基于ＧＩＳ的城市交通安全預警系統(tǒng)

摘要：通過對事故屬性特征的研究，結合地理信息系統(tǒng)的特點，建立了基于GIS的交通安全預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可結合當地的地形地貌和事故特點，對事故黑點進行分析、預測與評價，并可根據實時數據匹配結果進行報警，基本實現了城市交通的智能化管理。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng);交通事故;預警系統(tǒng)

汽車時代的到來，給人們的交通出行帶來了極大的方便。但同時，由于汽車所引發(fā)的交通事故也在不斷增長。根據公安部發(fā)布的2005年全國道路交通事故情況，全國共發(fā)生道路交通事故450254起，造成98738人死亡、469911人受傷，直接財產損失18.8億元。交通安全形勢依然嚴峻。如何有效地防止交通事故的發(fā)生，一直以來都是國內外交通工作者所面臨的重要課題。交通事故的影響因素眾多，歸納起來主要有:人、道路、環(huán)境、車輛和交通流五大因素。交通事故中因人的因素而發(fā)生的事故數占總事故數的約91.8%，其中因駕駛員過失導致的事故數約占事故總數的73.4%。通過對交通事故影響因素的深入剖析發(fā)現，事故的發(fā)生是由于人、道路、環(huán)境、車輛、交通流之間的協調失衡所導致。人作為主體，與事故的產生是一種直接關系，道路、環(huán)境、車輛與交通流通過對人的這種直接影響導致交通事故。

1基于GIS的城市交通安全預警系統(tǒng)

GIS技術概述。GIS(geograph icinfo rm at ion system)的技術優(yōu)勢在于它的混合數據結構和有效的數據集成、獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形創(chuàng)造和可視化表達手段以及地理過程的演化模擬和空間決策支持功能等。GIS的屬性數據是對空間對象屬性的描述，以數據庫的形式存儲， 用戶的大部分操作都是對屬性數據的操作。用戶可將屬性數據顯示在對象位置中并可利用不同的顏色對其進行專題渲染。利用GIS的空間拓撲關系(topo logy)可以直觀的顯示出點、線、面、網等實體之間的關系。而利用GIS的數據查詢功能可以根據用戶需要進行定性、定量的統(tǒng)計值查詢、分類查詢以及范圍查詢等。

GIS預警系統(tǒng)的目的。GIS預警系統(tǒng)其主要目的是根據城市道路交通的特點對交通事故的影響因素進行深入具體的分析，挖掘出事故發(fā)生的機理，從而對城市交通安全進行分析、預測、評價。用戶可通過事故黑點分析評價模型對事故黑點進行成因分析，并可根據其分布狀況確定灰色路段。用戶還可利用GIS的圖層疊置功能，將不同屬性的圖層疊加以更好的顯示黑點位置，黑點周圍環(huán)境以及交通流狀況等。

2系統(tǒng)的功能設計

GIS預警系統(tǒng)分為數據采集與接收子系統(tǒng)、數據分析處理子系統(tǒng)、數據查詢子系統(tǒng)、事故預測與評價子系統(tǒng)、報警與調度子系統(tǒng)。本文利用GIS軟件對交通事故影響因素進行分析并建立事故屬性數據庫，通過對海量數據進行數據挖掘，提取出事故發(fā)生的共有屬性作為今后事故隱患的預警條件。當事故多發(fā)區(qū)檢測到的信息與事故屬性數據庫的匹配結果達到預警要求，則交通管理控制中心預警系統(tǒng)開始工作，通過對事故預警區(qū)域進行有計劃的干預使交通事故的發(fā)生概率降至最低，防患于未然。

2.1數據的采集與調用。交通信息分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息兩類，靜態(tài)信息一般指一段時間內穩(wěn)定不變的信息，如道路的長度、寬度、路面結構、管養(yǎng)單位等。動態(tài)交通信息是指時空上相對變化的信息，如道路交通流信息、交通控制狀態(tài)信息、實時道路交通環(huán)境信息等。不同交通屬性的交通信息獲取方法不同。對于靜態(tài)信息可通過土地管理部門、市政單位、公安交警管理部門等獲取。動態(tài)交通數據獲取手段較多，當前較為常用的方法有GPS衛(wèi)星定位技術、視頻檢測技術、紅外掃描技術等。經前端收集的數據必須進行標準格式轉換存入數據庫， 需在地圖上顯示的要進行地理編碼。

2.2數據的分析處理。數據的處理包括對圖形數據的處理和事故屬性數據庫的編輯。用戶可以對圖形對象進行編輯、修飾及標注等操作。對于事故黑點用戶可以用建立緩沖區(qū)的形式根據事故發(fā)生次數來表示黑點大小，用戶也可用不同的顏色表示不同的事故類型。事故屬性數據庫由事故影響各因素組成，每個影響因素為一個字段用表格的形式存儲，用戶可將每一個影響因素劃分為不同的等級，如將影響因素車劃分為(小型、中型、大型)，然后再將車速劃分為不同的等級，其它因素依次類推建立其相應的等級表格。用路面檢測到的因素信息與事故屬性數據庫中的因素字段值進行數據匹配，匹配過程通過運算數學模型完成，若匹配結果達到了事故預警的臨界值則預警系統(tǒng)進行報警。

2.3查詢系統(tǒng)。GIS預警系統(tǒng)為用戶提供了方便的查詢功能， 用戶可根據不同需要進行空間分析查詢和對屬性數據的專題查詢以及圖-屬互查等。空間分析查詢可以讓用戶直觀的分析圖形的拓撲結構以及緩沖區(qū)分析等。屬性數據查詢使用戶可通過不同的關鍵詞(時間、地點、類型等)調出屬性數據進行統(tǒng)計分析等。圖-屬查詢則將事故屬性直接顯示在地圖上使查詢結果更加直觀。

2.4預測與評價系統(tǒng)。GIS預警系統(tǒng)通過對已發(fā)事故的分析，預測將來一段時間事故發(fā)生的可能性。GIS預警系統(tǒng)通過對大量的事故因素進行分析，采用多元線性回歸模型進行預測。而評價系統(tǒng)主要是安全評價，根據不同的評價指標，系統(tǒng)直接調用數據庫數據進行評價。

2.5報警與調度系統(tǒng)。GIS預警系統(tǒng)將實時信息與事故因素數據庫的匹配結果作為返回值傳遞給報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)根據返回值確定事件狀態(tài)并將事故地點通知交警及救援部門，同時事故地點顯示在路口顯示屏。調度系統(tǒng)可利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)尋找離事故地點最近的巡邏車及救護車，使事故的損失降至最少。當道路的某一點發(fā)生交通事故，GIS預警系統(tǒng)將要完成的一連串動作為:①利用無線定位技術將事故發(fā)生地點進行準確的顯示;②將事故地點告知離事故最近的救援中心;③將事故地點顯示在各路口電子顯示牌上告知駕駛員以防事故發(fā)生點發(fā)生交通阻塞;④將檢測數據存入數據庫并進行分類;⑤根據數據分析事故發(fā)生的原因。

3系統(tǒng)的開發(fā)與利用

GIS交通安全預警系統(tǒng)是基于對地理信息系統(tǒng)軟件Map Info的二次開發(fā)實現的，系統(tǒng)采用Visual C++6.0作為開發(fā)平臺， 以組件式開發(fā)為基本思想將MapX.h和MapX.cpp文件加入到工程中創(chuàng)建MapX控件。根據城市道路網的特點采用拓撲數據結構表達道路之間的相互關系。系統(tǒng)充分利用了Map Info的地圖可視化功能， 使交通安全預警系統(tǒng)成為交管部門防治交通事故的有力手段。對預警系統(tǒng)的開發(fā)主要有以下部分組成。

3.1屬性數據庫的設計。屬性數據庫包括事故統(tǒng)計數據庫和事故因素數據庫，事故統(tǒng)計數據庫為方便用戶進行統(tǒng)計查詢設計，該數據庫通過地理編碼可直接在地圖上顯示，用戶只需點擊地圖上相應的事故黑點相應的事故屬性便可在地圖上顯示。事故因素數據庫為進行實時交通數據的信息匹配和將來交通安全預測與評價設計，事故因素數據庫由各因素表組成。

3.2系統(tǒng)利用。系統(tǒng)建成后，可針對不同城市的交通情況建立數據庫。用戶可根據不同的需要，通過對數據庫的操作便可將城市的交通安全情況在地圖上表示。

4結語

本文通過對交通事故影響因素的分析， 建立了以事故因素為數據庫的交通安全預警系統(tǒng)， 該系統(tǒng)實現了對城市各路段交通流狀況的實時監(jiān)， 并通過預測模型和數據匹配模型對道路安全進行預警分析。由于采用了數據匹配的方式預警使系統(tǒng)的存儲量大大減少，用戶還可通過不斷的更新數據庫使預測模型更加完善。系統(tǒng)在設計過程中難免存在缺憾的地方，只有對系統(tǒng)進行不斷的完善改進，才能使交通安全預警系統(tǒng)造福于民。

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