基于云平臺的交通事故統(tǒng)計分析系統(tǒng)研究

彭堯

（江蘇省測繪工程院，江蘇 南京 210013）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，中國公路建設(shè)取得顯著成果。截至2019 年，中國公路總里程達484.65 萬km，高速公路達14.026 萬km，居世界第一。同時，中國汽車保有量逐年上升。據(jù)公安部統(tǒng)計，截至2021 年9 月，全國機動車保有量達3.9 億輛，其中汽車2.97 億輛[1]。

車輛的增多，增加了道路交通事故發(fā)生的概率。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）報告數(shù)據(jù)[2]，每年有大約135 萬人死于道路交通事故，平均每24 s 就有1 人在道路上失去生命；道路交通傷害是5～29 歲兒童和年輕人的主要死因，全球道路交通安全形勢嚴峻[3-4]。交通事故已經(jīng)成為人們生活中的一大安全隱患。特別是在交通設(shè)施不齊全、車輛速度普遍較快、公安警力缺乏的農(nóng)村地區(qū)國省干線上，不論是交通事故發(fā)生率還是嚴重程度都大幅提升，這對公安系統(tǒng)管理道路安全提出了更高要求。

當前，江蘇公安使用全省統(tǒng)一的警務(wù)基礎(chǔ)信息大平臺來管理所有警務(wù)。完整的警務(wù)系統(tǒng)功能全、適用業(yè)務(wù)范圍廣，但對交警的日常管理缺乏有力支撐，無法做到精細化管理。馬會林等[5]在2021 年以GIS 技術(shù)為支撐，設(shè)計了基于GIS 的縣級公安警務(wù)信息管理平臺。胡裕軍等[6-9]也先后設(shè)計了交通事故預(yù)警系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，給出了交通事故統(tǒng)計、預(yù)警、管理的解決方案。這些交通事故預(yù)警和統(tǒng)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)封閉、平臺老舊、結(jié)構(gòu)臃腫，難以實現(xiàn)“減量控大”的目標?；谏鲜霈F(xiàn)狀，設(shè)計基于云平臺的輕量化、簡單易用、直面基層業(yè)務(wù)的在線交通事故統(tǒng)計分析系統(tǒng)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 B/S 架構(gòu)

Web 平臺軟件的開發(fā)一般使用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，該架構(gòu)是當前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)的主要方式之一。在B/S 架構(gòu)中，用戶通過Web 瀏覽器向服務(wù)器端發(fā)送請求，服務(wù)器端處理該請求，并反饋信息發(fā)送給Web 瀏覽器端。該方式使用的通信協(xié)議一般為HTTP 協(xié)議，即“請求/相應(yīng)”模型的超文本傳輸協(xié)議。B/S 架構(gòu)的特點是客戶端以Web 瀏覽器作為交互面板，表現(xiàn)形式更豐富，對客戶端計算機算力要求低，并支持多點同時訪問等。使用Tomcat 服務(wù)器作為本系統(tǒng)的服務(wù)器，因為它是一個輕量級且免費、開源的Web 應(yīng)用服務(wù)器，適合并發(fā)訪問數(shù)量不多的小型Web 應(yīng)用。HTML5 是HTML 最新的修訂版本，是主流的前端語言，具有更高的可用性，效率更高，同時改進了用戶體驗，能更好地支持移動設(shè)備和在線地圖與相關(guān)業(yè)務(wù)的交互。

1.2 MVC 設(shè)計模式

MVC 是一種常用的Web 應(yīng)用開發(fā)的設(shè)計模式，它分為視圖（View）、控制器（Controller）和模型（Model）3 個部分，它們相對分離。模型用于實現(xiàn)儲存數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯處理，屬于程序的核心部分。視圖屬于Web 應(yīng)用的頁面呈現(xiàn)，用戶可通過其進行查看的同時實現(xiàn)模型與視圖間的交互?？刂破鹘邮沼脩粜枨?，通過匹配模型與視圖，實現(xiàn)用戶的需求并管理用戶與視圖交互。MVC 設(shè)計模式如圖1 所示。采用MVC 設(shè)計模式可以設(shè)計出清晰的邏輯結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)提供規(guī)范的依據(jù)。

1.3 在線地圖API

商業(yè)的在線地圖有路網(wǎng)覆蓋度廣、地理要素豐富、使用度廣的優(yōu)點，省去了基礎(chǔ)地理信息平臺的建設(shè)過程，是輕量GIS 平臺底圖的良好選擇。利用在線地圖JavaScript API，可以構(gòu)建基于空間信息的功能豐富、交互性強的在線地圖應(yīng)用。它還支持PC 端和移動端基于瀏覽器的地圖應(yīng)用開發(fā)，支持HTML5 特性的地圖開發(fā)。本系統(tǒng)利用百度地圖API 實現(xiàn)坐標轉(zhuǎn)換、地理要素的個性化展示、點要素的新增等功能。

1.4 MySQL 數(shù)據(jù)庫

MySQL 是一款安全、跨平臺、高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，具有占用內(nèi)存較小、開發(fā)成本相對較低、運行速度相對較快以及能夠支持多種計算機編程語言的特點，且其對應(yīng)的源碼免費[10]。目前通常被廣泛應(yīng)用在Internet上的中小型網(wǎng)站中。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對簡單，對數(shù)據(jù)并發(fā)要求也不高，利用MySQL 作為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，能在保證安全性較高的情況下，提高運行速度，降低使用成本。此外，MySQL 空間擴展不僅提供了空間數(shù)據(jù)的存儲能力，而且還具備一些空間運算能力，這些功能通過MySQL 內(nèi)建的幾何函數(shù)實現(xiàn)，通過MySQL提供空間分析函數(shù)，能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)簡單的空間分析需求提供支撐。

1.5 云平臺

云計算采用百度的云服務(wù)器BCC（Baidu Cloud Compute，百度云計算）。云服務(wù)器BCC 是處理能力可彈性伸縮的計算服務(wù)，管理方式比物理服務(wù)器更簡單高效，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要創(chuàng)建、釋放任意多臺云服務(wù)器實例，提升運維效率。快速部署應(yīng)用構(gòu)建穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)，降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)模計算的難度，更專注于核心業(yè)務(wù)創(chuàng)新。優(yōu)點為：①升級靈活，隨時拓展或縮減云服務(wù)器數(shù)量；②成本低，按需使用；③高可管理性，可通過客戶端或VNC 遠程登錄BCC；④高可靠性，可幾秒內(nèi)將數(shù)據(jù)快速遷移恢復(fù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

采用概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計來對系統(tǒng)業(yè)務(wù)中的對象進行抽象，使用E-R 圖對交通事故統(tǒng)計分析系統(tǒng)的概念模型進行表示，如圖2 所示。該系統(tǒng)使用到6 個對象，分別是系統(tǒng)身份管理（Login）、事故人員（ACPerson）、事故車輛（ACCar）、事故信息（Pta）、道路信息（Road）、路口點（Cross）。

圖2 E-R 概略圖

其中將道路信息（Road）、路口點（Cross）等矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為json 數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。這樣一方面保留了數(shù)據(jù)圖形信息；另一方面避免了使用ArcSDE 等專業(yè)、龐大的地理信息平臺的數(shù)據(jù)引擎，降低了成本。

2.2 功能設(shè)計

系統(tǒng)功能圍繞事故管理展開，業(yè)務(wù)流程如圖3 所示，分為事故記錄、事故統(tǒng)計、事故預(yù)警3 個業(yè)務(wù)。功能上可以分為地圖管理、事故管理、統(tǒng)計管理、預(yù)警管理、隱患管理等模塊。

圖3 業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)圖

2.2.1 事故記錄

事故記錄流程是事故信息輸入的窗口。通過系統(tǒng)，用戶可以標記位置創(chuàng)建事故點，并填寫事故詳細信息。系統(tǒng)內(nèi)置的道路信息已經(jīng)按照路段和路口進行預(yù)處理，并標記了唯一ID。事故點創(chuàng)建時，系統(tǒng)通過緩沖區(qū)分析的方式選取點位附近的路段或路口信息并枚舉到表單中供用戶根據(jù)實際情況選擇。為了方便管理，部分字段如案件編號、事故時間、所在行政區(qū)劃信息等，可以通過生成隨機碼、系統(tǒng)自動生成、空間查詢等方式獲取并存入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過圖形查屬性的方式，實現(xiàn)對已有事故信息的修改和刪除。事故表單的交互頁面如圖4 所示。

圖4 事故頁面

2.2.2 事故統(tǒng)計

事故統(tǒng)計是對已有事故信息的查詢和顯示過程。系統(tǒng)將用戶設(shè)置的查詢條件發(fā)送到后臺，后臺解析查詢條件，并根據(jù)條件查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，反饋查詢結(jié)果，并通過json 數(shù)據(jù)傳值到前端，以表格或定位點形式顯示。用戶交互方式分2 種：一種是屬性條件查詢，如圖5 所示，用戶通過對條件進行設(shè)置，如車輛類型、認定程序、時間段等，查詢符合條件的已有事故信息；另一種是通過空間位置查詢，如通過路段、行政村范圍等特定的空間范圍查詢事故信息，以表格或定位點形式顯示，大致實現(xiàn)過程如圖6 所示。

圖5 查詢統(tǒng)計功能

圖6 事故統(tǒng)計過程

2.2.3 事故預(yù)警

事故預(yù)警是本系統(tǒng)的核心功能。系統(tǒng)基于地理位置，記錄事故點的基本信息，包括發(fā)生時間、車輛類型、人員信息等，也綁定了道路特征，包括道路的上行、下行、十字路口、丁字路口等特征。與統(tǒng)計功能不同的是，事故預(yù)警功能的對象是道路特征段、時間段、行政村區(qū)域等信息。通過大量事故點歷史信息的采集，結(jié)合發(fā)生的路段、時段、嚴重程度或事故頻次等信息，按需自定義給出特定時間段道路各段的排名情況，對高發(fā)路段和時段進行預(yù)警，也可形成事故多發(fā)路段分級渲染圖，如圖7 所示，用以輔助更好地管理和調(diào)配警力，并開展日常安全宣傳，實現(xiàn)“一路口一檔案，一路段一檔案”。在精細化管理的背景下，系統(tǒng)也可以實現(xiàn)以行政村為單位的事故統(tǒng)計分析。

圖7 事故路段分級渲染圖

3 系統(tǒng)應(yīng)用

該系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計、編碼、部署，并在江蘇省南通市某交警中隊上線試運行6 個月，記錄轄區(qū)內(nèi)交通事故300 多起。實現(xiàn)了交通事故基于位置記錄、查詢、修改，也實現(xiàn)了交通事故基于位置、時間段、人員特征、事故類型的個性化統(tǒng)計，還能根據(jù)交通事故的頻率和程度，實現(xiàn)路段分級的渲染，取得了良好的效果。

4 結(jié)束語

針對當前中小城市交通事故管理中存在的困難，準確分析農(nóng)村地區(qū)交通干線交通事故管理的需求，將輕量化、精細化、簡單易用作為系統(tǒng)設(shè)計目標，通過構(gòu)建基于在線地圖展示的云平臺交通事故統(tǒng)計分析系統(tǒng)，實現(xiàn)交通事故的記錄、統(tǒng)計、分析預(yù)警，幫助工作人員更好地掌握轄區(qū)內(nèi)交通事故的時間分布、空間分布以及事故黑點，輔助更加科學(xué)、高效地調(diào)配警力，優(yōu)化道路附屬設(shè)施建設(shè)，推動道路安全智能化管理。