基于GIS的高速公路監(jiān)控管理新模式的研究與應(yīng)用

蔣新花 陳靜 馬高琳

摘要：隨著高速公路管理系統(tǒng)的發(fā)展，道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)大多是在管理中心采用視頻輪詢(xún)的方式進(jìn)行監(jiān)控，需要人工方式與應(yīng)急救援處置業(yè)務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本文通過(guò)研究基于GIS（地理信息系統(tǒng)）的視頻監(jiān)控技術(shù)，結(jié)合廣西高速公路信息化系統(tǒng)的需求，提出了廣西高速公路監(jiān)控管理的新模式，并在廣西河池高速公路運(yùn)營(yíng)管理公司進(jìn)行應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.366 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.041

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0150-03

0引言

作為高速公路三大系統(tǒng)之一的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是支撐高速公路運(yùn)營(yíng)安全保障的重要手段。高速公路監(jiān)控中心的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)整合了管轄路網(wǎng)內(nèi)道路沿線、收費(fèi)站、隧道和服務(wù)區(qū)的所有視頻資源，并使用液晶拼接墻大屏顯示系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。通常，監(jiān)控中心大屏系統(tǒng)以輪詢(xún)的方式展示所有的視頻圖像，依靠事件檢測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警信息和人工審核的方式進(jìn)行日常的監(jiān)控管理工作。一旦發(fā)生交通事件，需要人工查詢(xún)相關(guān)的視頻，并關(guān)聯(lián)到事件的處理流程，過(guò)程繁雜，效率低下。為解決這一問(wèn)題，我們?cè)趥鹘y(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以交通事件為驅(qū)動(dòng)，關(guān)聯(lián)視頻圖像與地理信息，呈現(xiàn)事件全局信息，構(gòu)建新一代的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，探索高速公路監(jiān)控管理新模式。

1傳統(tǒng)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指在高速公路收費(fèi)站、樞紐互通、匝道互通、隧道、橋梁、服務(wù)區(qū)等重點(diǎn)位置設(shè)置多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，對(duì)道路實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、突發(fā)事件等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生緊急事件時(shí)，能夠及時(shí)有效地采取處理措施，保障高速公路暢通。

在日常監(jiān)控業(yè)務(wù)中，監(jiān)控人員通常要處理兩種情況：

視頻事件檢測(cè)報(bào)警。報(bào)警信息由視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生，并通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心，在屏幕上顯示報(bào)警信息。系統(tǒng)自動(dòng)錄下報(bào)警相關(guān)的視頻圖像，由監(jiān)控人員查看核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)情況。

電話事件上報(bào)。報(bào)警信息由事件相關(guān)人員電話通知監(jiān)控中心，監(jiān)控人員通過(guò)相關(guān)人員描述的時(shí)間地點(diǎn)等信息，在海量視頻中尋找事件發(fā)生地周邊的視頻錄像核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)情況。

從處理流程上看，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式仍然要消耗大量的人力和時(shí)間尋找視頻核實(shí)情況并進(jìn)入事件處置流程，其原因有以下幾點(diǎn)：

（1）視頻事件檢測(cè)誤報(bào)率高

現(xiàn)有的視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)受環(huán)境因素影響較大，誤報(bào)率較高。如在大雨、大霧等能見(jiàn)度較差時(shí)，會(huì)影響識(shí)別效果;在晝夜轉(zhuǎn)換時(shí)，光線變化較快，識(shí)別率也會(huì)下降;高速公路兩邊樹(shù)木的陰影隨風(fēng)搖晃時(shí)，會(huì)影響對(duì)車(chē)輛的識(shí)別。視頻事件檢測(cè)的誤報(bào)率高嚴(yán)重困擾監(jiān)控人員，也容易造成人員疏忽而無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)事件。

（2）與地理信息的關(guān)聯(lián)性弱

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將視頻圖像投影到監(jiān)控中心的大屏上，屏幕畫(huà)面包括圖像和字符疊加的事件及地點(diǎn)。在電話事件上報(bào)的場(chǎng)景中，因視頻圖像與地圖無(wú)直接關(guān)聯(lián)，需要監(jiān)控人員查找事件地點(diǎn)周?chē)囊曨l布設(shè)點(diǎn)，然后調(diào)出對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的錄像進(jìn)行瀏覽，此過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果增強(qiáng)視頻圖像與地理信息之間的關(guān)聯(lián)性，將能夠有效提高業(yè)務(wù)處理速度。

（3）與應(yīng)急救援流程缺乏聯(lián)動(dòng)

在事件處理過(guò)程中，除了核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況，還需要對(duì)事件處理的過(guò)程進(jìn)行跟蹤查看。針對(duì)事件跟蹤與應(yīng)急救援處置，尚未進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)，也需要監(jiān)控人員手動(dòng)編輯單獨(dú)的預(yù)案，使視頻預(yù)案的靈活性和復(fù)用性降低，無(wú)法推廣應(yīng)用。

2基于GIS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為了解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的問(wèn)題，我們研發(fā)了一套基于GIS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將視頻圖像與地圖地理信息高度融合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)圖快速定位與搜索，聯(lián)動(dòng)應(yīng)急指揮處理流程，對(duì)視頻監(jiān)控預(yù)案進(jìn)行可視化管理。系統(tǒng)的主要功能分成四個(gè)部分：視頻管理基礎(chǔ)功能、地理信息導(dǎo)航、應(yīng)急救援聯(lián)動(dòng)、視頻預(yù)案可視化管理，其具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1視頻管理基礎(chǔ)功能

視頻管理基礎(chǔ)功能包括視頻圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻回放和視頻事件檢測(cè)。

實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過(guò)WEB瀏覽器，實(shí)時(shí)顯示單畫(huà)面或多畫(huà)面的視頻圖像;能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)前端云臺(tái)鏡頭的全功能遠(yuǎn)程控制;具備視頻實(shí)時(shí)上墻功能，具備預(yù)案與輪巡播放功能;同時(shí)能夠接收來(lái)自隧道管理系統(tǒng)、事件管理系統(tǒng)等發(fā)出的聯(lián)動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)報(bào)警點(diǎn)監(jiān)控視頻上墻，圖片抓拍，自動(dòng)錄像等。

視頻回放：包括分段回放與即時(shí)回放;支持錄像下載、剪切、實(shí)時(shí)錄像回放、報(bào)警錄像查看、報(bào)警圖片查詢(xún)等;可進(jìn)行回放與實(shí)時(shí)預(yù)覽比對(duì)顯示，支持多種形式的視頻回放。

視頻事件檢測(cè)：通過(guò)分析前端的流媒體服務(wù)器分發(fā)的視頻數(shù)據(jù)或者高清攝像機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)，具備交通事件檢測(cè)功能的智能分析，利用服務(wù)器強(qiáng)大的GPU計(jì)算能力和內(nèi)置智能算法對(duì)視頻圖像中的交通信息進(jìn)行檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上傳和分發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道、路面、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)的智能監(jiān)控。

2.2地理信息導(dǎo)航

地理信息導(dǎo)航功能包括地圖圖層信息疊加和路網(wǎng)簡(jiǎn)圖導(dǎo)航。

地圖圖層信息疊加：在基礎(chǔ)地圖的信息之上疊加外場(chǎng)設(shè)備，如攝像機(jī)、車(chē)檢器、情報(bào)板等。圖層的疊加是以圖表的位置和顏色分別對(duì)應(yīng)設(shè)備的位置與工作狀態(tài)。通過(guò)用戶(hù)交互點(diǎn)擊圖標(biāo)，顯示設(shè)備對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。例如，選取地圖上的單個(gè)攝像機(jī)圖標(biāo)，則顯示當(dāng)前攝像機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面。圈選多個(gè)攝像機(jī)，界面則同時(shí)展示被選中攝像機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面。該展示方式將視頻圖像與地理信息高度關(guān)聯(lián)，可以提高視頻查詢(xún)的效率。

路網(wǎng)簡(jiǎn)圖導(dǎo)航：采用SVG（可縮放矢量圖形）技術(shù)進(jìn)行路網(wǎng)相對(duì)抽象的繪制，形成道路路網(wǎng)，并以此路網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)的展現(xiàn)和與用戶(hù)的交互。例如，選取路網(wǎng)中的單個(gè)收費(fèi)站，該收費(fèi)站的相關(guān)信息一次性展示在界面上，包括收費(fèi)站所有的視頻圖像、收費(fèi)站設(shè)備狀態(tài)、車(chē)檢器信息、情報(bào)板信息等。路網(wǎng)簡(jiǎn)圖是所轄路段信息的全匯總，將業(yè)務(wù)信息按管理或地域分類(lèi)，提供便捷的業(yè)務(wù)監(jiān)控入口，如下頁(yè)圖2所示。

2.3應(yīng)急救援聯(lián)動(dòng)

與應(yīng)急救援處置系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)包括事件實(shí)時(shí)視頻查看和預(yù)案執(zhí)行跟蹤。

事件實(shí)時(shí)視頻查看：接到事件報(bào)警后，在地圖上以事發(fā)地為中心生成緊急處置圈，并顯示圈內(nèi)道路及周邊收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的視頻圖像。若事發(fā)地周?chē)范螞](méi)有布設(shè)攝像機(jī)，系統(tǒng)自動(dòng)連接前往現(xiàn)場(chǎng)查看的無(wú)人機(jī)和救援車(chē)的視頻，以保證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況快速回傳。

預(yù)案執(zhí)行跟蹤：根據(jù)應(yīng)急處置預(yù)案進(jìn)行事件處理的視頻跟蹤。如應(yīng)急救援車(chē)輛派出后，通過(guò)預(yù)案中的執(zhí)行路徑，自動(dòng)打開(kāi)相關(guān)的視頻監(jiān)控畫(huà)面，能夠查看其具體的執(zhí)行情況，保證處置流程的可視可控。

2.4視頻預(yù)案可視化管理

視頻預(yù)案可視化管理與應(yīng)急救援預(yù)案不同，主要針對(duì)節(jié)假日車(chē)流高峰期和重大計(jì)劃事件安全保障。

節(jié)假日車(chē)流監(jiān)控預(yù)案：根據(jù)往年節(jié)假日的流量高峰地點(diǎn)進(jìn)行定制，匯集收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、匝道互通等地點(diǎn)的視頻圖像，在需要時(shí)可一鍵上墻。節(jié)假日預(yù)案復(fù)用性強(qiáng)，能有效地為節(jié)假日管理的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與資源管理提供可靠依據(jù)。

重大計(jì)劃事件預(yù)案：一般指計(jì)劃性的參觀考察，根據(jù)計(jì)劃編制沿線的視頻圖像，可實(shí)時(shí)預(yù)知前方路況，根據(jù)實(shí)際情況提供即時(shí)路線的方案，保障計(jì)劃順利執(zhí)行。

3視頻監(jiān)控新模式應(yīng)用

廣西交通投資集團(tuán)河池高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司管轄路段包括六河路、宜河路、宜柳路、河都路和河百路等五條高速公路，共計(jì)476.3km。河池公司客服中心管轄河池、都安北、宜州三個(gè)監(jiān)控室，其中河池監(jiān)控室是河池公司的應(yīng)急指揮中心。2018年11月，河池應(yīng)急指揮中心安裝了基于GIS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以事件為驅(qū)動(dòng)的視頻監(jiān)控模式。在初期應(yīng)用階段，應(yīng)急指揮中心同時(shí)使用傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于GIS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分別用4m×14m的液晶拼接電視墻和一塊2.7m×11.04m的小間距LED大屏進(jìn)行展示。監(jiān)控人員在使用中發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)系統(tǒng)中要在56個(gè)小屏幕中來(lái)回輪巡查找事件，較為耗時(shí)，相鄰屏幕之間的畫(huà)面不一定具有關(guān)聯(lián)性。而使用整屏的GIS視頻監(jiān)控系統(tǒng)（如圖3所示），使用簡(jiǎn)圖導(dǎo)航，就能快速巡查一遍所轄路段。在應(yīng)急處置聯(lián)動(dòng)上，智能關(guān)聯(lián)與流程跟蹤功能，也減輕了監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。

4結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合廣西高速公路信息化系統(tǒng)的需求，分析了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的不足，提出了基于GIS的視頻監(jiān)控管理模式。通過(guò)基于GIS的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，初步證明了該模式的有效性，為智慧高速的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的支撐。