基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測預警系統(tǒng)研究

初彥龍

（遼寧警察學院 治安管理系， 遼寧 大連 116036）

基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測預警系統(tǒng)研究

初彥龍

（遼寧警察學院 治安管理系， 遼寧 大連 116036）

道路交通安全是道路交通的首要任務和終極目標，天氣情況對道路交通安全威脅巨大，已經(jīng)成為威脅道路安全運營的最大非人為因素。不利氣象條件對人、車、路組成的道路交通系統(tǒng)有相當大的影響，蘊藏著眾多交通事故隱患，甚至引發(fā)重特大交通事故。以交通信息科技手段增強交通參與者的安全預警，建立道路交通氣象環(huán)境預警體系顯得尤為重要。文章通過對大連市的幾條主要道路進行氣象監(jiān)測，建立道路交通氣象監(jiān)測預警系統(tǒng)，大大減少惡劣氣象下交通事故發(fā)生的概率。

地理信息系統(tǒng)；道路交通；氣象監(jiān)測預警

一、引 言

道路交通安全是交通管理的終極目標，雨雪等天氣條件影響著道路出行者的安全，成為國家經(jīng)濟建設和發(fā)展的很大障礙。建立道路交通氣象GIS系統(tǒng)變得非常必要，系統(tǒng)能夠?qū)Φ缆返臍庀蟓h(huán)境進行分析查詢，并可以對歷史時段天氣情況形成歷史曲線，可以及時了解出行者目的區(qū)域的天氣情況，并提前采取及時應對對策，盡量減少道路交通事故。本研究是道路交通與氣象相結(jié)合的GIS平臺，要求道路運輸部門和氣象部門合作提供相關數(shù)據(jù)，系統(tǒng)功能向出行者免費開放，使出行公眾及時了解道路交通的天氣情況。

二、當前道路交通氣象預警研究的現(xiàn)狀分析

（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)當前對城市道路交通氣象的研究仍處在起步階段，道路交通氣象方面的研究仍舊比較少，與發(fā)達國家相比還有很大差距，有關惡劣氣象條件對城市道路交通安全的影響研究更是少之又少。

上世紀末，我國氣象、交通等部門先后在上海、安徽、江蘇等省市展開了公路交通氣象監(jiān)測站試點建設，在華東高速公路沿線建成一些能見度氣象監(jiān)測站，2006年以后，京、津、寧、冀、陜、贛等省份也陸續(xù)建立高速公路沿線氣象站，國內(nèi)公路交通氣象研究的發(fā)展進入了快速發(fā)展階段。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)和計算機技術發(fā)展,國內(nèi)道路交通基礎設施不斷發(fā)展和完善，交通氣象預報服務產(chǎn)品的精細化需求也逐步增大。

（二）國外現(xiàn)狀

歐洲、日本、美國、等發(fā)達國家，已經(jīng)建立了完善的高速公路網(wǎng)和道路氣象信息系統(tǒng)（Road Weather Information System，RWIS），同時具備多要素自動氣象監(jiān)測路網(wǎng)，深入研究公路氣象，同時有相關的轉(zhuǎn)化成果。在英國，在一些道路交通事故多發(fā)的危險路段也進行氣象監(jiān)測，對公路沿線有暴風雨的區(qū)域及時發(fā)布警報。結(jié)果顯示,氣象雷達網(wǎng)覆蓋區(qū)道路交通事故的發(fā)生率顯著減少。而在美國,也早先已經(jīng)研發(fā)了道路氣象預報系統(tǒng), 各州還根據(jù)道路條件進行道路路面的溫度等實時數(shù)據(jù)預報，通過網(wǎng)站發(fā)布道路實時與預報信息，各州也相繼建立了各自的道路氣象監(jiān)測預報系統(tǒng)。

三、交通氣象預警系統(tǒng)的研究意義及功能

（一）研究的意義

縱觀我國交通總體現(xiàn)況而言，道路資源緊張、交通擁堵的狀況沒有得到根本的改觀，遇特殊氣象情況下道路交通急劇惡化等。惡劣的氣象環(huán)境要素對道路交通有嚴重的影響，隱藏著很大交通事故隱患，甚至會引發(fā)重特大交通事故。道路交通對氣象環(huán)境條件非常敏感，已經(jīng)成為威脅道路交通安全最大的非人為因素。同時，不利的氣象條件給道路交通事故的救援和交通安全管制也增加了很大的難度。進行道路交通氣象環(huán)境預警系統(tǒng)的研究意義重大，主要有：

1.有利于提升城市道路交通安全等級。公安交通管理部門有必要在道路的關鍵地點合理規(guī)劃布設氣象站，創(chuàng)建道路氣象信息預警和服務系統(tǒng)，通過對氣象站數(shù)據(jù)采集、整合、處理，及時采取有針對性的管理措施，在不利的氣象條件下，使道路交通安全等級大大提高。

2.有利于建立完善城市道路交通安全預警機制。我國道路交通的基礎設施發(fā)展較晚，但是近年來的發(fā)展迅速，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展、對交通氣象需求的不斷擴大，交通氣象系統(tǒng)建設可以借鑒歐美的經(jīng)驗，盡快使交通氣象信息服務滲透到社會各個方面，更好地完善城市道路交通安全預警機制。

3.有利于建設智慧城市智能交通整體體系。智能交通是“智慧城市”的一個主要組成部分，是當前機動車保有量急劇增加條件下解決道路交通擁堵的最本質(zhì)辦法。交通運輸部已經(jīng)將建設智慧交通納入國家最高層面的設計任務，建設綜合智能交通運輸體系，實現(xiàn)城市交通基礎設施的智能化。智慧城市離不開智慧交通，智慧交通引領智慧城市。

（二）道路交通氣象監(jiān)測預警系統(tǒng)的功能

財產(chǎn)損失、傷亡事故以及天氣災害已成為社會焦點，為了確保交通安全，高效，快速，迫切需要全面，多功能，智能化的道路天氣保護，系統(tǒng)的開發(fā)應具有以下功能特點：

（1）基于 GIS技術，省、市、縣行政區(qū)域數(shù)據(jù)作為背景層，高速公路，國道，城市道路數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場天氣監(jiān)測，預報和預警服務重要查詢層次顯示；

（2）能夠?qū)庀笮畔ⅰ⒉樵冃畔崟r顯示和統(tǒng)計；

（3）預警提示系統(tǒng)，惡劣天氣下指定路段自動報警；

（4）采用 GIS技術和氣象災害預防措施，完成不同出行者服務產(chǎn)品智能配送的預測和預警產(chǎn)品；

（5）使用管理權(quán)限，實現(xiàn)不同出行者有不同的瀏覽服務產(chǎn)品；

（6）通過添加基本信息實現(xiàn)對象服務，增加道路天氣監(jiān)測站，增強容量擴張。

四、基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測預警系統(tǒng)的方案設計

（一）系統(tǒng)的主要功能

本項目選擇交通氣象站觀測要素中的 8種對交通行車安全高影響的氣象及路面監(jiān)測要素：降雨量、風力、溫度、濕度、能見度、天氣現(xiàn)象、路面溫度和路面狀況，進行有針對性的研究設計。在功能上，實現(xiàn)監(jiān)測顯示查詢功能、預警功能、監(jiān)測報警功能、基于GIS平臺的數(shù)據(jù)展示等四大內(nèi)容。

實現(xiàn)城市重要道路等道路沿線交通氣象監(jiān)測信息的實時調(diào)用、不同級別種類預警顯示、時間演變顯示、數(shù)據(jù)查詢、預報預警信息調(diào)用等功能，將直觀的、快捷的交通氣象監(jiān)測服務信息發(fā)送給出行者，使之能夠及時了解出行路線動態(tài)情況，安全出行，降低事故發(fā)生率。

研究基于道路視頻的氣象能見度、降水預警檢測方法，通過道路視頻攝像機，實時獲取相關區(qū)域的氣象能見度和降水發(fā)生情況預警信息。

建設城市道路氣象觀測點和道路氣象數(shù)據(jù)分析預警，對影響重要道路通行條件的氣象因素及時掌控，為道路交通組織的指揮決策提供依據(jù)，并將數(shù)據(jù)與其他部門共享和向公眾發(fā)布，這是本項目的主要研究內(nèi)容。

（二）系統(tǒng)的實施方案

本系統(tǒng)是一個主要利用交通氣象地面觀測站數(shù)據(jù)資料、基礎地理信息數(shù)據(jù)和預報預警信息，基于GIS開發(fā)的道路交通氣象監(jiān)測預報、實時顯示的平臺系統(tǒng)。系統(tǒng)著力實現(xiàn)城市區(qū)內(nèi)重要道路沿線的氣象、路面要素信息在GIS場景下的實時調(diào)用、不同級別種類的顯示、時間變化趨勢顯示、數(shù)據(jù)的分析查詢、預報預警信息保存等功能，將直觀、便捷的交通氣象監(jiān)測服務信息提供給交通管理者，將道路道路氣象信息服務提供給交通出行者。

系統(tǒng)采用層次化的設計思路，基于SuperMap Objects.NET組件式 GIS平臺來開發(fā)，以Microsoft Visual C#2012為主要開發(fā)語言，選擇B/S結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的總體框架自下而上由基礎設施層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)訪問層、應用支撐層和應用服務層5部分組成，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)的總體框圖

基于GIS的交通氣象環(huán)境預警，并對城市道路交通出行者公布共享。隨著計算機的發(fā)展和普及，GIS的應用讓人們的生活出行、路線規(guī)劃都發(fā)生很大變化。對城市居民出行線路的氣象環(huán)境預測，對交通出行提供安全、舒適、便利的服務。系統(tǒng)研究的技術原理如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)研究技術圖

五、結(jié) 論

雖然高速公路氣象監(jiān)測出現(xiàn)較早，市場需求也一直存在，但城市主要道路交通氣象環(huán)境監(jiān)測，一直沒有得到大規(guī)模的應用普及。道路交通氣象環(huán)境預警需要更多更密集的監(jiān)測地點，監(jiān)測更多的氣象條件并要及時進行信息發(fā)布和共享、不同要素查詢、路徑規(guī)劃、氣象預警提示,功能應用難度較大。

本系統(tǒng)解決方法是基于大連市城市道路具體情況，選擇具有普遍代表性的主要道路，進行有針對性的設置監(jiān)測，通過圖、表等方式實現(xiàn)交通氣象監(jiān)測信息的實時監(jiān)控；可以橫向顯示，即對同一時間下不同的氣象要素進行顯示；也可以進行縱向顯示，即在不同時間下同一種要素進行顯示；依據(jù)道路氣象條件分級方法劃定預告等級；設計開發(fā)移動端軟件，相關人員可自行下載安裝，進行實時查看，由簡到繁，逐漸實現(xiàn)全省各市道路交通氣象預警系統(tǒng)的應用。經(jīng)過系統(tǒng)的試運行和不斷完善，加強應對措施和惡劣天氣預報技術的研究，同時通過廣大交通參與者的使用反饋，不斷使系統(tǒng)更加強大，更準確地為交通出行者和公安交通管理部門提供更好的服務和對策，提高社會效益和經(jīng)濟效益。

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[8]全國公路交通氣象災害監(jiān)測預警三維服務系統(tǒng)成效顯著.http：//shizheng.xilu.com/20141225/10001 50003651040.html.

（責任編輯：李 剛）

On the System of Road Traffic’s Meteorological Monitoring and Early Warning Based on GIS

CHU Yan-long
(Public Order Administration Department, Liaoning Police College, Dalian Liaoning 116036, China)

Road t raffic safety i s th e p rimary task an d ult imate g oal o f road traffic. The weather situation is a huge threat to road traffic safety and has become the biggest non-human factor that threatens road safety operation. Adverse weather conditions on people, cars, roads composed of road traffic system has a considerable impact, there are many hidden dangers of traffic accidents, and even lead to major traffic accidents. It is very important to establish the ea rly warning syste m o f road traffic we ather environment by means of tra ffic i nformation te chnology to en hance the safet y warni ng of traffic participants. Th rough the m eteorological m onitoring o f several m ajor roads in Dali an, the article establishes the early warning system of road traffic meteorological monitoring, which greatly reduces the probability of traffic accidents in bad weather.

Geog raphic In formation Syst em; road traffic; meteorological m onitoring and earl y warning

D631.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0727(2017)06 -0058-05

2017-07-17

初彥龍（1976-），男，遼寧煙臺人，講師，碩士。研究方向：道路交通管理與控制。

遼寧省教育廳科學技術研究一般項目“基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測與預警系統(tǒng)研究”（L2015246）