基于GIS的城市道路交通安全管理系統

陳 宇李 俊韋桃賢

（1.南寧市公安局交通警察支隊，廣西 南寧 530028；2.廣西海藍數碼科技有限公司，廣西 南寧530022）

基于GIS的城市道路交通安全管理系統

陳 宇1李 俊2韋桃賢2

（1.南寧市公安局交通警察支隊，廣西 南寧 530028；2.廣西海藍數碼科技有限公司，廣西 南寧530022）

地理信息系統在30年內取得驚人的發展，廣泛應用于很多領域。在城市道路交通安全管理上使用GIS系統可以完善道路交通管理的手段，提升城市道路交通安全管理的水平，減少事故的發生，使事故對道路通行的影響最小化，為各級管理部門和事故處理部門的宏觀管理、微觀分析及決策提供全面服務。文章分析了GIS技術應用于城市道路安全管理系統的必要性及優點，探討了基于GIS的城市道路安全管理系統的功能、設計思路及其開發的技術路線。這對建立實用的安全管理系統，提高道路安全管理水平及拓寬GIS的應用領域具重要的意義。

城市道路交通；安全分析；GIS

1 現狀分析

隨著中國經濟的快速發展，中國汽車保有量也在不斷增長，城市道路交通安全問題毫無疑問已經成為人們生活中的最重要問題之一。根據有關數據統計，2010年我國道路交通事故件數、受傷人數、死亡人數和直接經濟損失四項指標分別達到了219521起、254075人、65225人和9.3億元人民幣。面對如此嚴峻的道路交通安全形勢，如何才能有效避免交通安全問題已經成為一個重要的課題。

駕駛員的生理和心理狀態、車輛的性能、道路狀況和設施配置，這些都是能影響到城市道路安全的因素，所以城市道路交通安全涉及到的因素很多。其中這些因素可以分為靜態因素和動態因素，這兩種因素之間的相互作用，是道路交通安全管理的特點和難點。現行道路交通安全管理系統對動態信息的采集、分析和處理能力很差，無法對動態因素進行實時監控和管理。同時，與道路交通安全相關的各功能模塊的集成尚不夠成熟，沒有建立起統一的道路交通安全管理系統。

目前，我國缺乏先進的現代化交通控制手段和安全管理、事故檢測和處理系統。現在大多數城市的道路交通管理中大量的統計數據無法發揮其在分析預測和實時控制等方面的作用。地理信息系統(GIS)是一組具有圖形數字化、空間數據管理、檢索、模型運算和多種輸出功能的軟件，它可以將空間數據和交通管理中各種屬性數據結合起來的特性，提供直觀的查詢統計界面，并進行事故分析預測、提供交通控制指令等強大功能。應用GIS綜合開發和實現基于GIS的城市道路交通安全系統，可以為交通指揮和事故管理部門提供一個卓有成效的管理平臺，為提升交通指揮部門的管理業務水平起到積極的意義。

2 城市交通的特點

2.1 行人、非機動車多

人口密度高是城市的特點，特別是在上班和下班的交通高峰時段，道路擁擠異常。

個別行人的交通安全意識差，對于交通法規觀念淡薄，經常交通違章。在無安全防護設施的路段和無交通信號、無交警指揮的交叉路口處，經常會有行人隨意地橫穿馬路翻越圍欄或在車道上行走。如此人車混行，道路交通狀況十分混亂，十分容易造成交通事故的發生。

2.2 機動車多

現在我國經濟的迅速發展，各種車輛如私家車、辦公用車、公共汽車、出租車的數量迅猛增長，城市道路負擔越來越重，擁堵現象時有發生。特別是在大中城市，每天上下班都是堵車的。

再加上個別機動車駕駛人交通意識差，無視交通法規，行駛無規律，爭道搶行，任意停車，妨礙其他車輛行駛。如此交通狀況，影響機動車輛行駛速度，降低道路通行能力，十分容易造成交通堵塞，甚至發生事故。

2.3 道路擁擠

道路是城市建設的基礎設施，雖然隨著城市的發展，有關部門對道路進行了大量的建設和改造。但是由于各種原因，城市的道路狀況并不能適應現代交通發展的需要。城市交通發展的一大矛盾問題，始終是路少車多，在一定程度上制約了經濟發展的速度。此外，縣級城鎮道路，交通信號基礎設施不完善，交通網絡布局不合理，占道擺攤和違章建筑也降低了現有道路的利用率。

2.4 交通設施完善

大中型以上的城市交通信號、安全設施較為完善。立交橋的出現提高了道路暢通能力，緩解了城市交通不堪重負的局面。

3 系統設計

3.1 系統結構

3.1.1 軟件結構

基于GIS的城市道路交通安全管理系統的主要分為五大模塊：

（1）道路交通信息的采集和處理；

（2）道路交通信息查詢；

（3）交通事故信息統計分析和預測；

（4）交通事故的管理模塊；

（5）交通基礎數據管理模塊。

圖1 軟件結構

3.1.2 數據存儲結構

交通事故信息分為兩種，一種是用文字描述的屬性信息，另一種是記錄交通事故發生的照片和影音信息。系統運行有一定事件后，交通事故的數據量非常大，文件的存儲和檢索的性能將會大大降低。為提高文件存儲和檢索性能，必須有一個獨立的系統模塊對文件進行處理。

圖2 數據存儲結構

3.2 系統功能

近年來，通過信息化手段降低城市道路交通事故率有了長足的進展，其中之一就是將地理信息系統（GIS）應用到城市道路交通安全管理中。地理信息系統（GIS）是由計算機軟硬件和地理信息數據組成，可以有效地維護、分析及顯示所需格式地理信息的綜合信息系統。城市道路交通GIS應是道路交通安全管理的有力武器，它不僅能為各級管理部門和事故處理部門的宏觀管理、微觀分析及決策提供全面服務，同時還能為工程技術人員分析事故提供多一種手段。

3.2.1 基礎數據管理

系統具有道路交通設施基礎數據錄入與管理功能，在地圖上進行操作，相比以往的文字列表型信息更直觀、更方便。基礎數據包括：

（1）路網信息。包括道路名稱、道路的長度、路段的速度限制和在道路限制的車輛種類、通行時段，是否為單行道等。

（2）道路信息。包括道路的方向、車道種類、車道數量、車道限速和車道寬度、道路占用情況。

（3）交通設施信息。包括交通指揮崗亭、交通信號燈和交通標志的信息。公共汽車、地鐵車站的位置，測速雷達、監控攝像頭等數據采集設施的位置等。

3.2.2 交通事故信息管理

各種類型的交通事故數據和相關的指標數據都可在GIS系統地圖上進行條件查詢，并可以餅圖、直方圖、曲線圖等直觀的圖形報表顯示出來，圖形顯示可任意放大縮小。對記錄事故的照片、影像也可以進行存儲、檢索和播放，更全面的記錄事故的發生和結果。不同事故類型可按照用戶要求分別顯示或整體顯示，最大限度地提高工程技術人員的事故分析水平和安全管理人員的決策能力及效率。

3.2.3 事故統計分析

本功能遵照公安部的統計規范進行事故統計的設計，并加入事故預測功能。報表功能分為定期報表和特殊報表功能，定期報表可采用表格形式或地圖形式。有關部門的管理者能夠通過這些報表更全面地了解本地區或是某一區域交通事故發生的概率和頻率。特殊報表通常是應某一特殊要求而生，快速生成所需要的報表的功能。

（1）事故相關信息。包括事故經常發生的地段，視野條件、能見度、有沒有交通標志等地形條件，容易引發交通事故的位置，交通事故的嚴重程度、類型等屬性信息。

（2）統計信息。包括路段的年通行能力、平均通行速度、車流量等。

（3）道路交通事故對比。系統提供一定時間段內的道路交通事故數據對比功能（同比、環比），通過GIS地圖直觀顯示多發點的分布情況及變化趨勢。

（4）事故多發地點段分析。系統通過運用OLP技術，設定“事故數量”、“受傷人數”、“死亡人數”、“經濟損失”等，實現33大類60個子項共計93項事故因素進行排查和分析處理，為交通事故管理部門提供宏觀決策的數據支持。

（5）預警功能。以系統中的事故數據分析事故的變化趨勢，預測出事故多發地段的分布情況，在電子地圖上直觀地顯示和表現各個預警點的分布狀態。

（6）趨勢分析功能。使用時間序列算法，根據系統數據分析某個區域、某條道路未來事故發生的趨勢，為領導層提供決策支持。

3.2.4 事故預防

想要預防事故的發生，必須對未來將要發生的事故作出預測，分析未來事故的危險程度和發展趨勢，發現事故黑點，并給出應采取的防治措施。交通事故黑點地段，又稱交通事故多發地段，老百姓俗稱的“鬼路”。

從微觀的角度分析，分析研究出某一路段或某一交叉口為什么會成為事故黑點，它的交通事故發生規律和發生機理，以便制定安全對策。這種角度的分析則需要更多的地理因素信息信息和環境因素信息，所以簡單的數據文件形式是不能滿足要求的了。這必須要借助直觀形象的電子地圖進行安全分析顯得很有必要。

又可以從宏觀角度，將有相似條件因素的事故黑點歸類，總結出事故發生的主要因素。抓住主要矛盾，制定解決方案，從根本上預防交通事故的發生。

利用大量已有的數據對事故黑點進行交通安全分析，基于地理信息系統的存儲、分析、地圖可視化顯示以及輔助事故預案的制定是先進的城市道路交通安全管理系統的基礎和道路交通事故預防的關鍵技術之一。

3.2.5 系統管理

系統用戶和權限管理，不同權限級別的用戶，只能查看或維護其所管理的區域的數據，實現分區域管理到人，分工管理。

系統日志管理，記錄系統中硬件、軟件和系統問題的信息，同時還可以監視系統中發生的事件。

3.2.6 系統接口

系統預留接口，與相關的辦公自動化系統、公安交警快報統計系統實現交換和信息共享。接入交通監控系統，獲得實時道路交通信息。

4 結束語

現在，我國GIS已經進入了快速發展的階段，在很多大中型城市中，應用于道路交通安全的地理信息系統已經進入實際開發和應用推廣階段。基于城市道路交通安全系統按照事故四項指數作為排查的數據基準，自動化地進行分析和排查，將道路交通事故不同指標下的道路事故多發點段標注在GIS的電子地圖上，可以直觀將事故變化趨勢和分布顯示出來，為道路交通事故管理者的宏觀決策提供支持。

城市道路交通管理逐步向智能化的方向發展，一個全方位發揮作用、準確、高效的城市道路交通安全管理系統將為我國道路交通管理提供越來越可靠的安全保證，使城市的道路交通更加安全、可靠、舒適和便捷。本系統建立實用的安全管理系統對提高道路安全管理水平及拓寬地理信息系統的應用領域具重要的意義。

[1] 嚴海,楊天軍,關宏志.城市道路交通安全管理決策支持系統[J].長安大學學報(自然科學版),2008,(2):84-88.

[2] 中國救援網 中國歷年道路交通安全事故統計(1995-2011)［EB/OL].http://www.chnjy.com/content.aspx?cid=5293, 2012-03-29.

Urban road traffic safety management system based on GIS

GIS has made remarkable development in 30 years, is widely used in many fields. Using GIS in urban road traffic safety management can improve road traffic management tools to enhance the level of urban road traffic safety management, reduce accidents, so the impact of road traffic accidents is minimized, for all levels of management and incident handling macroeconomic management, micro-analysis and decision-making to provide comprehensive services.This article analyzes the necessity and advantages of GIS technology used in urban road safety management system, discusses the functions of GIS urban road safety management systems, design ideas and the development of technology-based route. This is useful for establishing the safety management system to improve road safety management level and broaden the applications of GIS with significance.

Urban road traffic; safety analysis; GIS

F294.3

A

1008-1151(2015)01-0051-03

2014-12-13

陳宇（1979－），男，廣西南寧人，南寧市公安局交通警察支隊助理工程師，從事智能交通工作。