基于GIS的道路交通安全管理系统的研究

基于基于 gisgis 的道路交通安全管理系统的道路交通安全管理系统 的研究的研究 针对道路交通安全的现状 笔者分析了利用地理信息系统 gis 建立道路安全管理系统的必要性及优点 探讨了基于 gis 的道 路安全管理系统的功能 设计思路及其开发的技术路线 利用 gis 进行交通安全管理可以增强交通事故分析的直观性 可操 作性 进行区域安全评价 事故多发点因素分析 有利于挖掘 交通事故的深层原因 从而指导安全管理工作 基于 gis 的道 路交通安全管理的研究 是 gis 在领域应用和迅速提高道路交 通安全管理现代化水平的一个创新性探索 1 引 言 随着中国汽车保有量的快速增长 道路交通安全问题已经成为 人民生活中的重要问题之一 2002 年我国道路交通事故件数 受伤人数 死亡人数和直接经济损失四项指标分别达到了 77 万 多起 56 万多人 10 9 万多人和 33 亿多元人民币 道路交通 安全局势极其严峻 如何有效地提高道路交通安全是迫切需要 解决的课题 采用科学的分析方法 挖掘肇致道路交通事故的 各种原因是合理制定道路交通安全管理措施 预防交通事故的 关键 国内外很多交通安全管理机构都建立了信息决策系统 用于满 足各自特定的需求 但这些交通安全信息系统大多数都不具有 地图显示及空间建模分析功能 从而还不能进行大面积范围的 交通安全分析 地理信息系统 gis 是一组具有图形图像数字化 空间数据管理 查询检索 模型运算和多种输出功能的软件 它可以结合具体地点的事故数据 进行直观的空间分析 因此 适用于与地理位置密切相关的交通安全问题的研究 目前 基于 gis 的道路安全管理系统研究尚处于起步阶段 笔 者分析了 gis 技术应用于道路安全管理系统的必要性及优点 探讨了基于 gis 的道路安全管理系统的功能 设计思路及其开 发的技术路线 这对建立实用的安全管理系统 提高道路安全 管理水平及拓宽 gis 的应用领域具有十分重要的意义 2 道路交通安全 gis 2 1 gis 与道路交通安全层次 地理信息系统简称 gis geographic lnformation system 是一门集计算机科学 地理学 信息科学 管理科学和测绘科 学为一体的新兴技术 它采用数据库 计算机图形学 多媒体 等最新技术 对地理信息进行处理 能够实时准确地采集 修 改和更新地理空间数据和属性信息 为决策者提供可视化的支 持 道路交通安全分析可分为 3 个层次 第一层次是对某一地区或区域的交通事故现状和趋势进行分析 这一分析可利用数学方法进行统计和预测 并分析与该区域经 济发展 道路设施交通流量等因素之间的关系 从而从宏观上 了解和控制交通事故的发生 第二层次为交通事故的区域分布分析 对某一区域的交通事故 发生的特征 频数 相关因素等进行分析 从总体上了解和把 握该区域的事故情况 由于区域分布分析中的交通事故数据具 有很强的区域地理因素 这就需要有地理数据的文件管理系统 第三层次为微观分析 分析研究某一路段或某一交叉口交通事 故发生规律和发生机理 以便制定安全对策 这一层次的分析 则需要更多的地理因素信息和环境因素信息 简单的数据文件 形式已不再满足要求 借助直观形象的地图进行安全分析尤显 必要 通过以上分析可知 利用海量的数据对某一区域 某一路段或 交叉口进行交通安全分析 基于 gis 的存储 分析 地图可视 化显示以及辅助决策案的制定是先进的道路交通安全管理系统 的基础和道路交通事故预防的关键技术之一 2 2 功能分析 道路交通安全 gis 应是道路交通安全管理的辅助工具 它不仅 能为各级管理部门和事故处理部门的宏观管理 微观分析及决 策提供全面服务 而且还能为工程技术人员提供事故分析的工 具 交通安全管理 gis 应具有以下功能 1 数据的输入和管理 系统具有数据输人与管理功能 包括与 事故有关的各种信息 例如 道路几何尺寸 交通流 交通管 理设施的分布及维修情况等属性数据的维护工作都可在地图上 进行操作 较以往的字符型数据库更方便 直观 2 事故统计 报表 事故的统计方法应遵照公安部的统计规范 并应具有事故预测预报功能 报表功能应包括定期报表和特殊 报表功能 定期报表可采用表格形式或地图形式 这些报表使 管理者能够全面地了解本地区或某一地点的事故概况和事故频 率 专用查询报表通常是应某一特殊要求而能快速形成报表的 功能 3 事故黑点识别与显示 系统可以统计各点 交叉口 路段和 整个区域的事故情况 并可按照一定标准 如事故次数 事故率 或二者相结合 自动筛选出事故黑点 并自动标识于地图上 4 交通事故信息查询 各类交通事故数据和有关指标数据都可 在地图上查询 并以直观图 如饼图 直方图 排列图等 显示 图形显示可任意放大缩小 不同事故类型可按照用户要求分别 显示或整体显示 最大限度地提高工程技术人员的事故分析水 平和安全管理人员的决策能力及效率 5 事故预防 预案 对未来将要发生的事故作出预测 分析未 来事故的危险程度和发展趋势 并给出应采取的防治措施 以 供道路管理者作出决策 如提出道路改善意见 事故黑点整治 措施等 6 其他功能 系统在满足各级管理部门 事故处理部门业务处 理的同时 应预留接口 与相关的办公自动化系统和交通监控 系统实现信息共享 此外 道路交通安全管理系统也将是未来 智能化交通信息系统 its 的一部分 3 道路交通安全 gis 设计 道路交通安全 gis 系统主要涉及两个部分 一是其开发和运行 的平台 即 gis 系统软件和地图部分 该部分的主要功能是为 交通安全分析 决策和预案提供支持平台和道路空间地理信息 二是交通安全本身所涉及的内容 主要指与交通事故相关的信 息 如何通过 gis 的强大功能 如图形叠置 缓冲分析等 将 这两部分内容整合在一起 得到道路交通的安全分析 决策和 预案系统 则是系统开发的主要目的 根据这一目的和要求 笔者设计了道路交通安全 gis 系统 如下图所示 在该系统中 主要包括 6 部分 道路地理信息 gis 地图 交通事故数据库 数据库管理系统 dbms 区域安全评价 事故黑点分析及交通事 故预测系统 3 1 道路地理信息 gis 地图 采用空间数据和数据库挂接 改变了传统的信息管理方法 地 图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图 实 现了数据可视化 它使交通安全管理部门对道路安全的管理变 得直观 简单和易操作 为决策提供科学快捷的支持 如通过 直接对地图实体进行查询 可以获得包括道路信息 如道路等 级 横断面宽度 横断面形式 道路线形等 以及事故多方位 信息 如事故发生量在空间 时间上的分布和交通量的分布 3 2 交通事故数据库 道路交通安全 gis 的基础是存储在数据库中被用来分析的信息 交通事故信息由公安 交警部门采集与管理 而目前一般的公 安与交警部门研制开发了部分道路的数据库 可根据实际情况 实行原有的数据库到 gis 数据库的转换 3 3 数据库管理系统 dbms gis 关键技术之一是空间数据库的设计 其数据库是一个共享 或者分享式的数据库 gis 数据库通常应该满足 最小冗余原 则 数据尽可能不重复 应用程序对数据资源的共享原则 数 据独立性原则以及统一管理原则 数据库中的数据应该依其本 身的特点进行组织 而不是依据使用目的的不同而不同 同时 数据库的结构应当反映出不同的应用目的要求 支持各种应用 程序和目的 而且各种应用程序是相对独立的 因此 gis 数 据库应该容纳各种各样的数据类型和格式 在考虑数据特征的 同时 又需兼顾其应用目的 3 4 事故黑点分析系统 事故黑点及其影响因素分析属于微观分析的范畴 其主要用于 查找事故黑点 确定其危险水平 并且从多角度分析事故成因 道路交通安全管理人员最需了解哪一路段行车危险 什么情况 下最易引发交通事故 按照管理者需求 采用事故次数 事故 率或二者相结合的方法 筛选出事故黑点 并对其进行多方面 分析 如道路状态技术分析 事故成因分析 找出事故发生的 原因 为道路交通管理者提供对策 3 5 区域交通安全评价系统 影响道路安全的因素很多 各因素之间往往相互作用 相互制 约 形成一个复杂的系统 对道路交通安全进行确切地评价 需要排除次要影响因素 正确地选择主要影响因素作为评价指 标 利用 gis 的可二次开发性 建立区域交通安全评价模型 可选择的方法有 4 项指标法 综合当量指标法或灰色系统评价 法 参与评价的区域可直接从图上拾取 评价结果可通过区域 着色的方式显示 不同地点的安全水平则通过不同的符号 颜 色 线型或线宽来表示 3 6 事故预防预案系统 交通事故预防预案是对未来有可能发生的事故作出估计 分析 未来事故的危险程度和发展趋势 并给出应采取的防治措施 应用 gis 的接口 装入事故预测模型 直接调用交通事故的空 间数据 根据不同的需要对其进行预测 预测数学模型可选择 传统的概率预测法 回归预测法或非线性的神经网络预测技术 4 道路交通安全 gis 开发技术 运用地理信息系统进行交通安全管理 首先应建立某一地区的 地理信息系统 由于中国的地理信息系统发展较晚 只有少数 城市建立了初步的地理信息系统 这为交通安全分析提供了必 要的基础 由此 根据目前中国的实际情况 道路交通安全 gis 适合采用 原型法 进行研究开发 所谓 原型法 就是 在系统开发的初级阶段 在对初步调查 用户需求的基础上 快速构造一个可以工作的系统原形 将此 原型提供给用户使用 听取意见 然后修正原型 补充新的数 据 数据结构和应用模型 形成新的原型 经过几次修正迭代 后 可以达到用户和开发者之间的完全沟通 明确系统定义和 用户界面要示 形成较为完善 成熟的系统产品 5 结束语 中国的交通安全形势严峻 已引起了相关部门的关注 但由于 该课题的复杂性 给研究工作带来了许多挑战 交通安全技术 及安全管理的研究任重道远 在 gis 空间数据输入 编辑 图 形数据属性互访的 信息查询等功能的基础上 纳人事故多发 点及其影响因素分析 区域安全评价和事故预测系统 可将图 像信息 地图 数据及模型综合管理 为道路交通管理部门提 供决策辅助信息和决策方案 笔者通过对这一课题的探讨和初 步的系统设计 看到了 gis 在交通安全管理方面应用的