基于GIS 的公路安全信息管理系統研究及應用

李柳林 李玉萍 汪金花

(1.河北省唐山市交通運輸局工程處，河北唐山 063000;2.河北聯合大學礦業工程學院，河北唐山 063009)

道路交通不僅是國民經濟建設和社會發展的重要保障，而且直接關系到每一個公民的切身利益。因此，國家交通運輸部門對道路交通提出有序、安全、暢通的新要求，交通安全數字化管理代替傳統的人工管理成為交通安全管理研究的重要內容，道路安全GIS系統成為交通安全管理研究的主攻方向。本文從GIS的角度出發研究城市道路交通安全管理系統主要框架和功能需求，并進行系統的詳細設計。

1 系統開發方式與研究框架

系統選用B/S架構，經過軟件系統的需求分析，結合道路交通安全信息管理系統的總體規劃，以唐山市道路交通相關數據為系統基礎數據，結合國家道路等級劃分數據、唐山市遙感影像、唐山市道路劃分數據，構建一個適用于唐山市的公路安全信息管理GIS平臺。系統的研究框架如圖1所示。從唐山市區基礎紙質地形圖、遙感影像數據出發，結合唐山市行政區、道路、橋梁等城市劃分數據以及實地測量數據，經ArcGIS軟件平臺進行數據處理，建立系統的地理空間數據庫與屬性數據庫。

圖1 系統研究框架

2 公路安全信息管理GIS平臺功能

借助于GIS空間數據的檢索功能，系統使用者可以查詢出需要的公路地理信息，而且可以直觀地看到不同等級道路等在整個城市的空間分布信息?？臻g分析功能可以對道路維修影響及事故快速搶救進行相應的緩沖分析和最短路徑分析，為相關部門提供決策支持。根據GIS的公路安全信息管理系統的特點，對其功能和性能進行歸納和分類，可分為以下幾個功能模塊，見圖2。

圖2 系統功能模塊

3 系統部分功能實現

1)空間分析功能。基于GIS的唐山市公路安全信息管理系統能夠分析不同等級道路維修對周圍居民及其他附屬設施的影響情況，從而為人們的出行提供選擇依據。同時，在道路發生交通事故情況下，能夠對交通事故點及事故周邊道路影響范圍和程度進行緩沖區分析，對道路交通事故傷亡人員進行緊急搶救最短路徑分析。出行前，可以通過公路安全信息管理GIS平臺掌握所在區域以及目的地區的路網情況，包括城市路段的交通擁堵或路段是否可行等具體信息，也可通過系統平臺了解城市中某一路段處于維修狀態下對周圍路段的影響程度及范圍。

2)安全評價功能實現。公路交通安全性等級的評價主要綜合考慮“公路交通的安全狀況”與“路段交通事故的損失情況”兩個方面。“公路交通的安全狀況”方面，主要的決定性因素包括公路的安全管理水平、路段交通事故的救援指揮能力和人—機動車—公路周邊環境條件等。“路段交通事故的損失情況”是公路路段安全性的重要標志之一。針對一段公路路段，假設受到公路運營管理人員的重視，同時，管理該路段的相關職能部門能力較強，該路段的人—機動車—公路周邊環境條件隨即會不斷得到改善，交通事故的發生率以及事故的傷亡程度也就自然降低。反之，假設該路段不受相關公路管理職能部門的關注與重視，即相關的公路安全管理的職能部門形同虛設，那么人—機動車—公路周邊環境條件將慢慢惡劣，導致該路段事故頻發并帶來嚴重的事故傷亡后果。因此，將相關職能部門的領導安全意識(KL)與部門管理工作能力(KA)、路段駕駛員素質(KR)、車輛的條件(KS)、路段交通安全環境條件(KG)、路段年度交通事故情況(KP)、產業(行業)相對穩定性(λ1)、相對安全系數(λ2)等因素劃分為1個～9個等級，按上述理論，構建公路路段交通安全性(即安全等級)計算模型為:

其中，KL與KA的評定依據如表1，表2所示，領導安全意識的強弱、對道路安全的關心程度以及貫徹落實安全生產責任，以及安全部門人員配置、安全工作情況、安全管理計劃與制度的實施、推行現代安全管理等情況直接關系城市公路的安全狀況。

表1 相關部門的領導的安全意識等級

表2 職能部門的安全管理工作能力等級

在以上模型參數確定的基礎上，依據參數評價標準對相關參數進行評價并由安全評價模型進行道路的安全性評價，得到評價結果D，并依據安全性指標進行安全性評定并作出決策(見表3)。

道路交通安全信息管理GIS系統平臺利用道路信息基礎數據庫提供的空間數據、屬性數據和交通特征數據，結合GIS的空間分析功能以及公路安全等級計算模型(公式(1))，從設計指標、運營管理、基礎設施安全現狀等方面有針對性地實施安全性評價，并在GIS平臺上對各單項評價結果進行圖形化展示。系統安全評價首先進行計算模型參數的設置(見圖3)。

表3 安全性評價指標

圖3 安全評價參數設置及評價結果顯示

參數設置成功后，系統依據道路安全評價模型(見公式(1))進行安全等級計算，得到所選道路的安全等級，并依據安全性評價指標做出評價(見表2)，為相關行政部門提供決策支持，進行相應的道路維修管理，為人們的日常生活出行提供安全保障。

4 結語

GIS技術是現代城市交通安全管理研究的重要手段。依據交通管理目的不同，GIS在交通管理研究領域也有所差異。本文從交通地理信息系統(GIS-T)和公路安全相結合的角度出發，建立了唐山市區域公路基礎信息數據庫，提高區域公路管理工作的信息化水平。在C#.NET的環境下采用ArcGIS Engine組件進行二次開發，構建了唐山市公路安全信息管理GIS平臺，實現對公路建設和管理的動態化。為道路交通安全進行宏觀管理、分析決策、實時了解路網狀況等提供多要素、多層次、多功能的服務，為用戶提供全方位、可視化的信息服務，能及時、便捷地更新和反映道路各項信息，分析路網狀況，提高了交通部門對道路安全管理的現代化與決策的科學化，對城市公路的管理具有重要的現實意義。

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