PPGIS在交通事故信息采集與分析中的應(yīng)用

蔣 銳

（曲靖師范學(xué)院 信息工程學(xué)院 云南 曲靖 655011）

1 引言

隨著信息技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，各種類型的地理信息系統(tǒng)在交通事故信息的收集，分析處理和預(yù)測(cè)等方面得到廣泛運(yùn)用。一直以來，交通事故信息系統(tǒng)都是由交通部門主導(dǎo)，至上而下的模式進(jìn)行工作。這無疑增大了交通管理部門信息處理的工作量。如何有效利用公眾力量，建立一個(gè)大眾參與的，能夠?qū)煌ㄐ畔⑦M(jìn)行收集、上報(bào)的應(yīng)用系統(tǒng)成為亟待解決的問題。

2 研究采用的技術(shù)

2.1 PPGIS

指在形成一些和公眾利益相關(guān)的決策過程中，利用GIS技術(shù)把公眾引入到參與決策規(guī)劃中，促進(jìn)管理部門和公眾之間的信息交流。PPGIS允許公民在地圖上標(biāo)記他們的觀點(diǎn)，并將這些具有地理標(biāo)識(shí)的信息存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫中。這種方法不僅有助于管理部門利用地理可視化工具，直觀地觀察公眾關(guān)心問題的確切位置，而且利用空間數(shù)據(jù)分析工具，在空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫中可以發(fā)現(xiàn)信息之間的隱藏知識(shí)。

2.2 SOLAP

聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)分析技術(shù)是在多維數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要概念是維度、成員、度量、事實(shí)和數(shù)據(jù)立方體。維度是用戶感興趣的主題，比如“時(shí)間”、“城市”和“事故類別”）。OLAP體系結(jié)構(gòu)中涉及到3個(gè)組件：多維數(shù)據(jù)庫、OLAP服務(wù)器和OLAP客戶端。OLAP客戶端可以通過OLAP服務(wù)器使用多維數(shù)據(jù)庫。多維模型允許用戶從不同的方面和細(xì)節(jié)的層次上看到不同層次的數(shù)據(jù)。Beddar在1995年首次引入了空間OLAP的思想來支持空間維度。通過集成GIS和OLAP，設(shè)計(jì)了一種新的解決方案并稱為SOLAP。SOLAP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由一個(gè)具有多維結(jié)構(gòu)的時(shí)空數(shù)據(jù)庫、一個(gè)空間OLAP服務(wù)器和一個(gè)OLAP客戶端組成?？臻gOLAP服務(wù)器利用多維時(shí)空數(shù)據(jù)庫，計(jì)算維度成員可能組成的度量值。

3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)工作

J.Wang等建立了基于空間聚類的實(shí)時(shí)交通事故風(fēng)險(xiǎn)的映射框架，用于確定在不同緯度上的，諸如事故集中區(qū)域、天氣條件等許多因素，對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)的影響[1]。Y.Pei等針對(duì)用戶的出行需求，建立了基于Web GIS的公交信息系統(tǒng)，為用戶提供了查詢、實(shí)時(shí)交通、出行規(guī)劃等服務(wù)[2]。Yusoff等通過使用免費(fèi)許可和易于獲得的源代碼進(jìn)行修改和改進(jìn)，建立了一個(gè)開源的基于Web GIS的道路管理系統(tǒng)，用以維持和管理在道路狀況。在事故發(fā)生時(shí)，通過使用最短路徑路由或救護(hù)車路徑，在事故信息系統(tǒng)中起著非常重要的作用[3]。

4 系統(tǒng)管理的信息

系統(tǒng)需要管理的信息分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。事故數(shù)據(jù)集包含事故嚴(yán)重程度（致命、非致命等）、事故地點(diǎn)（市、縣、道路編號(hào)、路段、路段開始距離、地址等）、事故類型（追尾、違規(guī)停放、違章掉頭、轉(zhuǎn)向、闖紅燈、超車等）、事故后果（撞擊車輛、人、動(dòng)物，公共設(shè)施、受傷人數(shù)，死亡人數(shù)等），事故車輛類型信息、事故的詳細(xì)描述及圖片等。空間信息包含事故發(fā)生的經(jīng)緯度，事故易發(fā)區(qū)域等。時(shí)間數(shù)據(jù)記錄事故發(fā)生的日期。環(huán)境信息記錄事故發(fā)生時(shí)的天氣、溫度和亮度、道路條件如路面類型、道路寬度、人行道、連接類型、交通信號(hào)燈，速度限制等。

信息包含三個(gè)維度，一是事故信息，具有空間維度，且只有一個(gè)層次結(jié)構(gòu)；所屬城市，也具有空間維度，包含兩個(gè)層次（城市和街道）；時(shí)間，非空間維度，有三個(gè)層次（年、季和月）。分析前需要使用空間ETL（Extract-Transform-Load）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取和轉(zhuǎn)換，把各種形式的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫。

5 原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

原型系統(tǒng)中包含兩個(gè)子系統(tǒng)。即PPGIS子系統(tǒng)和SOLAP子系統(tǒng)。前者用于對(duì)事故信息的采集，而后者用于對(duì)信息的分析和加工處理。系統(tǒng)分為三層，即表示層，業(yè)務(wù)邏輯層和持久化層。在PPGIS子系統(tǒng)中，表示層基于OPENLAYERS進(jìn)行開發(fā)，包含一個(gè)用于顯示地圖的窗體，使用戶能使用基本GIS功能，顯示區(qū)域中各種交通事故的分布，并能采集、報(bào)告事故信息。業(yè)務(wù)邏輯層主要由基于GEOSERVER的地理信息服務(wù)器構(gòu)成，通過WFS完成事故信息的采集。持久化層主要由Postgre SQL數(shù)據(jù)庫完成對(duì)事故數(shù)據(jù)的空間、時(shí)間、環(huán)境和業(yè)務(wù)信息的存儲(chǔ)。

SOLAP子系統(tǒng)由空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫，和各種工具軟件組成?？臻gETL軟件能將數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，并將數(shù)據(jù)輸入到空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫中。系統(tǒng)使用PostgreSQL和PostGIS作為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫，使用GeoMondrian作為SOLAP服務(wù)器。數(shù)據(jù)立方體邏輯模型采用雪花模式(snowflake schema)。通過數(shù)據(jù)倉(cāng)庫產(chǎn)生的XML文件，SOLAP服務(wù)器將空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫中的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)立方體中，通過搜索不同維度，不同級(jí)別的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。交通管理部門使用空間分析系統(tǒng)，可以觀測(cè)在不同的維度水平展現(xiàn)的信息。他們可以看到轄區(qū)內(nèi)每周、每月或年度的交通事故報(bào)告。此外，通過可視化系統(tǒng)直觀的顯示結(jié)果，管理人員可以容易地對(duì)事故易發(fā)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定。

6 結(jié)論和展望

研究探討了運(yùn)用PPGIS和SLOAP技術(shù)架構(gòu)交通事故信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持公眾參與報(bào)告交通事故，可以減輕信息錄入的工作量，并促進(jìn)公眾和交通管理部門之間的數(shù)據(jù)交流。此外，基于SOLAP的數(shù)據(jù)提取與分析系統(tǒng)作為一種數(shù)據(jù)挖掘工具，用于匯總多渠道收集的事故信息，建立多維度的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫，并通過空間分析工具幫助交通管理部門在已發(fā)生的交通事故信息和公眾的建議中找到隱藏的知識(shí)，并把這些知識(shí)用于交通情況的預(yù)測(cè)和改善。系統(tǒng)是一個(gè)自下而上的信息收集和分析工具，能夠收集交通事故的問題和改善意見，并傳送給交通管理部門。它也有助于交通管理部門從公眾的角度來尋找更好的管理解決方案，并對(duì)市民滿意的交通管理改善方案。