可視化GIS技術(shù)在危險品運輸中的應用

王小丹 （長江工程職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢 430212）

可視化GIS技術(shù)在危險品運輸中的應用

王小丹 （長江工程職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢 430212）

近年來危險品運輸事故頻頻發(fā)生，除了加強安全意識，人們也在積極尋找解決方法。另一方面物流信息技術(shù)在物流運輸中的應用越來越廣泛和深入，將危險品運輸?shù)男畔h(huán)境與GIS相結(jié)合，利用GIS強大的空間信息分析能力，處理運輸中產(chǎn)生的大量地理信息，加強對物流運輸過程的監(jiān)管，評估危險品道路運輸風險，為危險品道路運輸提供決策參考依據(jù)。

可視化；GIS；危險品運輸

0 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計：2015年，全國危險貨物道路運輸量約10億噸，危險貨物道路運輸企業(yè)約1.1萬戶，從業(yè)人員約120萬人，運輸車輛約31萬輛。但與危險品物流快速發(fā)展如影相隨的，還有層出不窮的危險品道路運輸安全事故。這些安全事故暴露了危險貨物道路運輸行業(yè)存在以下問題：（1）缺乏專業(yè)化監(jiān)管隊伍和手段；（2） 各部門之間協(xié)同監(jiān)管能力有待提升；（3）部分運輸企業(yè)安全管理能力較弱，人員管理、車輛裝備管理、運輸路線管理及貨物安全管理等缺乏系統(tǒng)規(guī)章制度。將GIS技術(shù)引入到危險品物流運輸中，可以大大加強對物流運輸過程的全面監(jiān)控和管理，實現(xiàn)高效、安全的物流運輸服務。

GIS是Geographical Information System的英文縮寫，是一門集地理科學、空間科學、環(huán)境科學、計算機科學技術(shù)、信息科學和管理科學為一體的綜合性、結(jié)合型學科，通俗地講GIS就是利用計算機來管理空間資料與非空間資料的系統(tǒng)。所謂空間資料是指客觀存在于地面的地理數(shù)據(jù)資料，例如火車站、公園、公路、橋梁、河流、湖泊、行政區(qū)域。而非空間資料，又稱屬性資料，則為與這些地理資料相關(guān)的屬性，如行政區(qū)人口、土地所有人等。人類大部分的社會活動都與地理空間位置有關(guān)，GIS作為一門處理與地理信息有關(guān)的學科和技術(shù)，能夠獲取、儲存、操作和分析地理空間數(shù)據(jù)，并能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在地理圖形中顯示，GIS用于輔助規(guī)劃，利用其空間信息處理與分析功能，可以充分為專業(yè)應用系統(tǒng)提供決策信息。

地理數(shù)據(jù)作為圖形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量規(guī)模已相當龐大，若涉及人類活動的各種信息，如文字、地圖、影像、圖片等，所涉及的數(shù)據(jù)量將成指數(shù)級增長。一個GIS系統(tǒng)往往涉及某一區(qū)域乃至全球的地理信息的采集、存儲、查詢、分析，并且地表時刻都在變化，而且這些變化具有嚴格的時間先后順序，GIS系統(tǒng)記錄這些活動不僅保證這些活動準確性，還要準確記錄時間先后順序。本文運用GIS先進的空間分析及可視化功能建立面向城區(qū)危險品運輸全過程的安全管控系統(tǒng)，確保危險品運輸?shù)陌踩?/p>

1 GIS應用于物流運輸?shù)膬?yōu)勢

GIS已經(jīng)越來越普遍應用于一些專業(yè)領域。除用于地質(zhì)、氣象、測繪、海洋等地理學科，其他行業(yè)如城市管理、經(jīng)濟統(tǒng)計與分析等也有應用。表面來看GIS技術(shù)與物流是兩個不相關(guān)的研究領域，實際上，產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的過程中各個環(huán)節(jié)，GIS都可以給予必要的支持。所有的物流運輸空間基礎設施和地理空間都有關(guān)聯(lián)，物流運輸過程中會產(chǎn)生大量有關(guān)地理的信息。GIS技術(shù)應用于物流領域，主要利用GIS強大的數(shù)據(jù)管理能力來提升物流分析技術(shù)。完整的物流分析技術(shù)能夠有效解決貨物分配路徑問題，優(yōu)化車輛運輸路線；以區(qū)域物流量的多少設置合理的分銷點，達到資源配置合理化；同時結(jié)合GPS、RFID等物流技術(shù)對整個物流過程實現(xiàn)空間網(wǎng)絡分析，對貨物實現(xiàn)動態(tài)跟蹤與管理[1]。

可視化是一種計算方法，它將符號或者數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的幾何圖形，便于研究人員觀察其模擬和計算過程?？梢暬怯脕斫忉屳斎氲接嬎銠C中的圖像數(shù)據(jù)，并從復雜的多維數(shù)據(jù)中生成圖像的一種工具。采用GIS建立的物流管理系統(tǒng)主要的特點就是在GIS的可視化環(huán)境中對企業(yè)的物流進行可視化、實時動態(tài)管理，包含時間動態(tài)和空間動態(tài)[2]。

與單純的數(shù)據(jù)庫以及CAD技術(shù)相比，GIS應用于物流管理具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢：

（1）圖形顯示輸出上的優(yōu)勢。GIS提供良好的圖形展示界面，除了CAD的顯示、出圖功能以外，也能根據(jù)屬性資料做不同的主題展示，將圖形根據(jù)需要任意縮放。此外，GIS制圖可以解決傳統(tǒng)單一主題疊合問題，將統(tǒng)一坐標系下的不同主題有效疊合。

（2） 分析功能上的優(yōu)勢。CAD等繪圖軟件著重于圖形的繪制，不具備圖形特征的相關(guān)屬性內(nèi)容，分析功能缺乏。一般的統(tǒng)計軟件雖能處理大量的統(tǒng)計資料，但缺乏處理圖形的能力。只有GIS能夠?qū)烧哂袡C結(jié)合，使得圖形資料能夠靈活應用，任意疊合、分割、截取和統(tǒng)計分析。而且GIS的空間分析功能能夠?qū)c、線、面做不同的空間分析，獲取相關(guān)信息。在物流的最短路徑分析、配送區(qū)域分割中具有獨特作用。強大的空間分析能力是GIS與其他制圖軟件最大的區(qū)別。

（3）模型模擬上的優(yōu)勢。GIS能夠根據(jù)不同的模型在可視化的操作界面下模擬目標物體發(fā)展過程。

2 GIS在危險品貨物運輸中的應用

傳統(tǒng)運輸路徑規(guī)劃只考慮運輸費用時間成本最小化，危險化學品運輸考慮風險最小化。GIS可以輔助管理者在風險最小化的條件下進行決策，包括確定事故影響范圍、醫(yī)院和消防站數(shù)量和位置從而做出救援最佳路線，并通過車輛管理子系統(tǒng)實現(xiàn)事故救援的車輛調(diào)動，評估危險化學品運輸事故的等級及預測擴散范圍，迅速制定附近人員疏散方案。

2.1 科學決策救助站的分布

傳統(tǒng)的選址算法大都通過數(shù)學模型經(jīng)一系列的計算后得出設施點位置，選址前提要求理想化，缺乏空間數(shù)據(jù)的支持，在一定程度上降低了選址的科學性。利用GIS的空間分析功能，綜合考慮各種影響因素來確定若干備選點，然后根據(jù)實際情況，考慮備選點的成本因素和非成本因素，如需求、交通設施、成本、環(huán)境等經(jīng)濟、社會、自然因素，確定救助點的數(shù)量、容量、用地規(guī)模、輻射范圍和服務水平等，這樣的選址結(jié)果彌補了數(shù)學模型的不足，更能符合實際要求。

2.2 加快事故救援響應速度

目前城市中的公安、消防、交警、衛(wèi)生、環(huán)保等應急救援機構(gòu)是獨立運作的，沒有統(tǒng)一的資源共享機制，也就是說，一旦發(fā)生事故，各部門先收集信息，若需其他部門配合需報告政府部門等待行動的指令，顯然這種模式效率很低。如果采用GIS，首先建立一個數(shù)據(jù)庫，把道路屬性、公安消防、衛(wèi)生環(huán)保等信息錄入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各部門之間的實時溝通和信息資源的充分共享[3]。

2.3 預測事故演變，及時疏散人群

由于危險品性質(zhì)特殊，運輸事故發(fā)生之后受風向、天氣、地貌和周圍物質(zhì)的影響往往伴隨著次級事故，如爆炸、火災、污染等，有害氣體會在空氣中擴散，有害物質(zhì)會進入河流，對周邊人居環(huán)境造成極大影響，GIS緩沖區(qū)分析不僅可以做到預測事故演變與擴散范圍，還可以計算擴散時間，爭取在安全時間有效疏散可能擴散區(qū)域、方向內(nèi)的人群。

2.4 最佳救助路徑?jīng)Q策

事故救援和人員疏散都涉及到最佳路徑問題。救助路徑的確定需要獲取作業(yè)區(qū)域道路運輸網(wǎng)絡圖、作業(yè)區(qū)域房屋建筑設施分布圖、救助站地理位置信息。例如ArcGIS的ArcMap具有地理網(wǎng)絡分析功能，可通過選擇起點和終點來實現(xiàn)最佳路徑的選擇，從電子地圖中選擇距離最近、到達時間最短的最優(yōu)救助站，將其設為起點，將事故地點設為終點，可自動生成最佳救助路徑。除此之外，還應考慮交通道路的擁堵情況，需要從交通管理部門獲取實時數(shù)據(jù)。

2.5 預測事故發(fā)生概率、回避事故高發(fā)路段

把主要交通網(wǎng)絡圖、人口分布圖、房屋建筑設施分布圖等輸入數(shù)據(jù)庫，通過歷史事故率統(tǒng)計數(shù)據(jù)和GIS軟件的緩沖區(qū)分析功能，從而分析預測事故發(fā)生概率、及事故救援能力影響區(qū)域，實現(xiàn)對危險品運輸?shù)娘L險分析，為路徑的優(yōu)化選擇提供依據(jù)，避開高事故率和人口密集路段。危險化學品的運輸路徑往往會經(jīng)過不同人口密度區(qū)域，如郊區(qū)、鄉(xiāng)村人口密度低，學校、醫(yī)院等人口密度高，那么在做決策時可考慮關(guān)閉高風險道路來達到降低運輸風險的目的[4]。

2.6 車輛管理系統(tǒng)

管理企業(yè)的所有車輛，如車型、車輛的車牌號、車載終端號、數(shù)量、年限等信息，車輛添加、維修、報廢，要及時更新車輛相關(guān)信息，對應車輛的駕駛員的健康狀況、駕齡、資質(zhì)、聯(lián)系方式等信息，還有運輸?shù)奈ｋU化學品種類、性質(zhì)、重量、特別注意事項等信息也要及時錄入[5]，這樣可以實現(xiàn)以下目的：

（1） 車輛定位

利用GPS進行定位，在地圖上實時顯示車輛實際位置，并對車輛提供導航服務，同時查詢車輛的狀態(tài)，對車輛進行合理調(diào)度。車輛定位成功后，可以選擇要查看的歷史軌跡，動態(tài)播放行駛過程。

（2） 車輛跟蹤

與GPS、RFID技術(shù)結(jié)合，實時掌握車上貨物情況。車載終端實時采集車輛及貨物的實時數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控與調(diào)度中心子系統(tǒng)。運輸車輛在途中遭遇突發(fā)事件，可通過數(shù)據(jù)采集入口，輸入報警信息，請求做出調(diào)度指示。車載終端可以查詢附近的車輛，與附近的車輛進行通訊，協(xié)作完成運輸任務。

[1]孟祥妹.基于GIS-T道路危險品運輸風險分析及選線關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連：大連交通大學（碩士學位論文），2013.

[2]林興志.交通物流GIS路網(wǎng)可視化管理研究[J].大眾科技，2016(12):6-8.

[3]王洪德，孟祥妹.基于GIS的城區(qū)危險品運輸可視化管控系統(tǒng)研究[J].安全與環(huán)境學報，2012(3):200-203.

[4]韓小剛.基于GIS的危險化學品道路運輸管理研究[D].上海：華東理工大學（碩士學位論文），2013.

[5]王建.面向公路物流運輸企業(yè)的GIS監(jiān)管系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].北京：中國科學院（碩士學位論文），2015.

The Application of Visual GIS Technology in the Transportation of Dangerous Goods

WANG Xiaodan (Changjiang Institute of Technology,Wuhan 430212,China)

In recent years,dangerous goods transportation accidents occur frequently,in addition to strengthening safety awareness,people are actively looking for solutions.On the other hand,the application of logistics information technology in logistics transportation is more and more extensive and indepth,combining the information environment with GIS,using the ability of analysis,handling the large amount of geographic information during transportation,strengthening the supervision of the logistics transportation process,evaluating the ris of dangerous goods transportion,providing reference for decision of dangerous goods transportion.

visualization;GIS;carriage of dangerous goods

F253.9

A

1002-3100(2017)12-0049-02

2017-09-28

王小丹（1988-），女，江西吉安人，長江工程職業(yè)技術(shù)學院管理系，講師，碩士，研究方向：物流教學。