基于GIS 的公路安全信息管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用

李柳林 李玉萍 汪金花

(1.河北省唐山市交通運(yùn)輸局工程處，河北唐山 063000;2.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山 063009)

道路交通不僅是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的重要保障，而且直接關(guān)系到每一個公民的切身利益。因此，國家交通運(yùn)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(shù)字化管理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工管理成為交通安全管理研究的重要內(nèi)容，道路安全GIS系統(tǒng)成為交通安全管理研究的主攻方向。本文從GIS的角度出發(fā)研究城市道路交通安全管理系統(tǒng)主要框架和功能需求，并進(jìn)行系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計。

1 系統(tǒng)開發(fā)方式與研究框架

系統(tǒng)選用B/S架構(gòu)，經(jīng)過軟件系統(tǒng)的需求分析，結(jié)合道路交通安全信息管理系統(tǒng)的總體規(guī)劃，以唐山市道路交通相關(guān)數(shù)據(jù)為系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合國家道路等級劃分?jǐn)?shù)據(jù)、唐山市遙感影像、唐山市道路劃分?jǐn)?shù)據(jù)，構(gòu)建一個適用于唐山市的公路安全信息管理GIS平臺。系統(tǒng)的研究框架如圖1所示。從唐山市區(qū)基礎(chǔ)紙質(zhì)地形圖、遙感影像數(shù)據(jù)出發(fā)，結(jié)合唐山市行政區(qū)、道路、橋梁等城市劃分?jǐn)?shù)據(jù)以及實(shí)地測量數(shù)據(jù)，經(jīng)ArcGIS軟件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立系統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫。

圖1 系統(tǒng)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(shù)據(jù)的檢索功能，系統(tǒng)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(jìn)行相應(yīng)的緩沖分析和最短路徑分析，為相關(guān)部門提供決策支持。根據(jù)GIS的公路安全信息管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，對其功能和性能進(jìn)行歸納和分類，可分為以下幾個功能模塊，見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3 系統(tǒng)部分功能實(shí)現(xiàn)

1)空間分析功能。基于GIS的唐山市公路安全信息管理系統(tǒng)能夠分析不同等級道路維修對周圍居民及其他附屬設(shè)施的影響情況，從而為人們的出行提供選擇依據(jù)。同時，在道路發(fā)生交通事故情況下，能夠?qū)煌ㄊ鹿庶c(diǎn)及事故周邊道路影響范圍和程度進(jìn)行緩沖區(qū)分析，對道路交通事故傷亡人員進(jìn)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(qū)域以及目的地區(qū)的路網(wǎng)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(tǒng)平臺了解城市中某一路段處于維修狀態(tài)下對周圍路段的影響程度及范圍。

2)安全評價功能實(shí)現(xiàn)。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(jī)動車—公路周邊環(huán)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(biāo)志之一。針對一段公路路段，假設(shè)受到公路運(yùn)營管理人員的重視，同時，管理該路段的相關(guān)職能部門能力較強(qiáng)，該路段的人—機(jī)動車—公路周邊環(huán)境條件隨即會不斷得到改善，交通事故的發(fā)生率以及事故的傷亡程度也就自然降低。反之，假設(shè)該路段不受相關(guān)公路管理職能部門的關(guān)注與重視，即相關(guān)的公路安全管理的職能部門形同虛設(shè)，那么人—機(jī)動車—公路周邊環(huán)境條件將慢慢惡劣，導(dǎo)致該路段事故頻發(fā)并帶來嚴(yán)重的事故傷亡后果。因此，將相關(guān)職能部門的領(lǐng)導(dǎo)安全意識(KL)與部門管理工作能力(KA)、路段駕駛員素質(zhì)(KR)、車輛的條件(KS)、路段交通安全環(huán)境條件(KG)、路段年度交通事故情況(KP)、產(chǎn)業(yè)(行業(yè))相對穩(wěn)定性(λ1)、相對安全系數(shù)(λ2)等因素劃分為1個～9個等級，按上述理論，構(gòu)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(jù)如表1，表2所示，領(lǐng)導(dǎo)安全意識的強(qiáng)弱、對道路安全的關(guān)心程度以及貫徹落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)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(shí)施、推行現(xiàn)代安全管理等情況直接關(guān)系城市公路的安全狀況。

表1 相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)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(shù)確定的基礎(chǔ)上，依據(jù)參數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評價并由安全評價模型進(jìn)行道路的安全性評價，得到評價結(jié)果D，并依據(jù)安全性指標(biāo)進(jìn)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(tǒng)平臺利用道路信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫提供的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和交通特征數(shù)據(jù)，結(jié)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(shè)計指標(biāo)、運(yùn)營管理、基礎(chǔ)設(shè)施安全現(xiàn)狀等方面有針對性地實(shí)施安全性評價，并在GIS平臺上對各單項(xiàng)評價結(jié)果進(jìn)行圖形化展示。系統(tǒng)安全評價首先進(jìn)行計算模型參數(shù)的設(shè)置(見圖3)。

表3 安全性評價指標(biāo)

圖3 安全評價參數(shù)設(shè)置及評價結(jié)果顯示

參數(shù)設(shè)置成功后，系統(tǒng)依據(jù)道路安全評價模型(見公式(1))進(jìn)行安全等級計算，得到所選道路的安全等級，并依據(jù)安全性評價指標(biāo)做出評價(見表2)，為相關(guān)行政部門提供決策支持，進(jìn)行相應(yīng)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(jié)語

GIS技術(shù)是現(xiàn)代城市交通安全管理研究的重要手段。依據(jù)交通管理目的不同，GIS在交通管理研究領(lǐng)域也有所差異。本文從交通地理信息系統(tǒng)(GIS-T)和公路安全相結(jié)合的角度出發(fā)，建立了唐山市區(qū)域公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，提高區(qū)域公路管理工作的信息化水平。在C#.NET的環(huán)境下采用ArcGIS Engine組件進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)建了唐山市公路安全信息管理GIS平臺，實(shí)現(xiàn)對公路建設(shè)和管理的動態(tài)化。為道路交通安全進(jìn)行宏觀管理、分析決策、實(shí)時了解路網(wǎng)狀況等提供多要素、多層次、多功能的服務(wù)，為用戶提供全方位、可視化的信息服務(wù)，能及時、便捷地更新和反映道路各項(xiàng)信息，分析路網(wǎng)狀況，提高了交通部門對道路安全管理的現(xiàn)代化與決策的科學(xué)化，對城市公路的管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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