1GIS技术特点与道路交通地理信息系统
GIS是集计算机技术、遥感技术、地理科学、测绘科学、管理科学和信息科学技术发展起来的综合学科。GIS具有以下技术特征:空间数据与属性数据在道路交通地理信息系统处理问题中的共同应用,而数据库管理将两者联系在一起进行管理、分析和应用,从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法;地理信息系统强调空间分析,通过利用空间解析式模型来分析空间数据,GIS成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。道路交通事故的发生与驾驶员的行为有关,而且还与道路环境条件、交通流量、天气状况、路政设施等诸多因素有关。道路交通安全地理信息系统简称“GISS-T”,是建立在海量的道路信息和交通事故信息基础之上,采用自动评判与人工交互法相结合,通过引入安全评价规范、专家决策支持系统等评价手段,对研究的道路或路网具备信息采集和分析、事故分析、预测和安全评价功能的信息系统。GISS-T的智能性,将道路事故及道路属性数据合理地分化、分析,并用一些易于观看、简练的表达方式,将道路交通管理者从繁杂的工作中解脱出来,提高道路交通安全管理系统的事故发现能力、增强处理事故的客观公平性和科学性。
2GISS-T系统的总体设计
GISS-T是一个复杂的系统工程,它由人机交互系统、数据库及其管理系统、方法库及其管理系统、模型库及其管理系统等组成(图1)。
2.1数据库子系统
决策系统的数据库包括属性数据库和空间数据库。数据库是GISS-T的基础,为城市道路交通安全管理者提供决策所必需的信息和数据。GISS-T突出以空间数据为核心,数据库与模型库相结合、数据库支持各种模型的原则。属性数据库是GISS-T数据库的重要核心。主要包含:道路等级、道路编号、道路名称、等级长度、车道宽度、车道数、道路平纵断面指标、路面类型和状况、道路沿线交通安全设施设置情况、沿线地形地质描述、最大通行能力、设计车速、年平均日交通量、立体交叉情况、沿线平面交叉、出入限制情况、道路沿线桥梁、涵洞、隧道及其他结构物分布情况等公路基本设施数据;包含省界、行政区划、边界线、公路界、荒漠、绿洲、湿地、山区、海拔高度等道路环境数据;并含有历年道路交通事故综合数据(事故发生地点、事故的主要原因、事故时间、天气状况、照明情况、事故形态、驾驶员驾龄、事故死亡人数、受伤人数、直接经济损失等)。属性数据的编码是实现属性数据与空间数据匹配的关键,通过一系列的标识码(该系统采用事故ID为关联),将属性数据与相应的空间数据连接。空间数据库是GISS-T数据库的另一核心。它包括地形图和各种专题图片。以ARCGIS软件为依托,通过智能扫描识别系统在屏数字化输入。数据库管理系统是道路交通安全管理系统的基石,它完成对空间数据库和属性数据库的连接,为决策者提供决策输入所必需的信息和数据。数据库管理系统可以满足交通部门日常的交通事故以及道路的数据维护和更新,实现对各种数据文件的查询、检索、增删、编辑和修改等功能。
2.2模型库子系统
模型库是GISS-T进行定性分析和定量计算的前提,模型库子系统的设计成功与否是GISS-T成功的关键。模型库子系统包括模型集、解释说明和管理子系统,模型集包括事故统计模型、成因分析模型、事故预测模型及安全评价模型等。解释说明部分主要用来对模型的参数、使用方法和适用范围做出解释性的说明,用文本文件的形式建立。模型库管理系统具备对模型进行查询、调用、增删、检索、参数修改等功能。
2.3方法库子系统
方法库为决策模型的求解提供程序和算法的支撑平台。方法库管理系统可提供不同的决策所需的不同算法,模型库间、数据库间和模型库与数据库之间通过参数传递和函数调用来连接。
2.4人机交互系统
人机交互是GISS-T的另一个重要组成部分,有效地将模型库、数据库、方法库集成在一起。通过人机交互界面,用户可以方便快捷地录入、查询、调用数据库中的数据和各种模型,从而进行事故黑点分析、道路安全评价分析及事故预测等。而数据库、模型库和方法库之间的连接和数据传递多采用可视化程度高、界面友好的人机交互界面。采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法,地图由传统的静态记录变为信息丰富多样的动态电子地图,实现了数据可视化。它使道路交通安全管理人员对道路安全的管理变得简单、直观、易操作,为决策提供科学快捷的支持。
3GISS-T系统的实现
GISS-T系统采用经过某城市国道的道路属性数据和近3年由公安交警提供的数据库导入的道路事故数据,采用ACCESS2000数据库,应用ARCGIS二次开发实现。采用可视化开发工具VisualC++开发,采用对象连接和嵌入自动化技术启动ARCGIS在后台执行,ARCGIS软件利用回调技术动态获取其返回信息,实现程序中的地理信息处理功能。开发的GISS-T系统除具备基本的事故查询、数据管理、事故地点显示功能外,还具有事故致因分析、事故预测、事故安全评价功能。
3.1GISS-T事故致因分析
GISS-T可直观显示事故在空间的位置情况并且方便系统使用者统计、查询,并打印输出图表。系统按照事故致因理论中由于人的不安全行为、车辆的不安全状态、不安全的道路环境、不良的天气、不良交通条件下引发的交通事故,分别做出统计并在电子地图中显示,显示可以选择1年或者几年的事故统计,由系统使用者自主选择。图2表示统计年内道路交通事故中由于人的不安全行为即由机动车驾驶人、非机动车驾驶人、行人乘车人的不安全行为引发的事故原因的分项统计,并且各类因素在人、车、路总统计中排列以柱状图显示。
3.2GISS-T事故预测
GISS-T系统采用改进的数量化理论方法建立事故预测模型。该模型如下:设n组定量的随机变量y1,y2,…,yn依赖于p=h+m个随机变量xi(1)。
3.3GISS-T事故评价应用
系统采用当量事故次数法作为区域安全评价指标,以2km作为统计标准,计算每一路段的平均当量事故次数,安全级别共分10级,用当量事故次数模型计算路段的安全指标,根据指标将安全等级分为10种安全级别,并以深红至深绿10种颜色来表示。本文来自于《中外公路》杂志。中外公路杂志简介详见
4结语
道路交通是一个复杂的动态系统,影响道路安全的因素之间存在着千丝万缕的关系,而基于GIS的道路安全管理系统是道路安全管理系统化的必经之路。该文在基于GIS技术之上建立了道路交通事故管理系统。该管理系统界面友好,除了具备一般安全管理系统基本的道路交通事故数据查询、数据修改、数据录入、事故统计分析的功能外,并且能够借助地理信息技术将分析统计、模型计算结果直观显示出来。该系统具备事故预测、预防和安全评价的功能。基于GISS-T的城市道路交通安全管理系统使用将更能充分地发挥道路安全管理和指导作用。
作者：秦利燕 邵春福 鲁岩 单位：厦门理工学院 车辆与交通工程系 山东交通学院 北京交通大学
