基于GIS的高速公路事故管理及分析系統(tǒng)開發(fā)

王大恒，白 楊

河南中天高新智能科技開發(fā)有限責(zé)任公司，河南鄭州 450000

0 引言

現(xiàn)今全國高速公路總里程已躍居世界第二，高速公路里程的增加有效地改善了我國公路交通結(jié)構(gòu)與運(yùn)輸效率。同時(shí)也帶來了諸如交通事故增加等負(fù)面影響,為了提高高速公路的安全性及減少事故發(fā)生的次數(shù)，有必要建立一個(gè)高速公路交通事故管理及分析系統(tǒng)。通過分析以往交通事故，可以定位交通事故高發(fā)路段，分析造成事故原因，為今后高速公路建設(shè)及制定相關(guān)政策提供依據(jù)。

較早的交通事故管理分析系統(tǒng)主要基于個(gè)人電腦，可以查詢在特定的時(shí)間或特定類型的交通事故。然而，該系統(tǒng)的查詢結(jié)果不具備空間和時(shí)間的相關(guān)性，即查詢出的交通事故，很難找到在相同區(qū)域以前發(fā)生的事故，或者是在周圍區(qū)域發(fā)生的交通事故。最重要的是，該系統(tǒng)還不支持事故空間分析功能及輔助信息的集成，故很難有效分析事故產(chǎn)生的原因。本文給出一種基于GIS的高速公路事故管理及分析系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)主要包括事故數(shù)據(jù)收集、事故地點(diǎn)定位、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)、GIS平臺(tái)集成及事故分析。

1 需求分析

系統(tǒng)最主要的目標(biāo)是利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對交通事故的檢索及分析，實(shí)現(xiàn)利用圖形用戶接口（GUI）實(shí)現(xiàn)事故位置的精確定位，并利用GIS SQL查詢語句實(shí)現(xiàn)各種查詢操作。結(jié)合路況信息，周圍環(huán)境、區(qū)域人口密度等一些客觀條件,從而可以達(dá)到更有效、全面的分析事故原因。并且使設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)升級方便，數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新，應(yīng)該具有很好的向下兼容能力，可以很好的利用以前的歷史數(shù)據(jù)；具備空間查詢能力,可以很方便查詢事故發(fā)生地點(diǎn),同時(shí)支持使用編號(hào)查詢以往交通事故；提供特定交通事故圖表，可以給出在給定區(qū)域或路段的事故分布圖。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 管理分析系統(tǒng)框架

整個(gè)系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)存在區(qū)域，分為事故地點(diǎn)、警局、交管局3個(gè)部分[2-6]，事故地點(diǎn)主要進(jìn)行的是事故數(shù)據(jù)采集。警局為整個(gè)系統(tǒng)的中心，可以認(rèn)定事故數(shù)據(jù)的正確性，并將事故數(shù)據(jù)存于主數(shù)據(jù)庫中。交管局主要通過警局獲取定期匯總數(shù)據(jù)，并加以分析，分析結(jié)果可以用于指導(dǎo)高速公路建設(shè)、構(gòu)建就近醫(yī)療場所等。

2.1 事故數(shù)據(jù)收集

對于每一起交通事故，各種相關(guān)數(shù)據(jù)作為一個(gè)記錄存在于數(shù)據(jù)庫中。并且每一條記錄可以進(jìn)一步劃分為更細(xì)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。并給出每一項(xiàng)時(shí)候需要編碼，是否需要記錄等。根據(jù)不同的區(qū)域，事故類型等表項(xiàng)可以不同。并且要求給出的事故選項(xiàng)盡可能可以實(shí)現(xiàn)編碼。隨著時(shí)間推移，表項(xiàng)可以進(jìn)行添加、刪除等。

2.2 事故地點(diǎn)定位

目前，使用GPS和GIS相結(jié)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)對事故地點(diǎn)的精確定位[7]。通常，我們將GPS儀器固定在警車上，實(shí)時(shí)顯示在GIS地圖上的位置。而對于GIS，通常在移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（MDT）上運(yùn)行。一旦攜帶有GPS和MDT的警車到達(dá)事故發(fā)生地點(diǎn)，GPS定位出具體位置，通過GIS可以查詢相關(guān)坐標(biāo)位置，例如：車道名和編號(hào)、區(qū)域名和編號(hào)、交叉口位置和周圍一些典型的建筑名等。目前定位精度一般少于5m.

2.3 數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)

隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（MDT）的使用，實(shí)現(xiàn)在事故現(xiàn)場的電子化辦公。1）通過采集數(shù)據(jù)（如駕駛員編號(hào)、車輛編號(hào)等），然后對其進(jìn)行編碼，實(shí)時(shí)連接到警局?jǐn)?shù)據(jù)庫；2）現(xiàn)場圖片可以實(shí)時(shí)采集，然后上傳到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中；3）利用移動(dòng)數(shù)據(jù)終端的打印機(jī)，實(shí)時(shí)打印出關(guān)于交通事故報(bào)告，然后分發(fā)為各個(gè)不同的部門；4）最后所有采集的數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄郑缓筮M(jìn)行驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性，對其進(jìn)行分類后存到主數(shù)據(jù)庫中。

2.4 GIS系統(tǒng)平臺(tái)及數(shù)據(jù)集成

在系統(tǒng)的開發(fā)中，GIS平臺(tái)的選擇開發(fā)至關(guān)重要，目前，比較常用的幾個(gè)GIS平臺(tái)主要有ESRI（美國環(huán)境系統(tǒng)研究所）的ArcGIS，MapInfo公司的MapInfo Professional，中國地質(zhì)大學(xué)的MapGIS，武漢大學(xué)測繪學(xué)院的GeoStar以及ViewGIS地信之窗產(chǎn)品等。本文我們選擇MapInfo平臺(tái)。

2.4.1 地圖顯示操作

系統(tǒng)使用的MapInfo電子地圖為TAB格式，GeoSet經(jīng)過圖層的配置和符號(hào)化渲染后，保存成GST文件，通過MapLoader的子類MapGeosetLoader加載GST文件，便可以將配置好的地圖加載到MapControl窗體中，實(shí)現(xiàn)地圖的顯示。利用開發(fā)平臺(tái)提供的封裝好的菜單按鈕，可以直接實(shí)現(xiàn)地圖放大，縮小，前進(jìn)，后退，漫游等基本的地圖操作功能。

2.4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

服務(wù)器數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，當(dāng)用戶訪問中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，首先通過向服務(wù)器發(fā)出申請，通過SQL語句讀取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，利用ADO.NET的組件DataSet生成XML文件，存放在本地磁盤中。客戶端軟件通過讀取XML文件，取得相應(yīng)的字段值，從而完成對中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的訪問。

2.5 交通事故分析

交通事故分析及報(bào)告是該系統(tǒng)重要的功能。分析及報(bào)告方法主要依靠系統(tǒng)平臺(tái)上的兩個(gè)軟件：GIS軟件及數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的查詢能力，并且可以進(jìn)行空間、時(shí)間上的相關(guān)事故的分析。這樣綜合各方面的因素，分析結(jié)果更具說服力。另外，可以在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集成一些其他的功能，如實(shí)現(xiàn)圖表、曲線等繪制，從而發(fā)現(xiàn)事故發(fā)展的趨勢，各種事故所占的比例等。進(jìn)而促使有關(guān)部分采取有效的措施，減少交通事故的發(fā)生，并對以后的公路建設(shè)提供有益的資料，以較小的投入建設(shè)更為安全的高速公路等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

用戶可以根據(jù)相應(yīng)的條件查詢滿足條件的交通事故，如根據(jù)指定路段，可以查詢到在該路段上發(fā)生的所有交通事故。或者在給出一定的時(shí)間段，查詢出在給定時(shí)間段所有的交通事故。圖3即為在一給定時(shí)間段上發(fā)生的交通事故，其中不同的顏色代表發(fā)生不同的次數(shù)。

4 結(jié)論

本文基于GIS平臺(tái)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了高速公路事故管理及分析系統(tǒng)。主要包含以下幾個(gè)部分：事故地點(diǎn)定位、事故數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)、GIS平臺(tái)集成及事故分析五個(gè)部分。系統(tǒng)選用MapInfo作為GIS開發(fā)平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫開發(fā)采用Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。區(qū)別于傳統(tǒng)系統(tǒng)使用編號(hào)定位事故位置，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)利用圖形用戶接口（GUI）實(shí)現(xiàn)事故位置的精確定位，并利用GIS SQL查詢語句實(shí)現(xiàn)各種查詢操作，并且創(chuàng)建表格和圖顯示查詢結(jié)果。并且可以進(jìn)行空間、時(shí)間上的相關(guān)事故的分析。使用戶可以定位交通事故高發(fā)路段，分析造成事故原因，進(jìn)而促使有關(guān)部分采取有效的措施，減少交通事故的發(fā)生，并對以后的公路建設(shè)提供指導(dǎo)等。

圖2 給定時(shí)間段交通事故發(fā)生情況

[1]何勇,張建軍.我國高速公路交通安全問題分析與對策[J].交通世界，2005，12.

[2]Department of Transportation Federal Highway Administration, 1999, Pedestrian Safety in Sweden, US.

[3]Department of Transportation Federal Highway Administration, 2001.Implementation of GIS-Based Highway Safety.

[4]梁艷平,邵春福，缐凱.基于GIS的道路交通事故信息管理與分析[J].交通與計(jì)算機(jī),2004，5：102-104.

[5]姚南生.基于GIS及VB的淮南城市交通規(guī)劃系統(tǒng)的研究[J].淮南師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010，3：24-28.

[6]王山，呂良海，李靜.交通事故原因分析及對策研究[J].安全，2007，2：102-106.

[7]楊生輝，柴煒.基于GPS和GIS的車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)[J].公路與汽運(yùn)，2003，99(3)：3-5.