基于GIS 的公路安全信息管理系统研究及应用

李柳林 李玉萍 汪金花

(1.河北省唐山市交通运输局工程处，河北唐山 063000;2.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山 063009)

道路交通不仅是国民经济建设和社会发展的重要保障，而且直接关系到每一个公民的切身利益。因此，国家交通运输部门对道路交通提出有序、安全、畅通的新要求，交通安全数字化管理代替传统的人工管理成为交通安全管理研究的重要内容，道路安全GIS系统成为交通安全管理研究的主攻方向。本文从GIS的角度出发研究城市道路交通安全管理系统主要框架和功能需求，并进行系统的详细设计。

1 系统开发方式与研究框架

系统选用B/S架构，经过软件系统的需求分析，结合道路交通安全信息管理系统的总体规划，以唐山市道路交通相关数据为系统基础数据，结合国家道路等级划分数据、唐山市遥感影像、唐山市道路划分数据，构建一个适用于唐山市的公路安全信息管理GIS平台。系统的研究框架如图1所示。从唐山市区基础纸质地形图、遥感影像数据出发，结合唐山市行政区、道路、桥梁等城市划分数据以及实地测量数据，经ArcGIS软件平台进行数据处理，建立系统的地理空间数据库与属性数据库。

图1 系统研究框架

2 公路安全信息管理GIS平台功能

借助于GIS空间数据的检索功能，系统使用者可以查询出需要的公路地理信息，而且可以直观地看到不同等级道路等在整个城市的空间分布信息。空间分析功能可以对道路维修影响及事故快速抢救进行相应的缓冲分析和最短路径分析，为相关部门提供决策支持。根据GIS的公路安全信息管理系统的特点，对其功能和性能进行归纳和分类，可分为以下几个功能模块，见图2。

图2 系统功能模块

3 系统部分功能实现

1)空间分析功能。基于GIS的唐山市公路安全信息管理系统能够分析不同等级道路维修对周围居民及其他附属设施的影响情况，从而为人们的出行提供选择依据。同时，在道路发生交通事故情况下，能够对交通事故点及事故周边道路影响范围和程度进行缓冲区分析，对道路交通事故伤亡人员进行紧急抢救最短路径分析。出行前，可以通过公路安全信息管理GIS平台掌握所在区域以及目的地区的路网情况，包括城市路段的交通拥堵或路段是否可行等具体信息，也可通过系统平台了解城市中某一路段处于维修状态下对周围路段的影响程度及范围。

2)安全评价功能实现。公路交通安全性等级的评价主要综合考虑“公路交通的安全状况”与“路段交通事故的损失情况”两个方面。“公路交通的安全状况”方面，主要的决定性因素包括公路的安全管理水平、路段交通事故的救援指挥能力和人—机动车—公路周边环境条件等。“路段交通事故的损失情况”是公路路段安全性的重要标志之一。针对一段公路路段，假设受到公路运营管理人员的重视，同时，管理该路段的相关职能部门能力较强，该路段的人—机动车—公路周边环境条件随即会不断得到改善，交通事故的发生率以及事故的伤亡程度也就自然降低。反之，假设该路段不受相关公路管理职能部门的关注与重视，即相关的公路安全管理的职能部门形同虚设，那么人—机动车—公路周边环境条件将慢慢恶劣，导致该路段事故频发并带来严重的事故伤亡后果。因此，将相关职能部门的领导安全意识(KL)与部门管理工作能力(KA)、路段驾驶员素质(KR)、车辆的条件(KS)、路段交通安全环境条件(KG)、路段年度交通事故情况(KP)、产业(行业)相对稳定性(λ1)、相对安全系数(λ2)等因素划分为1个～9个等级，按上述理论，构建公路路段交通安全性(即安全等级)计算模型为:

其中，KL与KA的评定依据如表1，表2所示，领导安全意识的强弱、对道路安全的关心程度以及贯彻落实安全生产责任，以及安全部门人员配置、安全工作情况、安全管理计划与制度的实施、推行现代安全管理等情况直接关系城市公路的安全状况。

表1 相关部门的领导的安全意识等级

表2 职能部门的安全管理工作能力等级

在以上模型参数确定的基础上，依据参数评价标准对相关参数进行评价并由安全评价模型进行道路的安全性评价，得到评价结果D，并依据安全性指标进行安全性评定并作出决策(见表3)。

道路交通安全信息管理GIS系统平台利用道路信息基础数据库提供的空间数据、属性数据和交通特征数据，结合GIS的空间分析功能以及公路安全等级计算模型(公式(1))，从设计指标、运营管理、基础设施安全现状等方面有针对性地实施安全性评价，并在GIS平台上对各单项评价结果进行图形化展示。系统安全评价首先进行计算模型参数的设置(见图3)。

表3 安全性评价指标

图3 安全评价参数设置及评价结果显示

参数设置成功后，系统依据道路安全评价模型(见公式(1))进行安全等级计算，得到所选道路的安全等级，并依据安全性评价指标做出评价(见表2)，为相关行政部门提供决策支持，进行相应的道路维修管理，为人们的日常生活出行提供安全保障。

4 结语

GIS技术是现代城市交通安全管理研究的重要手段。依据交通管理目的不同，GIS在交通管理研究领域也有所差异。本文从交通地理信息系统(GIS-T)和公路安全相结合的角度出发，建立了唐山市区域公路基础信息数据库，提高区域公路管理工作的信息化水平。在C#.NET的环境下采用ArcGIS Engine组件进行二次开发，构建了唐山市公路安全信息管理GIS平台，实现对公路建设和管理的动态化。为道路交通安全进行宏观管理、分析决策、实时了解路网状况等提供多要素、多层次、多功能的服务，为用户提供全方位、可视化的信息服务，能及时、便捷地更新和反映道路各项信息，分析路网状况，提高了交通部门对道路安全管理的现代化与决策的科学化，对城市公路的管理具有重要的现实意义。

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