S當(dāng)且僅當(dāng)從源到該頂點(diǎn)的最短路徑長度已知。
2.2 Dijkstra算法的實(shí)現(xiàn)
初始時(shí)，S中僅含有源。設(shè)u是G的某一個(gè)頂點(diǎn)，把從源到u且中間只經(jīng)過S中頂點(diǎn)的路徑稱為從源到u的特殊路徑，并用數(shù)組dist記錄當(dāng)前每個(gè)頂點(diǎn)所對應(yīng)的最短特殊路徑長度。Dijkstra算法每次從V-S中取出具有最短特殊路長度的頂點(diǎn)u，將u添加到S中，同時(shí)對數(shù)組dist作必要的修改。
一旦S包含了所有V中頂點(diǎn)或無通路為止，dist就記錄了從源到所有其他頂點(diǎn)之間的最短路徑長度。本文在Visual Basic編程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)算法,圖2和圖3分別為最短路徑的實(shí)現(xiàn)方法和最短路徑輸出方法的流程圖。
3 救護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.1 數(shù)據(jù)庫的建立
救護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要包括校園的道路圖件數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)資料。
道路圖件數(shù)據(jù)庫即是校園地圖，包括點(diǎn)狀要素、線狀要素和面狀要素，以TAB表形式存儲(chǔ)。其中，點(diǎn)狀要素包括各個(gè)道路交叉口；線狀要素主要包括各個(gè)機(jī)動(dòng)或非機(jī)動(dòng)車道、宿舍之間的路線等；面狀要素包括教學(xué)樓、 操場、食堂和植被等,可直接用于建立空間數(shù)據(jù)庫。
根據(jù)模塊的設(shè)計(jì)，屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)以Access存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)包括：車輛表、救護(hù)人員信息表、道路信息表、道路節(jié)點(diǎn)表等相關(guān)表，每個(gè)表列出了所需的具體信息的字段。
3.2 數(shù)據(jù)庫的訪問
屬性數(shù)據(jù)庫主要是通過Access數(shù)據(jù)庫建立的，通過對圖層的分層后為所需的圖層賦予相應(yīng)的屬性表。在Visual Basic集成環(huán)境下通過ADO 控件連接訪問屬性數(shù)據(jù)庫，利用MapX控件編程訪問空間數(shù)據(jù)庫，將救護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用模型集中在一起，統(tǒng)一管理，用戶界面使用VB設(shè)計(jì)的基于Windows的圖形界面，可以方便地實(shí)現(xiàn)地圖的漫游、縮放、信息輸入、道路查詢等基本操作。
3.3 界面
圖4為救護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后運(yùn)行的一個(gè)顯示地理信息的操作界面，該界面主要實(shí)現(xiàn)路徑的選擇、顯示路徑的詳細(xì)信息以及對地圖實(shí)現(xiàn)放大、縮小、漫游、查詢等操作。
本文在Visual Basic編譯環(huán)境中利用Dijkstra算法實(shí)現(xiàn)了最短路徑的選擇，獲得的最短路徑的屬性數(shù)據(jù)得以顯示，提供了及時(shí)且更直觀的校園救護(hù)系統(tǒng)的信息來源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮和監(jiān)控的功能，在救死扶傷和挽救生命上發(fā)揮重要的作用。同時(shí)可以將該技術(shù)應(yīng)用到其他的領(lǐng)域，如城市交通、對車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理等，可以幫助交通系統(tǒng)更好地提高效率，節(jié)省資源。
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