基于GIS的道路交通安全管理系統(tǒng)的研究

1、基于GIS的道路交通安全管理系統(tǒng)的研究針對道路交通安全的現(xiàn)狀，筆者分析了利用地理信息系統(tǒng)(GIS建立道路安全管理系統(tǒng)的必要性及優(yōu)點，探討了基于GIS的道路安全管理系統(tǒng) 的功能、設計思路及其開發(fā)的技術(shù)路線。利用GIS進行交通安全管理可 以增強交通事故分析的直觀性、可操作性，進行區(qū)域安全評價、事故 多發(fā)點因素分析，有利于挖掘交通事故的深層原因，從而指導安全管 理工作?；贕IS的道路交通安全管理的研究，是GIS在領(lǐng)域應用和迅 速提高道路交通安全管理現(xiàn)代化水平的一個創(chuàng)新性探索。1 引言隨著中國汽車保有量的快速增長，道路交通安全問題已經(jīng)成為人民生 活中的重要問題之一。 2002 年我國道路交通事故件數(shù)

2、、受傷人數(shù)、死 亡人數(shù)和直接經(jīng)濟損失四項指標分別達到了 77 萬多起、 56 萬多人、 109 萬多人和 33 億多元人民幣。道路交通安全局勢極其嚴峻，如何 有效地提高道路交通安全是迫切需要解決的課題。采用科學的分析方 法、挖掘肇致道路交通事故的各種原因是合理制定道路交通安全管理 措施、預防交通事故的關(guān)鍵。國內(nèi)外很多交通安全管理機構(gòu)都建立了信息決策系統(tǒng)，用于滿足各自 特定的需求。但這些交通安全信息系統(tǒng)大多數(shù)都不具有地圖顯示及空間建模分析功能，從而還不能進行大面積范圍的交通安全分析。地理信息系統(tǒng)(GIS是一組具有圖形圖像數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)管理、查詢檢索、模型運算和多種輸出功能的軟件，它可以結(jié)合具體

3、地點的事故數(shù)據(jù)， 進行直觀的空間分析，因此，適用于與地理位置密切相關(guān)的交通安全 問題的研究。目前，基于GIS的道路安全管理系統(tǒng)研究尚處于起步階段。筆者分析了GIS技術(shù)應用于道路安全管理系統(tǒng)的必要性及優(yōu)點，探討了基于GIS的道路安全管理系統(tǒng)的功能、設計思路及其開發(fā)的技術(shù)路線。這對建立 實用的安全管理系統(tǒng)，提高道路安全管理水平及拓寬 GIS的應用領(lǐng)域具 有十分重要的意義。2 道路交通安全 GIS2. 1GIS與道路交通安全層次地理信息系統(tǒng)簡稱"GIS'(GeographiclnformationSyste是一門集計算機科學、地理學、信息科學、 管理科學和測繪科學為一體的新興技術(shù)。

4、 它采用數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學、多媒體等最新技術(shù)，對地理信息進行 處理，能夠?qū)崟r準確地采集、修改和更新地理空間數(shù)據(jù)和屬性信息， 為決策者提供可視化的支持。道路交通安全分析可分為 3 個層次：第一層次是對某一地區(qū)或區(qū)域的交通事故現(xiàn)狀和趨勢進行分析。這一 分析可利用數(shù)學方法進行統(tǒng)計和預測，并分析與該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，道路設施交通流量等因素之間的關(guān)系，從而從宏觀上了解和控制交通事 故的發(fā)生。第二層次為交通事故的區(qū)域分布分析，對某一區(qū)域的交通事故發(fā)生的特征、頻數(shù)、相關(guān)因素等進行分析，從總體上了解和把握該區(qū)域的事故情況。由于區(qū)域分布分析中的交通事故數(shù)據(jù)具有很強的區(qū)域地理因 素，這就需要有地理數(shù)據(jù)的文件管理系統(tǒng)

5、。第三層次為微觀分析，分析研究某一路段或某一交叉口交通事故發(fā)生 規(guī)律和發(fā)生機理，以便制定安全對策。這一層次的分析則需要更多的 地理因素信息和環(huán)境因素信息， 簡單的數(shù)據(jù)文件形式已不再滿足要求， 借助直觀形象的地圖進行安全分析尤顯必要。通過以上分析可知，利用海量的數(shù)據(jù)對某一區(qū)域、某一路段或交叉口 進行交通安全分析，基于GIS的存儲、分析、地圖可視化顯示以及輔助 決策案的制定是先進的道路交通安全管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)和道路交通事故 預防的關(guān)鍵技術(shù)之一。22 功能分析道路交通安全GIS應是道路交通安全管理的輔助工具，它不僅能為各級 管理部門和事故處理部門的宏觀管理、 微觀分析及決策提供全面服務， 而且還能為工

6、程技術(shù)人員提供事故分析的工具。 交通安全管理GIS應具 有以下功能：(1) 數(shù)據(jù)的輸入和管理。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)輸人與管理功能，包括與事故有 關(guān)的各種信息。例如，道路幾何尺寸、交通流、交通管理設施的分布 及維修情況等屬性數(shù)據(jù)的維護工作都可在地圖上進行操作，較以往的 字符型數(shù)據(jù)庫更方便、直觀。(2) 事故統(tǒng)計、報表。事故的統(tǒng)計方法應遵照公安部的統(tǒng)計規(guī)范，并應 具有事故預測預報功能。報表功能應包括定期報表和特殊報表功能， 定期報表可采用表格形式或地圖形式，這些報表使管理者能夠全面地 了解本地區(qū)或某一地點的事故概況和事故頻率。專用查詢報表通常是 應某一特殊要求而能快速形成報表的功能。(3) 事故黑點識別與

7、顯示。系統(tǒng)可以統(tǒng)計各點、交叉口、路段和整個區(qū) 域的事故情況， 并可按照一定標準 (如事故次數(shù)、事故率或二者相結(jié)合 )， 自動篩選出事故黑點，并自動標識于地圖上。(4) 交通事故信息查詢。各類交通事故數(shù)據(jù)和有關(guān)指標數(shù)據(jù)都可在地圖 上查詢，并以直觀圖 (如餅圖、直方圖、排列圖等 )顯示，圖形顯示可任 意放大縮小，不同事故類型可按照用戶要求分別顯示或整體顯示，最 大限度地提高工程技術(shù)人員的事故分析水平和安全管理人員的決策能 力及效率。(5) 事故預防、預案。對未來將要發(fā)生的事故作出預測，分析未來事故 的危險程度和發(fā)展趨勢，并給出應采取的防治措施，以供道路管理者 作出決策，如提出道路改善意見、事故黑點

8、整治措施等。(6) 其他功能。系統(tǒng)在滿足各級管理部門、事故處理部門業(yè)務處理的同 時，應預留接口，與相關(guān)的辦公自動化系統(tǒng)和交通監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)信息 共享。此外，道路交通安全管理系統(tǒng)也將是未來智能化交通信息系統(tǒng) (ITS的一部分。3道路交通安全GIS設計道路交通安全GIS系統(tǒng)主要涉及兩個部分：一是其開發(fā)和運行的平臺， 即GIS系統(tǒng)軟件和地圖部分，該部分的主要功能是為交通安全分析、決 策和預案提供支持平臺和道路空間地理信息；二是交通安全本身所涉 及的內(nèi)容，主要指與交通事故相關(guān)的信息，如何通過GIS的強大功能（如 圖形疊置、緩沖分析等 ），將這兩部分內(nèi)容整合在一起，得到道路交通 的安全分析、決策和預案系統(tǒng)

9、，則是系統(tǒng)開發(fā)的主要目的。根據(jù)這一 目的和要求，筆者設計了道路交通安全 GIS系統(tǒng)，如下圖所示。在該系 統(tǒng)中，主要包括6部分：道路地理信息GIS地圖、交通事故數(shù)據(jù)庫、數(shù) 據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS區(qū)域安全評價、事故黑點分析及交通事故預測系 統(tǒng)。3. 1道路地理信息GIS地圖采用空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫掛接，改變了傳統(tǒng)的信息管理方法，地圖由傳 統(tǒng)的靜態(tài)紀錄變?yōu)樾畔⒇S富多樣的動態(tài)的電子地圖，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視 化。它使交通安全管理部門對道路安全的管理變得直觀、簡單和易操 作，為決策提供科學快捷的支持。如通過直接對地圖實體進行查詢， 可以獲得包括道路信息，如道路等級、橫斷面寬度、橫斷面形式、道 路線形等，以及事故多方

10、位信息，如事故發(fā)生量在空間、時間上的分 布和交通量的分布。3. 2 交通事故數(shù)據(jù)庫道路交通安全GIS的基礎(chǔ)是存儲在數(shù)據(jù)庫中被用來分析的信息。交通事 故信息由公安、交警部門采集與管理。而目前一般的公安與交警部門 研制開發(fā)了部分道路的數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)實際情況實行原有的數(shù)據(jù)庫到GIS數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換。33 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMSGIS關(guān)鍵技術(shù)之一是空間數(shù)據(jù)庫的設計，其數(shù)據(jù)庫是一個共享或者分享 式的數(shù)據(jù)庫。 GIS 數(shù)據(jù)庫通常應該滿足：最小冗余原則 （數(shù)據(jù)盡可能不 重復）、應用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享原則、數(shù)據(jù)獨立性原則以及統(tǒng)一管 理原則。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應該依其本身的特點進行組織，而不是依據(jù) 使用目的的不同而

11、不同；同時，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)應當反映出不同的應用 目的要求，支持各種應用程序和目的，而且各種應用程序是相對獨立 的。因此，GIS數(shù)據(jù)庫應該容納各種各樣的數(shù)據(jù)類型和格式，在考慮數(shù) 據(jù)特征的同時，又需兼顧其應用目的。34 事故黑點分析系統(tǒng)事故黑點及其影響因素分析屬于微觀分析的范疇，其主要用于查找事 故黑點，確定其危險水平，并且從多角度分析事故成因。道路交通安全管理人員最需了解哪一路段行車危險、什么情況下最易引發(fā)交通事 故。按照管理者需求，采用事故次數(shù)、事故率或二者相結(jié)合的方法， 篩選出事故黑點，并對其進行多方面分析，如道路狀態(tài)技術(shù)分析、事 故成因分析，找出事故發(fā)生的原因，為道路交通管理者提供對策。35 區(qū)域交通安全評價系統(tǒng)影響道路安全的因素很多，各因素之間往往相互作用、相互制約，形 成一個復雜的系統(tǒng)。對道路交通安全進行確切地評價，需要排除次要 影響因素，正確地選擇主要影響因素作為評價指標。 利用GIS的可二次 開發(fā)性，建