基于GIS的高速公路事故管理及分析系統開發

王大恒，白 楊

河南中天高新智能科技開發有限責任公司，河南鄭州 450000

0 引言

現今全國高速公路總里程已躍居世界第二，高速公路里程的增加有效地改善了我國公路交通結構與運輸效率。同時也帶來了諸如交通事故增加等負面影響,為了提高高速公路的安全性及減少事故發生的次數，有必要建立一個高速公路交通事故管理及分析系統。通過分析以往交通事故，可以定位交通事故高發路段，分析造成事故原因，為今后高速公路建設及制定相關政策提供依據。

較早的交通事故管理分析系統主要基于個人電腦，可以查詢在特定的時間或特定類型的交通事故。然而，該系統的查詢結果不具備空間和時間的相關性，即查詢出的交通事故，很難找到在相同區域以前發生的事故，或者是在周圍區域發生的交通事故。最重要的是，該系統還不支持事故空間分析功能及輔助信息的集成，故很難有效分析事故產生的原因。本文給出一種基于GIS的高速公路事故管理及分析系統的開發。該系統主要包括事故數據收集、事故地點定位、數據處理及存儲、GIS平臺集成及事故分析。

1 需求分析

系統最主要的目標是利用GIS技術實現對交通事故的檢索及分析，實現利用圖形用戶接口（GUI）實現事故位置的精確定位，并利用GIS SQL查詢語句實現各種查詢操作。結合路況信息，周圍環境、區域人口密度等一些客觀條件,從而可以達到更有效、全面的分析事故原因。并且使設計系統滿足系統升級方便，數據可以實時更新，應該具有很好的向下兼容能力，可以很好的利用以前的歷史數據；具備空間查詢能力,可以很方便查詢事故發生地點,同時支持使用編號查詢以往交通事故；提供特定交通事故圖表，可以給出在給定區域或路段的事故分布圖。

2 系統架構

圖1 管理分析系統框架

整個系統按照數據存在區域，分為事故地點、警局、交管局3個部分[2-6]，事故地點主要進行的是事故數據采集。警局為整個系統的中心，可以認定事故數據的正確性，并將事故數據存于主數據庫中。交管局主要通過警局獲取定期匯總數據，并加以分析，分析結果可以用于指導高速公路建設、構建就近醫療場所等。

2.1 事故數據收集

對于每一起交通事故，各種相關數據作為一個記錄存在于數據庫中。并且每一條記錄可以進一步劃分為更細的數據項。并給出每一項時候需要編碼，是否需要記錄等。根據不同的區域，事故類型等表項可以不同。并且要求給出的事故選項盡可能可以實現編碼。隨著時間推移，表項可以進行添加、刪除等。

2.2 事故地點定位

目前，使用GPS和GIS相結合的方式，可以實現對事故地點的精確定位[7]。通常，我們將GPS儀器固定在警車上，實時顯示在GIS地圖上的位置。而對于GIS，通常在移動數據終端（MDT）上運行。一旦攜帶有GPS和MDT的警車到達事故發生地點，GPS定位出具體位置，通過GIS可以查詢相關坐標位置，例如：車道名和編號、區域名和編號、交叉口位置和周圍一些典型的建筑名等。目前定位精度一般少于5m.

2.3 數據處理及存儲

隨著移動數據終端（MDT）的使用，實現在事故現場的電子化辦公。1）通過采集數據（如駕駛員編號、車輛編號等），然后對其進行編碼，實時連接到警局數據庫；2）現場圖片可以實時采集，然后上傳到相應數據庫中；3）利用移動數據終端的打印機，實時打印出關于交通事故報告，然后分發為各個不同的部門；4）最后所有采集的數據，通過無線網絡傳輸到警局，然后進行驗證數據的正確性，對其進行分類后存到主數據庫中。

2.4 GIS系統平臺及數據集成

在系統的開發中，GIS平臺的選擇開發至關重要，目前，比較常用的幾個GIS平臺主要有ESRI（美國環境系統研究所）的ArcGIS，MapInfo公司的MapInfo Professional，中國地質大學的MapGIS，武漢大學測繪學院的GeoStar以及ViewGIS地信之窗產品等。本文我們選擇MapInfo平臺。

2.4.1 地圖顯示操作

系統使用的MapInfo電子地圖為TAB格式，GeoSet經過圖層的配置和符號化渲染后，保存成GST文件，通過MapLoader的子類MapGeosetLoader加載GST文件，便可以將配置好的地圖加載到MapControl窗體中，實現地圖的顯示。利用開發平臺提供的封裝好的菜單按鈕，可以直接實現地圖放大，縮小，前進，后退，漫游等基本的地圖操作功能。

2.4.2 數據庫設計

服務器數據庫采用Microsoft SQL Server 2000數據庫，當用戶訪問中心服務器數據庫的時候，首先通過向服務器發出申請，通過SQL語句讀取數據庫中的數據，利用ADO.NET的組件DataSet生成XML文件，存放在本地磁盤中。客戶端軟件通過讀取XML文件，取得相應的字段值，從而完成對中心服務器數據庫的訪問。

2.5 交通事故分析

交通事故分析及報告是該系統重要的功能。分析及報告方法主要依靠系統平臺上的兩個軟件：GIS軟件及數據庫平臺。系統具有很強的查詢能力，并且可以進行空間、時間上的相關事故的分析。這樣綜合各方面的因素，分析結果更具說服力。另外，可以在該系統的基礎上集成一些其他的功能，如實現圖表、曲線等繪制，從而發現事故發展的趨勢，各種事故所占的比例等。進而促使有關部分采取有效的措施，減少交通事故的發生，并對以后的公路建設提供有益的資料，以較小的投入建設更為安全的高速公路等。

3 系統實現

用戶可以根據相應的條件查詢滿足條件的交通事故，如根據指定路段，可以查詢到在該路段上發生的所有交通事故。或者在給出一定的時間段，查詢出在給定時間段所有的交通事故。圖3即為在一給定時間段上發生的交通事故，其中不同的顏色代表發生不同的次數。

4 結論

本文基于GIS平臺，設計并開發了高速公路事故管理及分析系統。主要包含以下幾個部分：事故地點定位、事故數據收集、數據處理及存儲、GIS平臺集成及事故分析五個部分。系統選用MapInfo作為GIS開發平臺，數據庫開發采用Microsoft SQL Server 2000數據庫。區別于傳統系統使用編號定位事故位置，該系統可以實現利用圖形用戶接口（GUI）實現事故位置的精確定位，并利用GIS SQL查詢語句實現各種查詢操作，并且創建表格和圖顯示查詢結果。并且可以進行空間、時間上的相關事故的分析。使用戶可以定位交通事故高發路段，分析造成事故原因，進而促使有關部分采取有效的措施，減少交通事故的發生，并對以后的公路建設提供指導等。

圖2 給定時間段交通事故發生情況

[1]何勇,張建軍.我國高速公路交通安全問題分析與對策[J].交通世界，2005，12.

[2]Department of Transportation Federal Highway Administration, 1999, Pedestrian Safety in Sweden, US.

[3]Department of Transportation Federal Highway Administration, 2001.Implementation of GIS-Based Highway Safety.

[4]梁艷平,邵春福，缐凱.基于GIS的道路交通事故信息管理與分析[J].交通與計算機,2004，5：102-104.

[5]姚南生.基于GIS及VB的淮南城市交通規劃系統的研究[J].淮南師范學院學報,2010，3：24-28.

[6]王山，呂良海，李靜.交通事故原因分析及對策研究[J].安全，2007，2：102-106.

[7]楊生輝，柴煒.基于GPS和GIS的車輛定位與導航系統[J].公路與汽運，2003，99(3)：3-5.