基于GIS的道路交通安全管理系统的研究

1、基于GIS的道路交通安全管理系统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

2、、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、 109 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

3、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 GIS2. 1GIS与道路交通安全层次地理信息系统简称"GIS'(GeographiclnformationSyste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。

4、 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

5、。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。22 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

6、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

7、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

8、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

9、，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

10、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。33 数据库管理系统 DBMSGIS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

11、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。34 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。35 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