基于GIS的高速公路監控管理新模式的研究與應用

蔣新花 陳靜 馬高琳

摘要：隨著高速公路管理系統的發展，道路視頻監控系統已經有了廣泛的應用基礎。傳統的視頻聯網監控系統大多是在管理中心采用視頻輪詢的方式進行監控，需要人工方式與應急救援處置業務進行關聯。本文通過研究基于GIS（地理信息系統）的視頻監控技術，結合廣西高速公路信息化系統的需求，提出了廣西高速公路監控管理的新模式，并在廣西河池高速公路運營管理公司進行應用。

關鍵詞：

中圖分類號：U412.366 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.041

文章編號：1673-4874（2019）08-0150-03

0引言

作為高速公路三大系統之一的視頻監控系統，是支撐高速公路運營安全保障的重要手段。高速公路監控中心的視頻聯網監控系統整合了管轄路網內道路沿線、收費站、隧道和服務區的所有視頻資源，并使用液晶拼接墻大屏顯示系統進行集中監控。通常，監控中心大屏系統以輪詢的方式展示所有的視頻圖像，依靠事件檢測系統的報警信息和人工審核的方式進行日常的監控管理工作。一旦發生交通事件，需要人工查詢相關的視頻，并關聯到事件的處理流程，過程繁雜，效率低下。為解決這一問題，我們在傳統視頻監控系統的基礎上，以交通事件為驅動，關聯視頻圖像與地理信息，呈現事件全局信息，構建新一代的視頻監控管理系統，探索高速公路監控管理新模式。

1傳統高速公路監控系統

高速公路視頻監控系統是指在高速公路收費站、樞紐互通、匝道互通、隧道、橋梁、服務區等重點位置設置多個監控攝像頭，對道路實時運行狀態、突發事件等進行監測，當發生緊急事件時，能夠及時有效地采取處理措施，保障高速公路暢通。

在日常監控業務中，監控人員通常要處理兩種情況：

視頻事件檢測報警。報警信息由視頻事件檢測系統產生，并通過視頻監控系統進行轉發到監控中心，在屏幕上顯示報警信息。系統自動錄下報警相關的視頻圖像，由監控人員查看核實現場情況。

電話事件上報。報警信息由事件相關人員電話通知監控中心，監控人員通過相關人員描述的時間地點等信息，在海量視頻中尋找事件發生地周邊的視頻錄像核實現場情況。

從處理流程上看，傳統的視頻監控模式仍然要消耗大量的人力和時間尋找視頻核實情況并進入事件處置流程，其原因有以下幾點：

（1）視頻事件檢測誤報率高

現有的視頻事件檢測系統受環境因素影響較大，誤報率較高。如在大雨、大霧等能見度較差時，會影響識別效果;在晝夜轉換時，光線變化較快，識別率也會下降;高速公路兩邊樹木的陰影隨風搖晃時，會影響對車輛的識別。視頻事件檢測的誤報率高嚴重困擾監控人員，也容易造成人員疏忽而無法及時發現事件。

（2）與地理信息的關聯性弱

傳統的視頻監控系統將視頻圖像投影到監控中心的大屏上，屏幕畫面包括圖像和字符疊加的事件及地點。在電話事件上報的場景中，因視頻圖像與地圖無直接關聯，需要監控人員查找事件地點周圍的視頻布設點，然后調出對應時間段內的錄像進行瀏覽，此過程費時費力。如果增強視頻圖像與地理信息之間的關聯性，將能夠有效提高業務處理速度。

（3）與應急救援流程缺乏聯動

在事件處理過程中，除了核實現場發生的情況，還需要對事件處理的過程進行跟蹤查看。針對事件跟蹤與應急救援處置，尚未進行智能聯動，也需要監控人員手動編輯單獨的預案，使視頻預案的靈活性和復用性降低，無法推廣應用。

2基于GIS的視頻監控系統

為了解決傳統視頻監控系統的問題，我們研發了一套基于GIS的視頻監控系統。該系統將視頻圖像與地圖地理信息高度融合，通過網絡簡圖快速定位與搜索，聯動應急指揮處理流程，對視頻監控預案進行可視化管理。系統的主要功能分成四個部分：視頻管理基礎功能、地理信息導航、應急救援聯動、視頻預案可視化管理，其具體功能結構如圖1所示。

2.1視頻管理基礎功能

視頻管理基礎功能包括視頻圖像的實時監控、視頻回放和視頻事件檢測。

實時監控：通過WEB瀏覽器，實時顯示單畫面或多畫面的視頻圖像;能夠實現對前端云臺鏡頭的全功能遠程控制;具備視頻實時上墻功能，具備預案與輪巡播放功能;同時能夠接收來自隧道管理系統、事件管理系統等發出的聯動報警，實現報警點監控視頻上墻，圖片抓拍，自動錄像等。

視頻回放：包括分段回放與即時回放;支持錄像下載、剪切、實時錄像回放、報警錄像查看、報警圖片查詢等;可進行回放與實時預覽比對顯示，支持多種形式的視頻回放。

視頻事件檢測：通過分析前端的流媒體服務器分發的視頻數據或者高清攝像機的實時數據信號，具備交通事件檢測功能的智能分析，利用服務器強大的GPU計算能力和內置智能算法對視頻圖像中的交通信息進行檢測與統計，通過網絡進行上傳和分發，實現對隧道、路面、收費站、服務區的智能監控。

2.2地理信息導航

地理信息導航功能包括地圖圖層信息疊加和路網簡圖導航。

地圖圖層信息疊加：在基礎地圖的信息之上疊加外場設備，如攝像機、車檢器、情報板等。圖層的疊加是以圖表的位置和顏色分別對應設備的位置與工作狀態。通過用戶交互點擊圖標，顯示設備對應的內容。例如，選取地圖上的單個攝像機圖標，則顯示當前攝像機的監控畫面。圈選多個攝像機，界面則同時展示被選中攝像機的監控畫面。該展示方式將視頻圖像與地理信息高度關聯，可以提高視頻查詢的效率。

路網簡圖導航：采用SVG（可縮放矢量圖形）技術進行路網相對抽象的繪制，形成道路路網，并以此路網為基礎進行視頻業務的展現和與用戶的交互。例如，選取路網中的單個收費站，該收費站的相關信息一次性展示在界面上，包括收費站所有的視頻圖像、收費站設備狀態、車檢器信息、情報板信息等。路網簡圖是所轄路段信息的全匯總，將業務信息按管理或地域分類，提供便捷的業務監控入口，如下頁圖2所示。

2.3應急救援聯動

與應急救援處置系統的聯動包括事件實時視頻查看和預案執行跟蹤。

事件實時視頻查看：接到事件報警后，在地圖上以事發地為中心生成緊急處置圈，并顯示圈內道路及周邊收費站和服務區的視頻圖像。若事發地周圍路段沒有布設攝像機，系統自動連接前往現場查看的無人機和救援車的視頻，以保證現場實況快速回傳。

預案執行跟蹤：根據應急處置預案進行事件處理的視頻跟蹤。如應急救援車輛派出后，通過預案中的執行路徑，自動打開相關的視頻監控畫面，能夠查看其具體的執行情況，保證處置流程的可視可控。

2.4視頻預案可視化管理

視頻預案可視化管理與應急救援預案不同，主要針對節假日車流高峰期和重大計劃事件安全保障。

節假日車流監控預案：根據往年節假日的流量高峰地點進行定制，匯集收費站、服務區、匝道互通等地點的視頻圖像，在需要時可一鍵上墻。節假日預案復用性強，能有效地為節假日管理的現場監控與資源管理提供可靠依據。

重大計劃事件預案：一般指計劃性的參觀考察，根據計劃編制沿線的視頻圖像，可實時預知前方路況，根據實際情況提供即時路線的方案，保障計劃順利執行。

3視頻監控新模式應用

廣西交通投資集團河池高速公路運營有限公司管轄路段包括六河路、宜河路、宜柳路、河都路和河百路等五條高速公路，共計476.3km。河池公司客服中心管轄河池、都安北、宜州三個監控室，其中河池監控室是河池公司的應急指揮中心。2018年11月，河池應急指揮中心安裝了基于GIS的視頻監控系統，實現了以事件為驅動的視頻監控模式。在初期應用階段，應急指揮中心同時使用傳統視頻監控系統和基于GIS的視頻監控系統，分別用4m×14m的液晶拼接電視墻和一塊2.7m×11.04m的小間距LED大屏進行展示。監控人員在使用中發現在傳統系統中要在56個小屏幕中來回輪巡查找事件，較為耗時，相鄰屏幕之間的畫面不一定具有關聯性。而使用整屏的GIS視頻監控系統（如圖3所示），使用簡圖導航，就能快速巡查一遍所轄路段。在應急處置聯動上，智能關聯與流程跟蹤功能，也減輕了監控人員的工作負擔，提高了工作效率。

4結語

本文結合廣西高速公路信息化系統的需求，分析了傳統視頻監控系統在實際應用中的不足，提出了基于GIS的視頻監控管理模式。通過基于GIS的視頻監控管理系統的研發與應用，初步證明了該模式的有效性，為智慧高速的進一步發展提供了有力的支撐。