基于GIS的城市道路交通安全管理系統(tǒng)

陳 宇李 俊韋桃賢

（1.南寧市公安局交通警察支隊(duì)，廣西 南寧 530028；2.廣西海藍(lán)數(shù)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(tǒng)

陳 宇1李 俊2韋桃賢2

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

地理信息系統(tǒng)在30年內(nèi)取得驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。在城市道路交通安全管理上使用GIS系統(tǒng)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(fā)生，使事故對(duì)道路通行的影響最小化，為各級(jí)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(wù)。文章分析了GIS技術(shù)應(yīng)用于城市道路安全管理系統(tǒng)的必要性及優(yōu)點(diǎn)，探討了基于GIS的城市道路安全管理系統(tǒng)的功能、設(shè)計(jì)思路及其開發(fā)的技術(shù)路線。這對(duì)建立實(shí)用的安全管理系統(tǒng)，提高道路安全管理水平及拓寬GIS的應(yīng)用領(lǐng)域具重要的意義。

城市道路交通；安全分析；GIS

1 現(xiàn)狀分析

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(jīng)成為人們生活中的最重要問題之一。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國道路交通事故件數(shù)、受傷人數(shù)、死亡人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失四項(xiàng)指標(biāo)分別達(dá)到了219521起、254075人、65225人和9.3億元人民幣。面對(duì)如此嚴(yán)峻的道路交通安全形勢(shì)，如何才能有效避免交通安全問題已經(jīng)成為一個(gè)重要的課題。

駕駛員的生理和心理狀態(tài)、車輛的性能、道路狀況和設(shè)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(tài)因素和動(dòng)態(tài)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(diǎn)和難點(diǎn)?，F(xiàn)行道路交通安全管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)信息的采集、分析和處理能力很差，無法對(duì)動(dòng)態(tài)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。同時(shí)，與道路交通安全相關(guān)的各功能模塊的集成尚不夠成熟，沒有建立起統(tǒng)一的道路交通安全管理系統(tǒng)。

目前，我國缺乏先進(jìn)的現(xiàn)代化交通控制手段和安全管理、事故檢測(cè)和處理系統(tǒng)?，F(xiàn)在大多數(shù)城市的道路交通管理中大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無法發(fā)揮其在分析預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)控制等方面的作用。地理信息系統(tǒng)(GIS)是一組具有圖形數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)管理、檢索、模型運(yùn)算和多種輸出功能的軟件，它可以將空間數(shù)據(jù)和交通管理中各種屬性數(shù)據(jù)結(jié)合起來的特性，提供直觀的查詢統(tǒng)計(jì)界面，并進(jìn)行事故分析預(yù)測(cè)、提供交通控制指令等強(qiáng)大功能。應(yīng)用GIS綜合開發(fā)和實(shí)現(xiàn)基于GIS的城市道路交通安全系統(tǒng)，可以為交通指揮和事故管理部門提供一個(gè)卓有成效的管理平臺(tái)，為提升交通指揮部門的管理業(yè)務(wù)水平起到積極的意義。

2 城市交通的特點(diǎn)

2.1 行人、非機(jī)動(dòng)車多

人口密度高是城市的特點(diǎn)，特別是在上班和下班的交通高峰時(shí)段，道路擁擠異常。

個(gè)別行人的交通安全意識(shí)差，對(duì)于交通法規(guī)觀念淡薄，經(jīng)常交通違章。在無安全防護(hù)設(shè)施的路段和無交通信號(hào)、無交警指揮的交叉路口處，經(jīng)常會(huì)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(fā)生。

2.2 機(jī)動(dòng)車多

現(xiàn)在我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各種車輛如私家車、辦公用車、公共汽車、出租車的數(shù)量迅猛增長，城市道路負(fù)擔(dān)越來越重，擁堵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。特別是在大中城市，每天上下班都是堵車的。

再加上個(gè)別機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)私煌ㄒ庾R(shí)差，無視交通法規(guī)，行駛無規(guī)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(jī)動(dòng)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(fā)生事故。

2.3 道路擁擠

道路是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，雖然隨著城市的發(fā)展，有關(guān)部門對(duì)道路進(jìn)行了大量的建設(shè)和改造。但是由于各種原因，城市的道路狀況并不能適應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展的需要。城市交通發(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。此外，縣級(jí)城鎮(zhèn)道路，交通信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)施不完善，交通網(wǎng)絡(luò)布局不合理，占道擺攤和違章建筑也降低了現(xiàn)有道路的利用率。

2.4 交通設(shè)施完善

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

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1 軟件結(jié)構(gòu)

基于GIS的城市道路交通安全管理系統(tǒng)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(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)；

（4）交通事故的管理模塊；

（5）交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊。

圖1 軟件結(jié)構(gòu)

3.1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

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(fā)生的照片和影音信息。系統(tǒng)運(yùn)行有一定事件后，交通事故的數(shù)據(jù)量非常大，文件的存儲(chǔ)和檢索的性能將會(huì)大大降低。為提高文件存儲(chǔ)和檢索性能，必須有一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)模塊對(duì)文件進(jìn)行處理。

圖2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

3.2 系統(tǒng)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(jìn)展，其中之一就是將地理信息系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用到城市道路交通安全管理中。地理信息系統(tǒng)（GIS）是由計(jì)算機(jī)軟硬件和地理信息數(shù)據(jù)組成，可以有效地維護(hù)、分析及顯示所需格式地理信息的綜合信息系統(tǒng)。城市道路交通GIS應(yīng)是道路交通安全管理的有力武器，它不僅能為各級(jí)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(wù)，同時(shí)還能為工程技術(shù)人員分析事故提供多一種手段。

3.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)具有道路交通設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入與管理功能，在地圖上進(jìn)行操作，相比以往的文字列表型信息更直觀、更方便?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括：

（1）路網(wǎng)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(shí)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(shù)量、車道限速和車道寬度、道路占用情況。

（3）交通設(shè)施信息。包括交通指揮崗?fù)?、交通信?hào)燈和交通標(biāo)志的信息。公共汽車、地鐵車站的位置，測(cè)速雷達(dá)、監(jiān)控?cái)z像頭等數(shù)據(jù)采集設(shè)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(shù)據(jù)和相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)都可在GIS系統(tǒng)地圖上進(jìn)行條件查詢，并可以餅圖、直方圖、曲線圖等直觀的圖形報(bào)表顯示出來，圖形顯示可任意放大縮小。對(duì)記錄事故的照片、影像也可以進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索和播放，更全面的記錄事故的發(fā)生和結(jié)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(shù)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(tǒng)計(jì)分析

本功能遵照公安部的統(tǒng)計(jì)規(guī)范進(jìn)行事故統(tǒng)計(jì)的設(shè)計(jì)，并加入事故預(yù)測(cè)功能。報(bào)表功能分為定期報(bào)表和特殊報(bào)表功能，定期報(bào)表可采用表格形式或地圖形式。有關(guān)部門的管理者能夠通過這些報(bào)表更全面地了解本地區(qū)或是某一區(qū)域交通事故發(fā)生的概率和頻率。特殊報(bào)表通常是應(yīng)某一特殊要求而生，快速生成所需要的報(bào)表的功能。

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

（2）統(tǒng)計(jì)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(duì)比。系統(tǒng)提供一定時(shí)間段內(nèi)的道路交通事故數(shù)據(jù)對(duì)比功能（同比、環(huán)比），通過GIS地圖直觀顯示多發(fā)點(diǎn)的分布情況及變化趨勢(shì)。

（4）事故多發(fā)地點(diǎn)段分析。系統(tǒng)通過運(yùn)用OLP技術(shù)，設(shè)定“事故數(shù)量”、“受傷人數(shù)”、“死亡人數(shù)”、“經(jīng)濟(jì)損失”等，實(shí)現(xiàn)33大類60個(gè)子項(xiàng)共計(jì)93項(xiàng)事故因素進(jìn)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(shù)據(jù)支持。

（5）預(yù)警功能。以系統(tǒng)中的事故數(shù)據(jù)分析事故的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)出事故多發(fā)地段的分布情況，在電子地圖上直觀地顯示和表現(xiàn)各個(gè)預(yù)警點(diǎn)的分布狀態(tài)。

（6）趨勢(shì)分析功能。使用時(shí)間序列算法，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析某個(gè)區(qū)域、某條道路未來事故發(fā)生的趨勢(shì)，為領(lǐng)導(dǎo)層提供決策支持。

3.2.4 事故預(yù)防

想要預(yù)防事故的發(fā)生，必須對(duì)未來將要發(fā)生的事故作出預(yù)測(cè)，分析未來事故的危險(xiǎn)程度和發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)事故黑點(diǎn)，并給出應(yīng)采取的防治措施。交通事故黑點(diǎn)地段，又稱交通事故多發(fā)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(huì)成為事故黑點(diǎn)，它的交通事故發(fā)生規(guī)律和發(fā)生機(jī)理，以便制定安全對(duì)策。這種角度的分析則需要更多的地理因素信息信息和環(huán)境因素信息，所以簡單的數(shù)據(jù)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(jìn)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(diǎn)歸類，總結(jié)出事故發(fā)生的主要因素。抓住主要矛盾，制定解決方案，從根本上預(yù)防交通事故的發(fā)生。

利用大量已有的數(shù)據(jù)對(duì)事故黑點(diǎn)進(jìn)行交通安全分析，基于地理信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)、分析、地圖可視化顯示以及輔助事故預(yù)案的制定是先進(jìn)的城市道路交通安全管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)和道路交通事故預(yù)防的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)用戶和權(quán)限管理，不同權(quán)限級(jí)別的用戶，只能查看或維護(hù)其所管理的區(qū)域的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)域管理到人，分工管理。

系統(tǒng)日志管理，記錄系統(tǒng)中硬件、軟件和系統(tǒng)問題的信息，同時(shí)還可以監(jiān)視系統(tǒng)中發(fā)生的事件。

3.2.6 系統(tǒng)接口

系統(tǒng)預(yù)留接口，與相關(guān)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、公安交警快報(bào)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交換和信息共享。接入交通監(jiān)控系統(tǒng)，獲得實(shí)時(shí)道路交通信息。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在，我國GIS已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，在很多大中型城市中，應(yīng)用于道路交通安全的地理信息系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用推廣階段?；诔鞘械缆方煌ò踩到y(tǒng)按照事故四項(xiàng)指數(shù)作為排查的數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，自動(dòng)化地進(jìn)行分析和排查，將道路交通事故不同指標(biāo)下的道路事故多發(fā)點(diǎn)段標(biāo)注在GIS的電子地圖上，可以直觀將事故變化趨勢(shì)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(fā)展，一個(gè)全方位發(fā)揮作用、準(zhǔn)確、高效的城市道路交通安全管理系統(tǒng)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(tǒng)建立實(shí)用的安全管理系統(tǒng)對(duì)提高道路安全管理水平及拓寬地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域具重要的意義。

[1] 嚴(yán)海,楊天軍,關(guān)宏志.城市道路交通安全管理決策支持系統(tǒng)[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(2):84-88.

[2] 中國救援網(wǎng) 中國歷年道路交通安全事故統(tǒng)計(jì)(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(duì)助理工程師，從事智能交通工作。