城市应急通道动态规划系统支撑数据库设计

尹永钊，黄 劼

(四川大学制造科学与工程学院)

0 引 言

近年来，城市各类突发事件造成的威胁日益严重。由于突发事件具有突然性、紧急性，要求应急单位反应快速，能够及时到达现场，进行紧急处置。事故发生时，各道路通行情况不一致，因此，如何选择通行道路，对救援工作起到了决定性的作用。城市应急通道动态规划系统，就是突发事件发生时，能快速规划出应急通道，确保应急部门快速到达事故现场进行处理的一种路径规划系统。它基于城市交通信息数据库，实时提取交通道路阻塞率，通过优化算法，规划出最优路径，并对沿途路径实施智能管控。这个系统的实现能很大程度上提高城市应急的救援能力，减少突发事件带来的不利影响。

城市交通信息的数据库是该系统的支撑数据库。系统中应急通道的动态规划，主要是依据道路的长度和阻塞率，然后通过改进后的Floyd 算法来实现。对道路基本信息和阻塞率的管理，高效地存取各种数据资源，必须设计出一套结构合理、功能完善的数据库。该系统利用GIS 桌面软件对地图进行数字化管理，然后建立GIS 数据库，并利用ArcGIS Engine 组件在Visual Stiudio 中进行嵌入式开发。本文主要探讨的内容就是如何设计城市应急通道动态规划系统的GIS 数据库。

1 数据库的整体结构和内容

首先对应急通道动态规划系统进行需求分析，根据系统应具备的功能，确定所需的数据库。一是系统需要具备对规划出的道路 进行显示的功能，所以必须建立图形数据库。二是系统的优化算法需要提供道路的各种信息，要求建立属性数据库，便于对道路信息的管理。数据库的主要内容主要包括道路信息、应急单位和事发地(包含在地理位置信息中)。通过对这三项内容的处理，才能准确得出进行优化所需要的基本要素(道路的长度和实时阻塞率)。数据库的内容与结构如图1 所示。

2 数据库的设计

城市应急通道规划调度系统必须要能够实现快速查询事发地点，判别事故类型及等级，调度应急单位，并且要能够依据道路的实时信息规划最优应急通道。本数据库包含图形数据以及相关属性数据。系统的地图规划模型选取了成都二环内主要交通干道。

2.1 图形数据库的建立

通过对本系统的功能需求分析，在地图数字化的时候选择ESRI 公司的桌面应用软件ArcMap desktop 对栅格地图进行处理。通过ArcCatalog(ArcCatalog 是ArcGIS Desktop 中最常用的应用程序)来根据图层新建shapefile 文件，将各shapefile 文件放入数字化地图软件ArcMap 的图层框中，利用ArcMap 对栅格图像进行数字化。

首先下载成都市二环内主要干道的栅格图像。把栅格图像进行数字化处理，形成了“道路.shp”的线程图，并保存。将表示应急单位的点进行数字化，得到“应急单位.shp”的点图层，再将表示事发地的点进行数字化，得到“事发地.shp”的点图层，最后把这三幅图层在ArcMap 中保存为一幅图，图名为“城市应急通道动态规划. Mxd”。该图即成为图形数据库的组成部分。

图1 城市应急通道动态规划系统数据库的内容与结构

2.2 属性数据库的建立

城市应急救援系统的属性数据，反映了各实体的具体特征(如应急救援单位的类别、等级，城市交通道路的路长、道路名称、实时阻塞率，事发地的地理位置等信息)。系统的基础部分为数据，合理设计组织数据是进行动态路径规划的核心。对于描述城市交通信息的属性数据，要建立属性数据库，该数据库中主要包括:应急救援单位数据表，城市交通道路信息数据表，城市地理位置信息数据表。

(1)应急救援单位数据表设计

在对紧急事件进行了判别后，需要动态调度响应的应急单位进行救援，根据此需求分析，对应急单位需要有类型判别和等级划分，并且为能及时调度相应单位，在数据表中也存储了应急救援单位负责人的信息等，其数据表设计如表1所示。

表1 应急救援单位数据表

(2)城市交通道路信息数据表设计

该系统是基于实时路况信息对应急通道进行了动态规划，路径规划算法中所选择的道路权重判别依据为路径长度和道路实时交通情况(即阻塞率)，为了便于路径查询，在道路信息表中增设了选中道路字段信息。在进行路径规划时，因其需要在内存中建立具有拓扑关系的地图，在道路信息表中增设了每条道路的起始点信息，数据表设计如表2 所示:

表2 城市交通道路信息数据表

(3)城市地理位置信息数据表设计

城市紧急事件发生后，需要将其地理位置(即事发地)设置为动态路径的终点，本系统为应急通道动态规划系统的模型研究，在设计事故发生数据表时，主要存储了一些地理位置信息(包含事发地位置)，在今后的系统使用过程中需要将城市各地理位置信息存储在一张表中，数据表设计如表3 所示:

表3 城市地理位置信息数据表

2.3 数据库主要功能的实现

本数据库是利用ArcObjects 并结合Visual Stiudio 编程工具和GIS 数据库共同开发出来的。通过ArcObjects 中的P age LayoutControl 控件编程可打开、保存和另存为mxd 格式的图片文件，在管理系统中打开图层城市应急通道动态规划. mxd 文件，可以直观显示出各道路和地理位置。ADO(Activex Data Objects). NET 是新一代的数据访问对象结构，支持工业标准技术OLEDB 的各种数据源;ADO . NET 采取离线式的数据访问方式，经由查询将数据结果放在用户端的Dataset;数据交换格式为xml 利用Visual Stiudio 中的OLEDB技术访问该GIS 数据库，即可实现数据库的功能。

3 结束语

城市交通信息数据库的建立，为应急通道动态规划系统提供了基本的数据，是城市应急通道动态规划系统的支撑数据库，系统能将动态的实时道路阻塞率存储到数据库中，使系统的动态规划功能能够实现。

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