基于真三維的高速公路自適應智能控制技術應用

韓霜南

摘 要：研究基于真三維的高速公路自適應智能控制技術應用，主要實現高速公路監控、收費、應急儲備等相關數據的資源整合，打通道路、車輛、應急儲備物資等物物相聯的網絡，通過直觀生動的真三維表現形式，合理調度應急資源，動態發布實時路況信息，降低事故影響和范圍，提高道路交通的通行能力和安全性。

關鍵詞：高速公路；真三維；數字公路

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）17-0036-02

1 引言

當前，伴隨著我國快速的高速公路基礎建設實施，國家已重視并大力開展著交通信息化的建設，以增強對高速公路的運營管理和信息服務。國內高速公路機電工程硬件系統建設規模大，在道路監控外場硬件設備的配置種類和設備數量均越來越多，如車檢器、氣象檢測器、攝像機、可變信息標志和限速標志等。然而仍存在如下問題：

（1）公路運營管理智能化程度低，信息服務水平有待進一步提高。監控系統集成度不高，應用效果不夠好，各類設備控制系統相對獨立，沒有形成有效的聯動機制，不能充分發揮應有的作用。（2）交通監視、控制管理不直觀。對于道路沿線的可變情報板、攝像頭等外部設備的管理來說，目前的做法是在二維地圖上相應位置插入圖標，通過圖標關聯監控和管理功能，不直觀，不形象，不能從細節上提升顯示效果，影響交通控制管理的效率。

研究基于真三維的高速公路自適應智能控制技術應用，主要實現高速公路監控、收費、應急儲備等相關數據的資源整合，打通道路、車輛、應急儲備物資等物物相聯的網絡，通過直觀生動的真三維表現形式，合理調度應急資源，準確實時監控事件處置進展，動態發布實時路況信息，最終減緩交通事故、降低事故影響和范圍，提高道路交通的通行能力和安全性。本文結合邯鄲至大名（冀魯界）高速公路建設中的情況，簡要闡述基于真三維的高速公路自適應智能控制技術在實際中的應用。

2 技術方案

2.1 總體技術路線

首先構建數字公路模型，并將道路基礎數據、交通路況數據等多源異構數據有效整合，建立資源整合數據庫，同時與模型關聯。根據公路交通突發事件嚴重程度，查詢應急事件詳細信息并調取三維監控攝像頭查看監測視頻，在此基礎上選擇合適的應急處置預案并通過電話、對講及短信與交警、醫院、消防、路政等部門進行協調同時進行三維情報板信息發布工作，形成在交通應急處置中的公路三維自適應智能控制體系。

2.2 真三維數字公路模型自動構建

數字公路建模，要求與設計數據緊密結合，真實還原公路方案，真實再現公路全貌。公路模型是按照公路設計資料創建的公路組件，依據公路建設規范將模型組裝起來，并通過三維GIS平臺展現在真三維場景中。通過搜集交通工程設計圖紙，或者通過現場實際道路調查，獲取公路上所使用的交通工程道路附屬設施種類、數量、位置等情況，利用3DMAX或其他建模工具，構建所需要的道路附屬設施模型。

2.3 360°全景數字公路建設

通過車載全景激光設備采集道路沿線全景影像數據和激光點云數據，可以實現地形圖數據、交通工程、沿線設施、環境景觀等設計所需數據的內外業一體化調查，全景影像數據和激光點云數據信息豐富，一次外業采集即可完成，再通過內業處理完成整個數據采集工作。并將采集的全景數據和三維模型掛接聯動如圖1所示。

2.4 數據庫布署

數據庫統一部署運行在高速公路管理部門監控中心，存儲有與日常運行相關的基礎數據庫和設計、建設、養護數據，該服務器與現有視頻監控服務器相連接，可調用相關視頻數據；其中外場監測動態數據對同步實時性要求較高，利用數據庫管理系統自帶的數據同步訂閱功能或使用第三方數據同步軟件實現實時自動更新。數據庫要與監控中心現有數據庫建立接口，能實現調用接口的可擴展。同時，實現系統平臺與監控大屏幕關聯接口，系統運行能夠在大屏幕上顯示。

2.5 高速公路自適應智能控制

本項目將高速公路外場機電設備：遙控攝像機、可變情報板、車輛檢測器、氣象檢測器、養護應急物資儲備中心、附近警點以及其他管理機構，基于互聯網，構成一體化網絡，統一于一平臺實現整體監控和控制。

整個智能控制系統包括保障資源、外場設備、監控中心計算機系統硬件、相應的傳輸設備、高速公路智能化信息化管理平臺幾部分構成。所有外場檢測設備檢測結果均上傳到監控中心進行匯總分析、處理，由高速公路智能化信息化管理平臺統一控制，判斷和顯示交通和氣象狀況，并根據路段具體情況，制定相應控制方案，并將控制命令下發給各路段的控制和信息發布設備如圖2所示。

3 成果應用

3.1 邯大高速三維信息化智能化管理系統（BS版）

本項目綜合應用真三維虛擬現實技術、360°全景、3S等領先技術，結合高速公路勘察設計、建設施工和運營養護的業務需要，開發真三維智能化信息化高速公路管理系統，基于此系統積累公路全生命周期的綜合業務信息，全面實現高速公路的全過程信息化管理，并將全部設計成果數字化，建成真三維數字化高速公路，以及全面整合養護及運營與維護信息，實現在統一的平臺上進行基于空間立體的、可視化的綜合管理與查詢，為邯大高速信息化管理做出貢獻。

3.2 效益評估

本研究重點開展高速公路交通控制智能化研究，為其提供智能化的交通控制聯動方案，形成了相應的交通智能控制體系，提高了交通監控運營管理能力，提高了道路交通控制能力，提升監控系統響應與處理能力，減少管理人員的手動操作流程，縮短交通控制響應周期，為道路管理者提供便利。同時，此研究成果對于減緩交通事故、降低事故影響有一定的幫助，有助于提高道路交通的通行能力和安全性。

另一方面，有效解決了目前公路信息化建設過程中形成的信息孤島問題，提升公路信息系統的數據管理與共享能力，有效整合信息資源和管理資源，提高資源的利用率。利用真三維直觀立體的特點，進行高速公路管理，操作直觀方便，能夠提高管理人員工作效率，縮短人工響應和交通控制周期，提高道路交通控制和應急處理能力。利用真三維數字高速公路信息服務，豐富高速公路的管理手段，進一步提高高速公路運營管理水平。

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