空間聚類的城市路網(wǎng)事故多發(fā)區(qū)域共性特征分析應(yīng)用

袁 王永東

濟南大學(xué)西校區(qū)（250022）

0 前言

道路交通系統(tǒng)是一個耦合系統(tǒng)，由道路和人共同組成，不但具有非線性、開放性，而且處于動平衡狀態(tài)。道路交通系統(tǒng)是由多種要素組成，但是并非所有要素都是相互兼容、相互調(diào)節(jié)的，也有不調(diào)節(jié)和不兼容的，這就造成了系統(tǒng)存在一定的失效率，導(dǎo)致交通事故頻發(fā)。從宏觀角度來治理道交通，就需要借鑒相關(guān)系統(tǒng)的基本性質(zhì)并進行分析，找出容易發(fā)生交通事故的地點和位置，對其進行重新設(shè)置和建設(shè)，以保證道路交通的安全。

1 聚類分析方法

所謂聚類分析方法，就是將整個道路交通系統(tǒng)中的時間周期和特定路段進行合理安排和組織，最后進行分析。這樣有特定目標、特定評價及相應(yīng)鑒別方法的鑒別方式，可以更好的地鑒別頻發(fā)事故的地點。

當然，曾經(jīng)也有許多比較傳統(tǒng)的鑒別方法，如CRM、ZIP模型等。這些模型包含的參數(shù)很多，如散步泊松分布參數(shù)等。傳統(tǒng)的鑒別方法需要利用一定的事故統(tǒng)計數(shù)值作為相對的模擬數(shù)據(jù)。但是在現(xiàn)實生活當中很多事故都是隨機的，無法進行有效的分類和區(qū)域劃定，若純粹的運用傳統(tǒng)的鑒別方式對事故多發(fā)地進行鑒別，很難反映出其空間分布的具體位置及效應(yīng)規(guī)律。相比來看，在同一區(qū)內(nèi)用聚類方法進行判斷和鑒別，更容易找出其中的共通性。交通事故發(fā)生的地點和時間具有很大的隨機性且非常分散，若想對其進行實際和深入性的挖掘，需要應(yīng)用一定的分析方法對其進行鑒別分析。

而這種鑒別分析的方法稱為k-means。kmeans應(yīng)用起來非常簡便，計算的速度也比較快，適用于大數(shù)據(jù)，有較高的效率。k-means需要與其他算法、模型結(jié)合使用，也適合用于大數(shù)據(jù)的相關(guān)細節(jié)內(nèi)容，在特定分析及參數(shù)估計方面有絕對的優(yōu)勢[1]。

k-means的基本思想是在空間范圍內(nèi)以一個中心K為點進行相應(yīng)的聚類，最終對靠近K點的相應(yīng)對象進行各種分類。這樣計算之后，再通過重復(fù)迭代的方式對每種聚類中心的值進行相應(yīng)的歸類，最后得到結(jié)果：

1）c作為類別的樣本集合，將所有的規(guī)整化一后整體反應(yīng)在各別象限內(nèi)，選擇一個適當?shù)某跏贾行淖鳛閏個類。

2）對于任意一個樣本，將第k次代入求c的中心距離。樣本所在的地方與中心c的最短距離就是中心所在的類。

3）以求平均值的方法對整個類種的中心值進行重新評定和計算。

4）運用類聚的中心在利用上述的二和三兩種方法進行更新計算，直到目標滿足相應(yīng)函數(shù)，最后減少不查確定待次數(shù)做到迭代結(jié)束，并最后得出結(jié)論。

其中給定的第i個事故點樣本點xi是多維事故屬性向量，其所屬類為

2 空間聚類流程與分布可視化

對于整體數(shù)據(jù)的分析來說，一起事故的數(shù)據(jù)眾多，若想對數(shù)據(jù)進行精準化劃分和處理，應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行一個初步的整理和確認，以便保證相應(yīng)數(shù)據(jù)的準確度和精準度，最大限度地減少顯著差異數(shù)據(jù)。對于缺少經(jīng)緯度信息的相應(yīng)數(shù)據(jù)，應(yīng)采用特殊的事故信息分析方式對事故的地點進行相應(yīng)的匹配，并在地圖上進行標識。該種方式可以對其進行一定的經(jīng)緯度坐標確定。考慮市區(qū)內(nèi)的地域和道路交通分布狀況，將整個事故多發(fā)地點進行區(qū)域性劃分和統(tǒng)計，在GIS地圖點進行排列，得出事故多發(fā)地域的總體分布狀況，并以此作為參考系數(shù)進行相應(yīng)的聚類中心分析。在整個相應(yīng)的程序系統(tǒng)內(nèi)進行多次聚類中心數(shù)值分析和迭代數(shù)值分析。在區(qū)分事故的檢疫情況上，可以按照事故的頻發(fā)次數(shù)和交叉路口常年事故指標相似度進行聚類[2]。

交叉路口作為整個道路的路段，是事故頻發(fā)區(qū)域，被鑒定為主次路干的低級城市道路相互交叉形成的路段。這樣的路段事故黑點的激化交叉和梯形交叉所占比例較少。有個別交叉路口的交通事故高于一般的交通路口，這樣的路口等級較高，承載的交通流量較重。在接警處，其相鄰的交叉路口間距較小，以至于形成易發(fā)事故的黑點類型。對于交通事故頻發(fā)的解決方案，可以在道路交通系統(tǒng)中尋找出相應(yīng)的事故高發(fā)地，并提前落實事故的解決方案。在容易發(fā)生事故的地點進行一定的設(shè)施建設(shè)，有針對性地治理和改善，實施物理隔離或者是重新設(shè)置相應(yīng)的標志警戒線，增加一定的溝渠設(shè)計，保證路段通順。

3 結(jié)語

文章內(nèi)容根據(jù)某城市的一年內(nèi)交通事故的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的聚類和事故分析處理。利用可視化分布圖對整個事故高發(fā)點進行了特征分析，得到了有關(guān)的分布結(jié)果。這樣的方法可以有效地挖掘出城市道路中潛在的事故高發(fā)地，幫助相應(yīng)的管理機構(gòu)提早作好預(yù)防措施，對該地點進行管理和控制，以便提前作好相應(yīng)措施，保證整個城市的道路安全。