（安全技术及工程专业论文）基于多Agent的交通事故救援方法研究.pdf

北京交通大学硕士论文基 于 多a g e n t 的 交 通事 故 救 援方 法 研 究 ab s t r a c t w it h t h e c o n s t a n t d e v e l o p m e n t o f o u r n a t i o n a l e c o n o m y , r a p i d i n c r e a s e o f t h e q u a n t it y o f v e h i c l e s a n d p e o p le t r a v e l l i n g m o r e t h a n b e f o r e , t h e r o a d s y s t e m e x is t e d n o w c a n n o t s a t i s f y t h e tr a ff i c n e e d s . a s a r e s u l t , t r a ff i c j a m a n d a c c i d e n ts a r e o ft e n h a p p e n e d . wh a t s m o r e , i n m a n y c a s e s tr a f f i c j a m i s o c c u r r e d b y t h e d e l a y d i s p o s a l o f t h e a c c i d e n t s , w h i c h f o r m s a v i c i o u s c i r c le . a p e r f e c t r e s c u e s y s t e m s h o u l d re s p o n s e q u i c k l y , m o b i l iz e a l l k i n d s o f r e s c u e r e s o u r c e s t o a r r i v e a t s p o t t o c a r ry o u t r e s c u e i n c l u d i n g a c c i d e n t re c o n n a i s s a n c e , f i r e f i g h t i n g , d i s p o s i n g o f o b s t a c l e e t c . i n o r d e r t o s a v e p e r s o n , g u a r a n t e e p r o p e r t y a n d r e c o v e r tr a ff i c o r d e r . h o w t o f o r m a n e ff e c t i v e r e s c u e s y s t e m i s d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r w h i c h c a n r e s p o n s e q u i c k ly , m a k e r i g h t d e c i s i o n a n d s t a rt u p t h e r e s c u e p r o gra m . a c c o r d i n g t o t h e i n t e l l i g e n c e a n d a u t o n o m y o f a g e n t , s o c i a l it y o f mu l t i - a g e n t a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e tr a f f i c a c c i d e n t r e s c u e d o m a i n , c o m b i n g g i s t h e o ry , a h p t h e o ry a n d s h o rt e s t r o u t e a l g o r it h m , t h e tr a f f i c a c c i d e n t r e s c u e s y s t e m m o d e l b a s e d o n m u l t i - a g e n t i s p r e s e n t e d , w h i c h c a n g e t r e s c u e s c h e m e a u t o m a t i c a l l y a c c o r d in g t o t h e r il e s o f r e s c u e k n o w l e d g e , a n d m a k e re s c u e r e s o u r s e s a r r i v e a t t h e s p o t in t h e s h o rt e s t t i m e c a n b e e n s u r e d b y t h e c o l l a b o r a t i o n o f t h e n e t w o r k c o m m u n i c a t i o n . a s a n a p p l i c a t i o n , a t r a f f i c a c c i d e n t r e s c u e s y s t e m b a s e d o n m u l t i - a g e n t i s d e v e l o p e d w h i c h r e f e r s t o s h a n g h a i m a g l e v tr a f f i c a c c i d e n t r e s c u e . t h e re s u lt s h o w s t h a t t h e mo d e l i s v a l u a b l e f o r t h e a c c i d e n t r e s c u e . k e y w o r d s : t r a ff i c a c c id e n t r e s c u e ; g i s ( g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ) ; a h p ( a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ) ; m u lt i - a g e n t 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交 通事故救 援方法研究 第一章 绪论 1 . ，问题的提出 1 8 8 6年德国人卡尔本茨发明了世界上第一辆汽车。一百多年来，汽车工业飞 速发展，汽车保有量在迅猛增长，到目前世界上大约拥有 1 0亿辆机动车。汽车的 问世与汽车运输业的发展， 使人们摆脱了自 身的生理局限， 增强了人们出行的机动 性， 从而大大地延伸了彼此的出 行空间和货物的运转， 有效的节约了大量的宝贵时 间 和提高了运输效益， 对人类社会的经济发展和社会进步做出了 极大的贡献。 时至 今日， 人类社会的政治、 经济各个领域及生活的衣食住行各个方面， 都与汽车有着 密切的 关系。 然而， 在汽车给人类带来文明与 进步的同时， 也给人类带来了 环境污 染和交通事故等交通公害， 而最主要的交通公害就是交通事故。 交通事故使人类生 活蒙上了一层浓重的阴影，己成为当今社会的一大公害。 据统计， 上个世纪全世界一共生产了 大约2 2 . 3 5 亿辆机动车， 但与此同时， 全 世界道路交通事故死亡人数也达到了2 5 0 0 万人。也 就是说每生产一百辆机动车平 均要夺走 1 .2 人的生命。 据统计目 前全世界共有 6 0亿人口，2 2 0 0万公里的公路， 4 . 7亿辆客车，1 .4 5 亿辆货车，1 / 3的机动车在美国，另外 1 / 3的机动车在欧洲，其他的机动车分布在 世界其他各国( 1 9 %年国际路联统计) 。 根据世界卫生组织统计， 每年全世界有6 0 万人死于交通事故， 伤1 5 0 0 万人， 2 / 3 的 伤亡发生在发展中国家， 7 5 % 伤亡人员是 道路交通弱者:即行人和骑车人 ( 包括自 行车和摩托车) 。也就是说发展中国家拥 有不到1 / 3 的机动车却制造了2 / 3 的交通事故伤亡， 并且道路交通事故的受害者远 不止是机动车的使用者。 建国4 0 多年来， 我国 道路交通事故基本上是随着我国 经济建设的发展而逐步 上升的。 全国每年交通事故死亡人数5 0 , 6 0 年代为几百人至几千人， 7 0 年代为一、 二万人，到8 0 年代高达四五万人，1 9 9 2 年死亡5 8 7 2 9 人， 居世界第一，平均每万 车死亡3 1 . 3 人。 其后更是逐年攀升，1 9 9 5 年死亡人数突破7 万人， 达到7 1 4 9 4人。 北京交通大学硕士论文基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 1 9 9 5 年平均每天发生交通事故7 4 4 起， 死亡1 9 5 人， 伤4 3 6 人， 直接经济损失4 1 7 万元。 根据法国民防部门统计，同样伤势的重伤员，在 3 0 m i n内获救，其生存率为 8 0 %， 在6 0 m i n 内获救， 生存率为4 0 %， 在9 0 m i n 内获救， 其生存率仅为 1 0 %以下。 据卫生部提供的一份资料表明:在 1 0 0 0例交通事故伤害者中，只有 1 4 .3 % 是乘救 护车到达医院。 另外， 在我国车祸死亡者中只有大约4 0 %是当场死亡， 6 0 %的人死 于医院或者送往医院途中。 其中约3 0 % 的受伤者因为抢救不及时而死亡。 现在我国 每年死于交通事故的人数大约为九万， 如果急 救及时 有效， 可能少死六万人。 由 此 可见， 事故发生后的尽快施救， 缩短被困伤员的获救时间，是减少事故死亡率的关 键。 由以上的讨论可知， 对交通事故实施快速救援能够有效降低人员伤亡率， 减少 财产损失。本论文的研究重点就是对交通事故快速反应，建立应急救援方案。 1 . 1 . 1交通事故的定义和分类 1 . 交通事故的定义 何谓交通事故?在一般人的意识中 往往会把交通事故覆盖的事故范围 考虑过 大， 认为只要有车辆碰撞、财务损失、人员伤亡就叫做交通事故，事实并非如此。 交通事故的概念在不同的国家有不同的定义。 美国国家安全委员会对交通事故所下的定义是: 交通事故是在道路上所发生的 意料不到的有害的或危险的事件。这些有害的或危险的事件妨碍着交通行动的完 成， 其原因常常是由 于不安全的行动 ( 指精神方面 不注意交通安全) 或不安全 的因素 ( 指客观物质基础条件) ， 或者是两者的结合， 或者一系列不安全行动或一 系列不安全因素。 日 本对交通事故的定义是:由于车辆在交通中 所引 起的人的死亡或物的损伤。 由 于交通事故的急剧增加， 日 本警察部门 在统计交通事故中不考虑物损事故， 只考 虑人身事故。 我国 道路交通事故处理办法第2 条规定: “ 本办法所称道路交通事故 ( 以 下简称交通事故) ，是指车辆驾驶人员、行人、乘车人以及其他在道路上进行与交 北京交通大学硕士论文基于多a g rn t 的交通事故救援方法研究 通有关活动的人员， 因 违反 中华人民 共和国 道路交通管理条 例 和其他道路交通 管理法规、规章的行为 ( 以下简称违章行为) ，过失 造成人身伤亡或者财产损失的 事故。 ”通过以上的定义我们可以 看出要构成交通事故必须具备六个缺一不可的条 件o 1 ， 即 : 车辆条件:包括机动车和非机动车。 这是交通事故的前提条件，即当事方中， 至少有一方使用车辆。没有车辆参与的道路事故，不算交通事故。 道路条件: 是指交通事故是在规定的 道路上 ( 即 特定道路上) 发生的。 这是道 路交通事故的 特征，是指事故发生的空间。 我国 对 “ 道路”的规定是以 中华人民共和国道路交通管理条例为依据的。 即指公路， 城市街道和胡同 ( 里巷) ，以 及公共广场、公共停车场等供车辆、行人 通行的 地方。 其中供车通行的地方为车行道， 供人通行的 地方为人行道。 在非道路 上行车发生的事故不属于交通事故。 判断是否在道路上应以事故发生时车辆所在的 位置，而不是事故发生后的最后停止位置。 人员条件: 人是发生交通事故的主体， 是指与交通有关的、 从事交通活动的自 然人。 包括驾驶人员、 行人、 乘车人及其他人员。 其中驾驶人员包括没有驾 驶证而 驾驶机动车辆或驾驶证与驾驶执照不相符。 违章行为条件: 是指因一方或多 方当 事人的违章行为造成的事故才属于 交通事 故。 如当事人各方都没有违章行为而发生的事故则不属于交通事故。 这一条件也同 时排除了 无法抗拒的原因，如地震、台 风、山崩、 塌方、雪崩等引起的事故。 过失 ( 意外) 条件: 交通事故是偶然发生的， 是出于人的意料之外的事件， 当 事人的 心理状态是过失， 这些事故包括碰撞、 碾轧、 刮 擦、 翻车、坠车、 爆炸、 失 火等。 2 . 道 路 交 通 事故的 分 类 (2 ) 道路交通事故根据行政处理、 交通事故主要责任者或第一当事者的内 在原因、 交通事故的对象、 违反交通法规的 对象等不同 分类标准相应有多种分类方法， 道 路交通事故处理办法 第六条规定， 根据交通事故后果可以 将交通事故分为五个种 类. 如表 1 - 1 所示。 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 表1 一 1道路交通事故分类 事故种类特征 轻微事故 一 轻伤 1 至 2人，或者机动车财产损失不足 10 00 元，非机功车事故 不足2 00 元 一 一般事故重伤 1 至2 人，或者轻伤3 人以上，或者财产损夫不足3 万元 重大事故 死亡1 至2 人.或者重伤3 10人，或者财产损失3 6 万元 特大事故 死亡3 一拍 人 或者重 伤 h人以 上; 或者死亡 不 人，同时重伤8 人以上;或者死亡2 人，同时重伤5 人以上:或者财产损火6 万元 以上 特别重大 事故 死亡犯人及其以上或直接经济损失在文0 万元及其以上 l l z交通事故救援研究的必要性 在我国 每年 众多的交通事故死伤人员中， 有相当 大的部分是没有得到及时抢救 而伤亡、 残废的。 如果交通事故发生后， 伤者能 够得到合理的 现场救护并迅速送至 医院， 那么受伤者的 死亡率就会减小， 复原机会就会增大. 一般情况下交通事故受伤者的死亡发生在二个不同时期。 第一死亡高峰发生在碰撞瞬间， 常常死于脑或中 枢神经系统、 心脏、 主动脉或 其他大血管的损伤， 由 于上述原因造成的 死亡约占 该阶段死亡人数的50% ， 约占 所 有车祸损伤的5 %， 并且很难用医疗手段来改变其死亡率， 第二死亡高峰发生在事故后一或二个小时之内， 死亡原因是严重的头部、 胸部、 腹部和其它明显的大血管的损伤， 这一高 峰约占 车祸损伤的15 %， 在具有先进外伤 救护条件的发达国家约占 事故死亡总数的35% 。 在我国因救护工作较差， 约有80% 的事故死亡是在 事故发生的瞬间 和伤害后的一、 二个小时内， 因 此尽早采取正确的 医疗措施可提高生存率。 第三个死亡高峰是在入院 后30天内， 主要原因 有脑死亡、器官功能衰竭和无 法控制的败血症，在发达国家即使有良好的医疗条件也无法降低该阶段的死亡率。 发达国 家大约有15 % 的事故受伤者在这一阶段的 后期死亡， 我国 很多地区医疗设施 不完善，这一时期的死亡比例全百大 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的 交通事故 救援方法研究 由此可看到如果存在一个完备的交通事故急救系统， 在受伤后关键性的一、 二 个小时内， 对伤者在路边做紧急处理， 并通过通信联络系统迅速发现伤员并及时送 至医院，及早救护， 会大大降低受伤者的死亡率、 残废率和永久性伤残程度。同时 对交通事故现场进行现场救援、事故勘察、消防排障、疏导交通等一系列活动，保 障道路迅速恢复交通。 目 前我国的交通事故紧急救援工作还未成体系，并且没有相应的法规予以保 证。 事故发生后， 大部分是靠交警巡查或过路司 机及路过者的口 头报案来抢救伤者， 很多地区交通、 信息不便或路遇者视而不见， 致使伤者得不到及时救治， 再 加之基 础医疗设施水平较低， 医院因伤者住院抵押金而 拒绝收治 等情况普遍存在， 致使一 些不该死亡的 伤者丧生，交通事故损失增大。 交通安全管理中， 应以预防为主， 但绝对地消除事故是不可能的。因此加强对 交通事故紧急救援的组织与管理是必要的。 通过快速反应、正确决策的事故救援， 尽可能地减少事故中人员的伤亡与物质损失: 同时通过事故的调查、 分析， 发现问 题，总结经验，积极采取措施，预防同类事故的再次发生。 l l 3交通事故救援分析 交通事故救援的实施需要建立一条救援组织与管理措施， 以及采用相适应的救 援设 备。 专业化救援组织指挥体系调度、 协调各种救援资源， 有效地组织以 提高反 应速度， 改善救援效果。 一般情况下， 在发生重大交通事故时， 通过1 2 2 交通事故 电 话或其他途径， 交通指挥中心要调度交警、 消防、 医院等部门及时到场进行事故 的调查、处理、救护等工作，并疏导道路交通. 参加重大抢险救援活动必须在统一组织领导和指挥下， 根据需要调集供水、 供 电、 供气、 市政等有关部门共同参加， 有关部门 相互合作。 公安消防部门具体负责 现场的组织指挥和实施具体的抢险救援行动。 日 常群众紧急求助时， 消防部门 主要承担 现场的 应急处置， 在现场当事人需 后 续处理和出现矛盾时，应通知地方政府、公安派出所或 1 2 0 等有关部门配合。 在公路救援相关救援设备中， 清障车是主角， 另外还有一些辅助设备也在公路 救援中 发挥着重要作用， 如照明工作车、 低压气垫和液压破拆工具就是国外公路救 援中几种常用的辅助设备。 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 1 . 2事故救援的国内外研究现状 事故救援关乎受伤者生命关键， 是减少伤亡损失的重要一环。 许多年来学者们 在这领域进行了艰苦的研究工作， 无论在理论研究发展上， 还是系统开发上都取得 了丰硕的成果。 l .z . i事故救援国外研究现状 人类社会的高度发展， 伴随而来的同样有各种各样的事故， 对于相应救援工作 的研究也进行了很久。 主要是集中在以下几个领域进行， 包括救援机器人 ( 用来代 替人进行危险的 和更加专业的工作) 、 通讯领域 ( 卫星、 天线、雷达等在事故救援 中的应用) 、图形图像处理技术等在事故救援中的应用等，以 及事故救援仿真、事 故 救援工 程l3 1 等的研究。 自 治智能机器人在搜索救援中的应用， 是一个全新的具有挑战性的领域。 机器 人所处的环境是十分危险和复杂的。自治性， 快速移动性， 鲁棒性， 模块化是救援 机器 人的 设 计准则， 要求 具有装 备灵巧的设备， 具 有各 种传感装置 14 1 ， 能 提供周围 环境的 信息存储、 感应、 处理功能， 具有从以 前救援经验中学习， 适应不同类型应 用， 适应救援环境和受害者等功能。 由 于在搜索救援行动中能 够提供有效的， 快速 和 可靠的 反 应. 智能的、仿生的 机 器人得到了 广 泛的 应用s - tz l 为了 对机器人赋予完全的自 治智能性，它需要具有自 己的搜索策略和实现算 法。 文献 1 3 从仿生学的角度出发， 根据昆 虫和动物寻找食物的行为学，以 及儿童 寻找物体的 认知研究得出的一个仿生搜寻策略。 机器人根据受害者可能分布的语义 理解， 按照权值大小将搜寻区 域分为不同 部分， 并且对搜索过程进行优化， 从而高 效的发现幸存者。文献 1 4 研究了自 治移动机器人在搜索救援中的 应用算法。该算 法是并行的， 完全分布式的， 机器人互相之间 通讯， 都是同一个级别的， 没有更高 级领导或者管理者。 文献巧提出 案例学习在搜索救援中的应用。 灾难发生后， 信息的传输和处理是全面了 解现场情况、 采取正确救援策略方法 的重要基础， 而且信息的交互对于救援队 伍之间的协调协作也具有很重要的作用。 文献1 6 进行了 大规模灾难中 现场监控、形势评估和信息高度融和用于搜索救援行 北京交通大学硕士论文基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 动的 研究。 同 样为了 对信息进行更高 质量的传送， 如何能 够提供全面的通讯 媒质和 服务 就成为一 种挑战。 学 者们在救 援中 通讯设 备雷达的 应 用0 1图 像处理技术 ( 1 8 , 19 1 ， 用来提供可靠的 通讯的点 对点的 通讯网 2 0 1等很多 方面都有 研究。 在对具体救援机器人研究的同时， 机器人救援比赛的开展促进了学者对事故救 援领域的研究工作。 而机器人救援比 赛是从机器人世界杯赛发展出来的 一个分支。 r o b o c u p ( t h e r o b o t w o r ld c u p i n it ia t i v e ) 是国 际 人 工 智能 学 会 组 织的 国 际 机 器人足球协会。成立于1 9 9 6 年。总部设在日 本名古屋， 主席是s o n y公司计算机 科学 研究院的 北野宏明 教 授。 r o b o c u p 正 式成 立以 后， 先后举行4 届 机器人 世界 杯 赛， 数 十个国 家的 上百 支球队 前 来参赛e r o b o c u p 在日 本、 欧洲和美国 都有 很大的 影响，现己成为世界上有较大影响的机器人足球比赛组织。2 0 0 1年在美国西雅图 举行的 第五 届r o b o c u p 之后， 机 器人救 援比 赛r o b o c u p r e s c u e 也 成为 每年r o b o c u p 比 赛的重要组成部分。 机器人救援比 赛主要包括两个项目 : 救援仿真项目 和机器人 技术 及设 备 项目 2 1 1 。 一 个 复 杂的 城 市 事 故 仿 真 系 统 是由 分 布 计 算 机 组 成的 ， 在灾 难 中 由 消 防 员 、 受 害 者 ， 志 愿 者 等 智 能a g e n t 引 导 搜 索 和 救 援 行 动 2 2 1 。 日 本 是 一 个 多 地震和自 然灾害的国 家，因 此他们对事故救援的 研究很有成效。文献2 2 2 5 就介 绍了日 本举行的救援机器人比 赛项目。 综上所述， 国 外对于事故救援的研究， 包括对事故救援工 程、 救援机器人以 及 救援过程中搜索、 通讯、 协调、 图 像处理、 人机结合等方面的 研究。 这些研究都是 为了促进救援过程的 智能 化， 快速、 准确地进行搜索救援。 为了 对于事故救援以更 好的评估和仿真， 举行机器人救援仿真比赛. 由于救援机器人本身所具有的自治性、 相互之间 的 通信、 协 调等特性与 多a g e n t 的 特性相 似， 近来在事故 救援研究中 大量 应用了多a g e n t 领域的 知识。 1 . 2 . 2事故救援国内 研究现状 国内 对于事故救援的研究大多是在救援的组织、 管理， 救援队伍之间的 协同以 及建立救援体系等方面。 文献2 6 根据哈尔滨铁路分局的具体情况，就强化事故救援组织工作进行了阐 述。 哈尔滨分局吸取事故教训， 着重在健全救援制度， 加强设备管理， 组织救援队 伍，加强业务培训等方面做了大量的工作。 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 文献2 7 针对化学灾害事故社会救援中 协同作战问题， 论述了 统一意图下的协 同 作战思想、 协同救援联合体的构建、 协同作战任务的确定、 作战中的协同和协同 中的指挥方式。 在救援体系方面， 很多学者根据不同的 救援需要， 提出了 不同的救援系统， 分 别应用在公路、 高速公路、 城市等地方。 这些救援系统都具有智能决策、 快速反应 的功能。 文献2 8 介绍的公路交通事故救援系统是一个集数据通信、 数据库和地理信息 系统为一体， 并具有一定智能决策指挥功能的综合性集成系统平台。 救援系统构建 的一个目 标即是能够达到各部门 快速反应、 联动、 信息实时共享的要求， 能够通畅 信息渠道， 尽可能提高救援行动速度， 缩短救援作业时间。 为此， 整套救援系统用 户枷服务器方式组成，采用i n t e rn e t/ i n t r a n e t 和w ww网络技术， 组成开放式的计 算机网 络。 同时在网 络各终端装配专线电 话， 在启动救援各部门时， 由 系统按各种 救援预案的设置，自 动同时完成各联系对象的拨号呼叫， 为各部门的快速反应及联 动创造条件， 提高救援工作效率。 该系统的另外一个特点就是在执行救援过程中， 控制中 心通过本系统全程监控救援现场， 动态调 整救援方案， 指挥救援行动， 在最 短的时间内完成救援任务，确保道路畅通。 文献2 4 提出了 基于多a g e n t 技术的 交通事故 救 援系 统的流程 框架。 根据城市 交 通 事 故的 特点， 将 城 市划 分 为 若 干区 域a g e n t ， 每 个区 域a g e n t 实 现交 通事 故 救 援 及 报 等功 能， 有 一 个 管 理 服 务 机 构a g e n t 对 所 有a g e n t 进 行 管 理 协调， 解决 城市 交通事故引起的堵塞等问题。 从以上可以 看出，我国学者在研究当前的 事故救援工作主要是采用计算机技 术、 通 信技术和地理信息系统g i s ( g e o gr a p h ic i n f o r m a t io n s y s t e m ) 技术， 完成事故 救 援 系 统 的 设 计 2 8 ,3 0 - 3 3 。 只 有 少 数 学 者 提 出 基 于 多a g e n t 技 术 的 事 故 救 援 系 统 框 架 硬 2 9 综合国内外的研究我们可以 看出， 基于知识的智能化事故救援方法是交通事故 救援的 发展趋势。 事故救援系统应该具有一定的 智能决策指挥功能。 在事故救援过 程中， g i s 技术对于救援可视化， 决 策的正确性起到了 基础的作用， 得到了很大的 应用。 而a g e n t 技术由 于 其自 治智 能性， 也 成为 救援研究的 重要部分， 尤 其在国 外。 下 面对g i s 技术和多a g e n t 技术的国内外研究现状进行简单的阐述。 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 1 . 3地理信息系统 g i s 1 . 3 . 1 gi s的定义 地理信息系统是以 采集、 存储、 管理、 分析、 描述和应用整个或部分地球表面 包括大 气层在内 ) 与 空间 地理分 布 有关的 数 据信息的 计算 机系 统。 它由 硬 件、 软 件、 数据和用户有机结合而成。 它的主要功能是实现 地理空间数据的 采集、 编辑、 管理、 分析、统计与制图等。 1 . 3 . 2 g i s的发展历程3 4 1 1 9 6 3 年， 加拿大测量学家r . f . t o m l in s o n 首先提出了 地理信息这一术语， 并于 1 9 7 1 年建立了 世界上第一个g i s -加拿大地理信息系统 ( c g i s ) ， 用于自 然资源 的管理和规划。 稍后，美国哈佛大学研究出s y m a p系统软件。与此同时，国外许 多 与g i s 有关的组织和机构纷纷建立， 例如， 美国1 9 6 6 年成立了城市和区域信息 系统协会 ( u r i s a ) , 1 9 6 9年又建立起州信息系统全国 协会 ( n a s i s ) :国际地理 联合会 ( i g u ) 于1 9 6 8 年设立了 地理数据收集和处理委员会 ( c g d s p ) 。 这些组织 和机构的建立为传播g i s 知识， 发展g i s 技术起了重要的推动作用。 进入本世纪 7 0 年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使g i s 朝着实用方向 迅速发展， 一些发达国 家先后建立了 许多专业性的士地信息系统和地 理信息系统。例如，从 1 9 7 0 年至 1 9 7 6 年，美国地质调查局就建成5 0 多个g i s , 加拿大、 联邦德国、 瑞典和日 本等国 也相继发展自 己的g i s 。 与此同时， 一些商业 公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视 g i s 软件设计及应用的研究。 8 0 年代， 由于计算机行业推出了图 形工作站和p c机等性价比 大为提高的新一 代计算机， 为g i s 普及和推广应用提供了 硬件基础。 g i s 软件的研制和开发 也取得 了 很大成绩， 涌现出一些有代表性的g i s 软件。 如a r c / i n - f o , m g e , a r c v i e w , g e o m e d ia 等。g i s的普及和推广应用又使得其理论 研究不断完善， 使g i s 理论、 方法和技术趋于成熟， 开始有效地解决 全球性的 难题， 例如全球沙漠化、 全球可居 北京交通大学硕士论文基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 住区的评价、 厄尔尼诺现象及酸雨、 核扩散及核废料等问题，以及全球变化与全球 监测。 我国g i s的起步较晚，到 7 0 年代末才提出开展 g i s研究的倡议。进入 8 0年 代后迅速发展， 在理论探索、 规范探讨、 实验技术、 软件 开发、 系统建立、 人才培 养和区域性、 专题性试验等方面都取得了突破和进展。 一些有远见的地方政府也开 始投资建立本地的g i s . 8 0 年代末， 武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的基 础上建立了信息工程专业， 使我国g i s 基本人才的培养纳入了正轨。1 9 9 4 年4月， 我国专门成立了“ 中国g i s协会” ，此后又成立了 “ 中国g i s 技术应用协会” ，加 强了国 内 各种g i s 学术交流， 研制推出了g e o s t a r . c it y s t a r . m a p g i s 等具 有自 主 版权的g i s 软件，使得我国的g i s 技术已开始跻身于国际先进行列 1 .3 . 3 g i s研究和应用现状 目 前， g i s 己 经被应用到环境模型建立、 城市规划与管理、 社会调杳与统计分 析、 社会经济统计与分析、 土地管理、 地籍测绘与管理、 交通与管道管理等与空间 信息有密切关系的各个方面， 应用领域已 发展到近 6 0多个， 且用户数每年以2 . 6 倍左右的速度增长， 这表明g i s 已 经从实验室研究进入实 用阶段。 随着计算机技术 的 迅速发展， 在现代信息社会里， g i s 作为一种集地理空间 特征和各种统计信息为 一体的特殊信息系统， 已 成为信息高速公路上的节点和基础设施， 受到全社会的广 泛 关注， 成为目 前国内 外地学 领域热门的 研究 课题 i3 5 1 1 . 3 . 4 g i s的发展趋势 g i s 技术依托的主要平台 是计算机及其相关设备。 进入9 0 年代以来， 计算机 核心部 件 c p u的处理速度愈来愈快、 性能价格比 更高; 其存储器可实现将大型文 件映射至内 存的能力， 且能存储海量数据。 随着多 媒体技术、 空间 技术、 虚拟实景、 数字测绘技术、 数据仓库技术、 计算机图 形技术以 及三维图 形芯片、 大容量光盘技 术与宽频光纤通讯技术的突破性进展， 特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建 立， 以 及能 够提供接近实时对地观测图 像的高分辨、 高光谱、 短周期遥感卫星的大 量发射， 所有这些为g i s 技术的广泛、 深入应用展示了更加光明的前景。 同时，也 北京交通大学硕 论文! k t多a g e n t 的交通事敌救援方法研究 使得当前的g i s己 不能满足信息时代、数字时代的要求，口 前 g i s总体上早 现出 网络化、 开放性、 虚n 观实、 集成化、 空间多维性等发展趋势。 新技术有以 h 儿种: w e b g i s 一网 络g i s , o p e n g i s 一开 放式g i s , v g i s -虚拟g i s , m g i s 一多 媒体 g i s , 3 d g i s 一三维g i s , t g i s 一时 态g i s ， 组 件式g i s 等 3 6 1 . 3 . 5 g i s平台的实现技术 主要有三种实现方式: 独立开发、 单纯_ 二 次开发、 集成二次开发， 如表1 一 2 所 示。集成二次开发主要有两种方式:o l e / d d e和 g i s控们。前者采用 o l e a u t o m a t i o n 技术或者d d e 技术， 用软件开发_ 具开发前台 应用可执行程序， 以o l e 自 动化方式或者d d e 方式启动g i s! _ 具软件在后台执行， 利用回调技术动态获取 返问信息， 实现程序中的 地理信息处理功能。 g i s 控件指利用g i s _ 具软刊生成厂 家 提供的建 立在o c x 技术基础上的g i s 功能控 件， 如e s r i 的m a p o b j e e l s , m a p ln f o 公司 的m a p x等， 在v c + + , d e l p h i 等 编 程工 具 编 制的 应用 程 序中， 直 接 将g i s 功 能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。 表1 - 2 g i s 平台的三种实现 方式 实现方式特征 开发语言 独立开发 从空间数据的采集、编辑到数据的处 理分析及结果输出， 所有的算法都由 开发者独立设计，然后编程实现。 v c + + , d e l p h i , v b 等 单纯二次开发 完全借助于g i s 具软件所提供的开 发语言进行应用系统开发。 m a p b a s i c( 用于m a p l n f o p r o f e s s i o n a l 平台)等 集成止次开发 利用专业的g i s 1. 具软件实现g i s 的 基本功能，以通用软件开发 i 具尤其 是可视化开发工具为开发平台， 进行 二者的 集成开发。 专业 的 g i s ! _ 具软件 a r c v i e i v , m a p l n f o 等与 通 用软 件开发 具d e lp h i , v i s u a l c + + 等 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 邀 报告中 谈到: 智能的 计算机a g e n t 既是 人 工智 能 最 初的目 标， 也是人工智能 最终 的目 标x4 0 0 1 9 9 7 年第 十五届国 际 人工智能 联 合大会( i j c a l ) 上， 最引 人注目 的 研 究 课 题 是 各 类 关 于a g e n t 的 研 究 (4 f 1 ， 美 国 北 卡 罗 来 纳 州 立 大 学 的s in g h 教 授 认 为 ， 开放的信息系统是未来人工智能乃至整个计算机领域研究的重要议题之一， 所谓开 放的信息系统是指由异构的、 分布的、 动态的、 大规模的、自 主的成分构成的系统， 对这类系统的研究要求将人工智能与 传统技术相结合， 以 获得更大的扩展性和适应 性， a g e n t 技术正是这 种结合的 产物。 总 之， a g e n t 已 成为分布式计 算环境下的 热 门 术 语， a g e n t 技术已 成为当 今人工智能 研究的 热点 之一。 但是， a g e n t 目 前尚处于研究和开发的 起步 阶段。 许多来自 不同 学科领域的 研 究 者从不同的 角度研究a g e n t 技术， 也 从各自 的 角 度对a g e n t 进行了 定义， 其中 文 译名 也有 智能 体、 智能软体、 软 机器人、自 治 体、 a g e n t 、 代理等等。 所以， 本论 文将直接采用a g e n t ， 而不采用中文译名。 1 . 4 . 2 a g e n t 理论简介 1 . 4 . 2 . 1 a g e n t 的定义 a g e n t 技 术已 经得到 越来越广 泛的 应用， 那么， 到 底什么是a g e n t 呢?目 前还 很难作出一个统一的定义。 许多研究人员从不同的侧面给出不同的定义。 其中比较 经典的、 获得广泛接受的 是1 9 9 5 年w o o ld r ig e 和j e n n in g s 提出 的a g e n t 的“ 弱概 念” 和 “ 强概念” 。 1 . a g e n t 弱 概 念 这是 从广义的 角度来 规定a g e n t 的 特性。 一个 被称为a g e n t 的 软 件或者 硬件系 统应该具有以 下基本的 特性:自 治性 ( a u t o n o m y ) 、 社会性 ( s o c i a l it y ) 、反应性 ( r e a c t i v i ty ) 、 主动性 ( p r o - a c t iv e n e s s ) . 2 . a g e n t 强 概念 对某 些研究 者， 特别是 人工智能的 研究 者 来说， a g e n t 除了 具备以上的 特性外， 还应具有某些通常人类的 特性， 如知识、 信念、 意图、 承诺等心智状态。 有的学者 甚至 提出了 有情感的a g e n t 。 这就是a g e n t 的 强 概 念。 从以 上对a g e n t 特性的分 析我 们可以 给a g e n t 一 个简 单的定义: a g e n t 是一 种 北京交通大学硕士论文 基于多a g e n t 的 交通事故救援方法研究 处于特定环境下的、 能感知环境的计算机系统， 能够实现设计者和使用者的一系列 目 标，并能在那种环境下灵活地、自 主地运行计算实体或程序4 2 1 1 . 4 . 2 . 2 a g e n t 的结构 a g e n t 的 结构需 要解决的 问 题是 它由 那些 模块组 成， 它们之间 如何交 互信息， a g e n t 感 受到的 信息如 何影响 它的 行为 和内 部 状态， 以 及 如何将这些模块用 软件或 硬 件的 方式组合起来形成 一个有机的 整体，真 正实 现a g e n t 。 成一 个有机整体。 单 个a g e n t 的 结 构 通 常 可 分 为 思 考 型a g e n t 、 反 应 型a g e n t 和 混 和 型a g e n t 三 种 4 2 1 1 . 思考型a g e n t 思考型 a g e n t 也称作慎思型 a g e n t ( d e li b e r a t iv e a g e n t ) 或认知型 a g e n t ( c o g n it iv e a g e n t ) ， 它包 括 对 环 境 和智 能 行为 的 逻辑 推 理 能 力。 思 考型a g e n t 的 基 础是b r a n n a n 的哲学观: 即认为只有保持信念、 愿望和意图的理胜 平衡才 能有效解 决问 题。 思 考型a g e n t 是关于 世界的 显式的 符号 模型， 通过逻辑推理、 基于 模式匹 配和符号操作进行决策， 是一个基于知识的系统。这种沿袭经典a l 的模型机制的 基本问 题是从现实世界到符号世界的映 射、 表示与推理， 其基本的认知部件包括规 划 器与 世界 模型。思 考型a g e n t 的 框图 如图1 - 1 所示。 引 图1 - 1思考型 a g e n t 的框图 思 考型a g e n t 的 最 大 特点 是 将a g e n t 看 作 是 一 种 意 识 系 统( in t e n t io n a l s y s t e m ) . a g e n t 应该或必须能模拟或表现出人类个体或社会行为具有的所谓意识态度 ( i n t e n t i o n a l s t a n c e ) ， 如信念、 愿望、 意图( 包括联合意图) 、 目 标、 承诺、 责任等。 意识态度和意识系统概念的引入更有助于研究者们继承a i 的成果，以一种自 然而 又 直 观的 方法来 理解、 描述、 规范、 推 理和 预测基于a g e n t 系 统的内 部结 构、 运行 规律和变化状态等， 但也面临实际需求的 诸多挑战。 北京交通大学硕士论文基于多a g e n t 的交通事故救援方法研究 目 前比 较有代表性的思考型a g e n t 结构， 是r a o和 g e o r g e ff提出的b d i ( b e l i e f - d e s i r e - i n t e n t i o n ) 模型， 用信念、 愿望和意图 这三类意识态度来刻画a g e n t 的结构，并最终通过规划库来研究 b d i 模型的抽象性质和推理过程。体系结构图 见图1 - 2 o b d i 模型成为思考型a g e n t 系统的基础。 一 一 传感器 环境 效应 器 图1 - 2 b d i .a g e n t 体系结构图 2 . 反应型a g e n t 思考型a g e n t 由 于依 赖于特定时间的 符号 模型 和 算法， 因 而 对动态环境与 情景 演 化的 适 应 性 较 差。 一 些a g e n t 的 研究 者 认 为 ， 符 号a i 对真 实 世界中 客 观事 务 及 其行为模式的 抽象过于简化， 因而不可能是 真实世界的 客观反 应; 而认为 a g e n t 的 智能取决于 感知和行 动，并 提出a g e n t 智能 行为的 模型。 他 们认为， a g e n t 不需 要 知 识， 不 需 要 表 示， 也 不需 要 推 理， a g e n t 具 有 一 些 行 为 模式， 以“ 感 知一 动 作” 机 制 演 化， a g e n t 的 行为 只 能 在 现实 世 界 与 周围 环 境 的 交 互 作 用中 整 体 表 现出 来。 a g e n t 的 行 为 是 许 多 试 图 控 制 该a g e n t