基于ＧＩＳ的城市交通安全預(yù)警系統(tǒng)

摘要：通過(guò)對(duì)事故屬性特征的研究，結(jié)合地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了基于GIS的交通安全預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠褪鹿侍攸c(diǎn)，對(duì)事故黑點(diǎn)進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，并可根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匹配結(jié)果進(jìn)行報(bào)警，基本實(shí)現(xiàn)了城市交通的智能化管理。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng);交通事故;預(yù)警系統(tǒng)

汽車時(shí)代的到來(lái)，給人們的交通出行帶來(lái)了極大的方便。但同時(shí)，由于汽車所引發(fā)的交通事故也在不斷增長(zhǎng)。根據(jù)公安部發(fā)布的2005年全國(guó)道路交通事故情況，全國(guó)共發(fā)生道路交通事故450254起，造成98738人死亡、469911人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失18.8億元。交通安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻。如何有效地防止交通事故的發(fā)生，一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外交通工作者所面臨的重要課題。交通事故的影響因素眾多，歸納起來(lái)主要有:人、道路、環(huán)境、車輛和交通流五大因素。交通事故中因人的因素而發(fā)生的事故數(shù)占總事故數(shù)的約91.8%，其中因駕駛員過(guò)失導(dǎo)致的事故數(shù)約占事故總數(shù)的73.4%。通過(guò)對(duì)交通事故影響因素的深入剖析發(fā)現(xiàn)，事故的發(fā)生是由于人、道路、環(huán)境、車輛、交通流之間的協(xié)調(diào)失衡所導(dǎo)致。人作為主體，與事故的產(chǎn)生是一種直接關(guān)系，道路、環(huán)境、車輛與交通流通過(guò)對(duì)人的這種直接影響導(dǎo)致交通事故。

1基于GIS的城市交通安全預(yù)警系統(tǒng)

GIS技術(shù)概述。GIS(geograph icinfo rm at ion system)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和有效的數(shù)據(jù)集成、獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造和可視化表達(dá)手段以及地理過(guò)程的演化模擬和空間決策支持功能等。GIS的屬性數(shù)據(jù)是對(duì)空間對(duì)象屬性的描述，以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)， 用戶的大部分操作都是對(duì)屬性數(shù)據(jù)的操作。用戶可將屬性數(shù)據(jù)顯示在對(duì)象位置中并可利用不同的顏色對(duì)其進(jìn)行專題渲染。利用GIS的空間拓?fù)潢P(guān)系(topo logy)可以直觀的顯示出點(diǎn)、線、面、網(wǎng)等實(shí)體之間的關(guān)系。而利用GIS的數(shù)據(jù)查詢功能可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行定性、定量的統(tǒng)計(jì)值查詢、分類查詢以及范圍查詢等。

GIS預(yù)警系統(tǒng)的目的。GIS預(yù)警系統(tǒng)其主要目的是根據(jù)城市道路交通的特點(diǎn)對(duì)交通事故的影響因素進(jìn)行深入具體的分析，挖掘出事故發(fā)生的機(jī)理，從而對(duì)城市交通安全進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)。用戶可通過(guò)事故黑點(diǎn)分析評(píng)價(jià)模型對(duì)事故黑點(diǎn)進(jìn)行成因分析，并可根據(jù)其分布狀況確定灰色路段。用戶還可利用GIS的圖層疊置功能，將不同屬性的圖層疊加以更好的顯示黑點(diǎn)位置，黑點(diǎn)周圍環(huán)境以及交通流狀況等。

2系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

GIS預(yù)警系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集與接收子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)、事故預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、報(bào)警與調(diào)度子系統(tǒng)。本文利用GIS軟件對(duì)交通事故影響因素進(jìn)行分析并建立事故屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，提取出事故發(fā)生的共有屬性作為今后事故隱患的預(yù)警條件。當(dāng)事故多發(fā)區(qū)檢測(cè)到的信息與事故屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配結(jié)果達(dá)到預(yù)警要求，則交通管理控制中心預(yù)警系統(tǒng)開(kāi)始工作，通過(guò)對(duì)事故預(yù)警區(qū)域進(jìn)行有計(jì)劃的干預(yù)使交通事故的發(fā)生概率降至最低，防患于未然。

2.1數(shù)據(jù)的采集與調(diào)用。交通信息分為靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息兩類，靜態(tài)信息一般指一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定不變的信息，如道路的長(zhǎng)度、寬度、路面結(jié)構(gòu)、管養(yǎng)單位等。動(dòng)態(tài)交通信息是指時(shí)空上相對(duì)變化的信息，如道路交通流信息、交通控制狀態(tài)信息、實(shí)時(shí)道路交通環(huán)境信息等。不同交通屬性的交通信息獲取方法不同。對(duì)于靜態(tài)信息可通過(guò)土地管理部門(mén)、市政單位、公安交警管理部門(mén)等獲取。動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)獲取手段較多，當(dāng)前較為常用的方法有GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、視頻檢測(cè)技術(shù)、紅外掃描技術(shù)等。經(jīng)前端收集的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換存入數(shù)據(jù)庫(kù)， 需在地圖上顯示的要進(jìn)行地理編碼。

2.2數(shù)據(jù)的分析處理。數(shù)據(jù)的處理包括對(duì)圖形數(shù)據(jù)的處理和事故屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的編輯。用戶可以對(duì)圖形對(duì)象進(jìn)行編輯、修飾及標(biāo)注等操作。對(duì)于事故黑點(diǎn)用戶可以用建立緩沖區(qū)的形式根據(jù)事故發(fā)生次數(shù)來(lái)表示黑點(diǎn)大小，用戶也可用不同的顏色表示不同的事故類型。事故屬性數(shù)據(jù)庫(kù)由事故影響各因素組成，每個(gè)影響因素為一個(gè)字段用表格的形式存儲(chǔ)，用戶可將每一個(gè)影響因素劃分為不同的等級(jí)，如將影響因素車劃分為(小型、中型、大型)，然后再將車速劃分為不同的等級(jí)，其它因素依次類推建立其相應(yīng)的等級(jí)表格。用路面檢測(cè)到的因素信息與事故屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中的因素字段值進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，匹配過(guò)程通過(guò)運(yùn)算數(shù)學(xué)模型完成，若匹配結(jié)果達(dá)到了事故預(yù)警的臨界值則預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

2.3查詢系統(tǒng)。GIS預(yù)警系統(tǒng)為用戶提供了方便的查詢功能， 用戶可根據(jù)不同需要進(jìn)行空間分析查詢和對(duì)屬性數(shù)據(jù)的專題查詢以及圖-屬互查等。空間分析查詢可以讓用戶直觀的分析圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及緩沖區(qū)分析等。屬性數(shù)據(jù)查詢使用戶可通過(guò)不同的關(guān)鍵詞(時(shí)間、地點(diǎn)、類型等)調(diào)出屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等。圖-屬查詢則將事故屬性直接顯示在地圖上使查詢結(jié)果更加直觀。

2.4預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。GIS預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)對(duì)已發(fā)事故的分析，預(yù)測(cè)將來(lái)一段時(shí)間事故發(fā)生的可能性。GIS預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大量的事故因素進(jìn)行分析，采用多元線性回歸模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。而評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要是安全評(píng)價(jià)，根據(jù)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，系統(tǒng)直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.5報(bào)警與調(diào)度系統(tǒng)。GIS預(yù)警系統(tǒng)將實(shí)時(shí)信息與事故因素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的匹配結(jié)果作為返回值傳遞給報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)返回值確定事件狀態(tài)并將事故地點(diǎn)通知交警及救援部門(mén)，同時(shí)事故地點(diǎn)顯示在路口顯示屏。調(diào)度系統(tǒng)可利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)尋找離事故地點(diǎn)最近的巡邏車及救護(hù)車，使事故的損失降至最少。當(dāng)?shù)缆返哪骋稽c(diǎn)發(fā)生交通事故，GIS預(yù)警系統(tǒng)將要完成的一連串動(dòng)作為:①利用無(wú)線定位技術(shù)將事故發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的顯示;②將事故地點(diǎn)告知離事故最近的救援中心;③將事故地點(diǎn)顯示在各路口電子顯示牌上告知駕駛員以防事故發(fā)生點(diǎn)發(fā)生交通阻塞;④將檢測(cè)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行分類;⑤根據(jù)數(shù)據(jù)分析事故發(fā)生的原因。

3系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與利用

GIS交通安全預(yù)警系統(tǒng)是基于對(duì)地理信息系統(tǒng)軟件Map Info的二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)采用Visual C++6.0作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 以組件式開(kāi)發(fā)為基本思想將MapX.h和MapX.cpp文件加入到工程中創(chuàng)建MapX控件。根據(jù)城市道路網(wǎng)的特點(diǎn)采用拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)道路之間的相互關(guān)系。系統(tǒng)充分利用了Map Info的地圖可視化功能， 使交通安全預(yù)警系統(tǒng)成為交管部門(mén)防治交通事故的有力手段。對(duì)預(yù)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要有以下部分組成。

3.1屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和事故因素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)為方便用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢?cè)O(shè)計(jì)，該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)地理編碼可直接在地圖上顯示，用戶只需點(diǎn)擊地圖上相應(yīng)的事故黑點(diǎn)相應(yīng)的事故屬性便可在地圖上顯示。事故因素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為進(jìn)行實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的信息匹配和將來(lái)交通安全預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，事故因素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)由各因素表組成。

3.2系統(tǒng)利用。系統(tǒng)建成后，可針對(duì)不同城市的交通情況建立數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶可根據(jù)不同的需要，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作便可將城市的交通安全情況在地圖上表示。

4結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)交通事故影響因素的分析， 建立了以事故因素為數(shù)據(jù)庫(kù)的交通安全預(yù)警系統(tǒng)， 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市各路段交通流狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)， 并通過(guò)預(yù)測(cè)模型和數(shù)據(jù)匹配模型對(duì)道路安全進(jìn)行預(yù)警分析。由于采用了數(shù)據(jù)匹配的方式預(yù)警使系統(tǒng)的存儲(chǔ)量大大減少，用戶還可通過(guò)不斷的更新數(shù)據(jù)庫(kù)使預(yù)測(cè)模型更加完善。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免存在缺憾的地方，只有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的完善改進(jìn)，才能使交通安全預(yù)警系統(tǒng)造福于民。

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