基于GIS的道路交通气象监测预警系统研究

初彦龙

（辽宁警察学院 治安管理系， 辽宁 大连 116036）

基于GIS的道路交通气象监测预警系统研究

初彦龙

（辽宁警察学院 治安管理系， 辽宁 大连 116036）

道路交通安全是道路交通的首要任务和终极目标，天气情况对道路交通安全威胁巨大，已经成为威胁道路安全运营的最大非人为因素。不利气象条件对人、车、路组成的道路交通系统有相当大的影响，蕴藏着众多交通事故隐患，甚至引发重特大交通事故。以交通信息科技手段增强交通参与者的安全预警，建立道路交通气象环境预警体系显得尤为重要。文章通过对大连市的几条主要道路进行气象监测，建立道路交通气象监测预警系统，大大减少恶劣气象下交通事故发生的概率。

地理信息系统；道路交通；气象监测预警

一、引 言

道路交通安全是交通管理的终极目标，雨雪等天气条件影响着道路出行者的安全，成为国家经济建设和发展的很大障碍。建立道路交通气象GIS系统变得非常必要，系统能够对道路的气象环境进行分析查询，并可以对历史时段天气情况形成历史曲线，可以及时了解出行者目的区域的天气情况，并提前采取及时应对对策，尽量减少道路交通事故。本研究是道路交通与气象相结合的GIS平台，要求道路运输部门和气象部门合作提供相关数据，系统功能向出行者免费开放，使出行公众及时了解道路交通的天气情况。

二、当前道路交通气象预警研究的现状分析

（一）国内研究现状

国内当前对城市道路交通气象的研究仍处在起步阶段，道路交通气象方面的研究仍旧比较少，与发达国家相比还有很大差距，有关恶劣气象条件对城市道路交通安全的影响研究更是少之又少。

上世纪末，我国气象、交通等部门先后在上海、安徽、江苏等省市展开了公路交通气象监测站试点建设，在华东高速公路沿线建成一些能见度气象监测站，2006年以后，京、津、宁、冀、陕、赣等省份也陆续建立高速公路沿线气象站，国内公路交通气象研究的发展进入了快速发展阶段。随着地理信息系统(GIS)和计算机技术发展,国内道路交通基础设施不断发展和完善，交通气象预报服务产品的精细化需求也逐步增大。

（二）国外现状

欧洲、日本、美国、等发达国家，已经建立了完善的高速公路网和道路气象信息系统（Road Weather Information System，RWIS），同时具备多要素自动气象监测路网，深入研究公路气象，同时有相关的转化成果。在英国，在一些道路交通事故多发的危险路段也进行气象监测，对公路沿线有暴风雨的区域及时发布警报。结果显示,气象雷达网覆盖区道路交通事故的发生率显著减少。而在美国,也早先已经研发了道路气象预报系统, 各州还根据道路条件进行道路路面的温度等实时数据预报，通过网站发布道路实时与预报信息，各州也相继建立了各自的道路气象监测预报系统。

三、交通气象预警系统的研究意义及功能

（一）研究的意义

纵观我国交通总体现况而言，道路资源紧张、交通拥堵的状况没有得到根本的改观，遇特殊气象情况下道路交通急剧恶化等。恶劣的气象环境要素对道路交通有严重的影响，隐藏着很大交通事故隐患，甚至会引发重特大交通事故。道路交通对气象环境条件非常敏感，已经成为威胁道路交通安全最大的非人为因素。同时，不利的气象条件给道路交通事故的救援和交通安全管制也增加了很大的难度。进行道路交通气象环境预警系统的研究意义重大，主要有：

1.有利于提升城市道路交通安全等级。公安交通管理部门有必要在道路的关键地点合理规划布设气象站，创建道路气象信息预警和服务系统，通过对气象站数据采集、整合、处理，及时采取有针对性的管理措施，在不利的气象条件下，使道路交通安全等级大大提高。

2.有利于建立完善城市道路交通安全预警机制。我国道路交通的基础设施发展较晚，但是近年来的发展迅速，随着我国经济发展、对交通气象需求的不断扩大，交通气象系统建设可以借鉴欧美的经验，尽快使交通气象信息服务渗透到社会各个方面，更好地完善城市道路交通安全预警机制。

3.有利于建设智慧城市智能交通整体体系。智能交通是“智慧城市”的一个主要组成部分，是当前机动车保有量急剧增加条件下解决道路交通拥堵的最本质办法。交通运输部已经将建设智慧交通纳入国家最高层面的设计任务，建设综合智能交通运输体系，实现城市交通基础设施的智能化。智慧城市离不开智慧交通，智慧交通引领智慧城市。

（二）道路交通气象监测预警系统的功能

财产损失、伤亡事故以及天气灾害已成为社会焦点，为了确保交通安全，高效，快速，迫切需要全面，多功能，智能化的道路天气保护，系统的开发应具有以下功能特点：

（1）基于 GIS技术，省、市、县行政区域数据作为背景层，高速公路，国道，城市道路数据作为现场天气监测，预报和预警服务重要查询层次显示；

（2）能够对气象信息、查询信息实时显示和统计；

（3）预警提示系统，恶劣天气下指定路段自动报警；

（4）采用 GIS技术和气象灾害预防措施，完成不同出行者服务产品智能配送的预测和预警产品；

（5）使用管理权限，实现不同出行者有不同的浏览服务产品；

（6）通过添加基本信息实现对象服务，增加道路天气监测站，增强容量扩张。

四、基于GIS的道路交通气象监测预警系统的方案设计

（一）系统的主要功能

本项目选择交通气象站观测要素中的 8种对交通行车安全高影响的气象及路面监测要素：降雨量、风力、温度、湿度、能见度、天气现象、路面温度和路面状况，进行有针对性的研究设计。在功能上，实现监测显示查询功能、预警功能、监测报警功能、基于GIS平台的数据展示等四大内容。

实现城市重要道路等道路沿线交通气象监测信息的实时调用、不同级别种类预警显示、时间演变显示、数据查询、预报预警信息调用等功能，将直观的、快捷的交通气象监测服务信息发送给出行者，使之能够及时了解出行路线动态情况，安全出行，降低事故发生率。

研究基于道路视频的气象能见度、降水预警检测方法，通过道路视频摄像机，实时获取相关区域的气象能见度和降水发生情况预警信息。

建设城市道路气象观测点和道路气象数据分析预警，对影响重要道路通行条件的气象因素及时掌控，为道路交通组织的指挥决策提供依据，并将数据与其他部门共享和向公众发布，这是本项目的主要研究内容。

（二）系统的实施方案

本系统是一个主要利用交通气象地面观测站数据资料、基础地理信息数据和预报预警信息，基于GIS开发的道路交通气象监测预报、实时显示的平台系统。系统着力实现城市区内重要道路沿线的气象、路面要素信息在GIS场景下的实时调用、不同级别种类的显示、时间变化趋势显示、数据的分析查询、预报预警信息保存等功能，将直观、便捷的交通气象监测服务信息提供给交通管理者，将道路道路气象信息服务提供给交通出行者。

系统采用层次化的设计思路，基于SuperMap Objects.NET组件式 GIS平台来开发，以Microsoft Visual C#2012为主要开发语言，选择B/S结构。系统的总体框架自下而上由基础设施层、数据存储层、数据访问层、应用支撑层和应用服务层5部分组成，如图1所示：

图1 系统的总体框图

基于GIS的交通气象环境预警，并对城市道路交通出行者公布共享。随着计算机的发展和普及，GIS的应用让人们的生活出行、路线规划都发生很大变化。对城市居民出行线路的气象环境预测，对交通出行提供安全、舒适、便利的服务。系统研究的技术原理如图2所示。

图2 系统研究技术图

五、结 论

虽然高速公路气象监测出现较早，市场需求也一直存在，但城市主要道路交通气象环境监测，一直没有得到大规模的应用普及。道路交通气象环境预警需要更多更密集的监测地点，监测更多的气象条件并要及时进行信息发布和共享、不同要素查询、路径规划、气象预警提示,功能应用难度较大。

本系统解决方法是基于大连市城市道路具体情况，选择具有普遍代表性的主要道路，进行有针对性的设置监测，通过图、表等方式实现交通气象监测信息的实时监控；可以横向显示，即对同一时间下不同的气象要素进行显示；也可以进行纵向显示，即在不同时间下同一种要素进行显示；依据道路气象条件分级方法划定预告等级；设计开发移动端软件，相关人员可自行下载安装，进行实时查看，由简到繁，逐渐实现全省各市道路交通气象预警系统的应用。经过系统的试运行和不断完善，加强应对措施和恶劣天气预报技术的研究，同时通过广大交通参与者的使用反馈，不断使系统更加强大，更准确地为交通出行者和公安交通管理部门提供更好的服务和对策，提高社会效益和经济效益。

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[2]黄玉仁,沉 英,黄玉生等.西双版纳城市化对辐射雾的影响[J].高原气象学,2001,20（2）：186-190.

[3]吴赞平.沪宁高速公路天气决策支持系统[J].现代交通科技，2006（5）：91-94.

[4]杨学英.建立道路天气预警机制,减少交通流量[J].外国公路,2005,25（6）：164-166.

[5]张金满,赵 娜，马翠平，曲晓黎.基于GIS技术的智能化交通气象服务系统的开发研制[J].山东气象,2 014,34（3）：68-73.

[6]田小义,吴建军,严明亮等.低能见度雾公路监测预报的一些新进展[J],气象科学，2009,29（3）：415-420.

[7]张朝林,张利娜,程丛兰,王必正.高速公路气象预报系统研究现状与未来趋势[J].热带气象学报,2007,23（6）：652-658.

[8]全国公路交通气象灾害监测预警三维服务系统成效显著.http：//shizheng.xilu.com/20141225/10001 50003651040.html.

（责任编辑：李 刚）

On the System of Road Traffic’s Meteorological Monitoring and Early Warning Based on GIS

CHU Yan-long
(Public Order Administration Department, Liaoning Police College, Dalian Liaoning 116036, China)

Road t raffic safety i s th e p rimary task an d ult imate g oal o f road traffic. The weather situation is a huge threat to road traffic safety and has become the biggest non-human factor that threatens road safety operation. Adverse weather conditions on people, cars, roads composed of road traffic system has a considerable impact, there are many hidden dangers of traffic accidents, and even lead to major traffic accidents. It is very important to establish the ea rly warning syste m o f road traffic we ather environment by means of tra ffic i nformation te chnology to en hance the safet y warni ng of traffic participants. Th rough the m eteorological m onitoring o f several m ajor roads in Dali an, the article establishes the early warning system of road traffic meteorological monitoring, which greatly reduces the probability of traffic accidents in bad weather.

Geog raphic In formation Syst em; road traffic; meteorological m onitoring and earl y warning

D631.5 文献标识码：A 文章编号：2096-0727(2017)06 -0058-05

2017-07-17

初彦龙（1976-），男，辽宁烟台人，讲师，硕士。研究方向：道路交通管理与控制。

辽宁省教育厅科学技术研究一般项目“基于GIS的道路交通气象监测与预警系统研究”（L2015246）