可视化GIS技术在危险品运输中的应用

王小丹 （长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212）

可视化GIS技术在危险品运输中的应用

王小丹 （长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212）

近年来危险品运输事故频频发生，除了加强安全意识，人们也在积极寻找解决方法。另一方面物流信息技术在物流运输中的应用越来越广泛和深入，将危险品运输的信息环境与GIS相结合，利用GIS强大的空间信息分析能力，处理运输中产生的大量地理信息，加强对物流运输过程的监管，评估危险品道路运输风险，为危险品道路运输提供决策参考依据。

可视化；GIS；危险品运输

0 引言

据不完全统计：2015年，全国危险货物道路运输量约10亿吨，危险货物道路运输企业约1.1万户，从业人员约120万人，运输车辆约31万辆。但与危险品物流快速发展如影相随的，还有层出不穷的危险品道路运输安全事故。这些安全事故暴露了危险货物道路运输行业存在以下问题：（1）缺乏专业化监管队伍和手段；（2） 各部门之间协同监管能力有待提升；（3）部分运输企业安全管理能力较弱，人员管理、车辆装备管理、运输路线管理及货物安全管理等缺乏系统规章制度。将GIS技术引入到危险品物流运输中，可以大大加强对物流运输过程的全面监控和管理，实现高效、安全的物流运输服务。

GIS是Geographical Information System的英文缩写，是一门集地理科学、空间科学、环境科学、计算机科学技术、信息科学和管理科学为一体的综合性、结合型学科，通俗地讲GIS就是利用计算机来管理空间资料与非空间资料的系统。所谓空间资料是指客观存在于地面的地理数据资料，例如火车站、公园、公路、桥梁、河流、湖泊、行政区域。而非空间资料，又称属性资料，则为与这些地理资料相关的属性，如行政区人口、土地所有人等。人类大部分的社会活动都与地理空间位置有关，GIS作为一门处理与地理信息有关的学科和技术，能够获取、储存、操作和分析地理空间数据，并能将数据转换在地理图形中显示，GIS用于辅助规划，利用其空间信息处理与分析功能，可以充分为专业应用系统提供决策信息。

地理数据作为图形数据的数据量规模已相当庞大，若涉及人类活动的各种信息，如文字、地图、影像、图片等，所涉及的数据量将成指数级增长。一个GIS系统往往涉及某一区域乃至全球的地理信息的采集、存储、查询、分析，并且地表时刻都在变化，而且这些变化具有严格的时间先后顺序，GIS系统记录这些活动不仅保证这些活动准确性，还要准确记录时间先后顺序。本文运用GIS先进的空间分析及可视化功能建立面向城区危险品运输全过程的安全管控系统，确保危险品运输的安全。

1 GIS应用于物流运输的优势

GIS已经越来越普遍应用于一些专业领域。除用于地质、气象、测绘、海洋等地理学科，其他行业如城市管理、经济统计与分析等也有应用。表面来看GIS技术与物流是两个不相关的研究领域，实际上，产品从生产到销售的过程中各个环节，GIS都可以给予必要的支持。所有的物流运输空间基础设施和地理空间都有关联，物流运输过程中会产生大量有关地理的信息。GIS技术应用于物流领域，主要利用GIS强大的数据管理能力来提升物流分析技术。完整的物流分析技术能够有效解决货物分配路径问题，优化车辆运输路线；以区域物流量的多少设置合理的分销点，达到资源配置合理化；同时结合GPS、RFID等物流技术对整个物流过程实现空间网络分析，对货物实现动态跟踪与管理[1]。

可视化是一种计算方法，它将符号或者数据转换为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计算过程。可视化是用来解释输入到计算机中的图像数据，并从复杂的多维数据中生成图像的一种工具。采用GIS建立的物流管理系统主要的特点就是在GIS的可视化环境中对企业的物流进行可视化、实时动态管理，包含时间动态和空间动态[2]。

与单纯的数据库以及CAD技术相比，GIS应用于物流管理具有独特的技术优势：

（1）图形显示输出上的优势。GIS提供良好的图形展示界面，除了CAD的显示、出图功能以外，也能根据属性资料做不同的主题展示，将图形根据需要任意缩放。此外，GIS制图可以解决传统单一主题叠合问题，将统一坐标系下的不同主题有效叠合。

（2） 分析功能上的优势。CAD等绘图软件着重于图形的绘制，不具备图形特征的相关属性内容，分析功能缺乏。一般的统计软件虽能处理大量的统计资料，但缺乏处理图形的能力。只有GIS能够将两者有机结合，使得图形资料能够灵活应用，任意叠合、分割、截取和统计分析。而且GIS的空间分析功能能够对点、线、面做不同的空间分析，获取相关信息。在物流的最短路径分析、配送区域分割中具有独特作用。强大的空间分析能力是GIS与其他制图软件最大的区别。

（3）模型模拟上的优势。GIS能够根据不同的模型在可视化的操作界面下模拟目标物体发展过程。

2 GIS在危险品货物运输中的应用

传统运输路径规划只考虑运输费用时间成本最小化，危险化学品运输考虑风险最小化。GIS可以辅助管理者在风险最小化的条件下进行决策，包括确定事故影响范围、医院和消防站数量和位置从而做出救援最佳路线，并通过车辆管理子系统实现事故救援的车辆调动，评估危险化学品运输事故的等级及预测扩散范围，迅速制定附近人员疏散方案。

2.1 科学决策救助站的分布

传统的选址算法大都通过数学模型经一系列的计算后得出设施点位置，选址前提要求理想化，缺乏空间数据的支持，在一定程度上降低了选址的科学性。利用GIS的空间分析功能，综合考虑各种影响因素来确定若干备选点，然后根据实际情况，考虑备选点的成本因素和非成本因素，如需求、交通设施、成本、环境等经济、社会、自然因素，确定救助点的数量、容量、用地规模、辐射范围和服务水平等，这样的选址结果弥补了数学模型的不足，更能符合实际要求。

2.2 加快事故救援响应速度

目前城市中的公安、消防、交警、卫生、环保等应急救援机构是独立运作的，没有统一的资源共享机制，也就是说，一旦发生事故，各部门先收集信息，若需其他部门配合需报告政府部门等待行动的指令，显然这种模式效率很低。如果采用GIS，首先建立一个数据库，把道路属性、公安消防、卫生环保等信息录入数据库，实现各部门之间的实时沟通和信息资源的充分共享[3]。

2.3 预测事故演变，及时疏散人群

由于危险品性质特殊，运输事故发生之后受风向、天气、地貌和周围物质的影响往往伴随着次级事故，如爆炸、火灾、污染等，有害气体会在空气中扩散，有害物质会进入河流，对周边人居环境造成极大影响，GIS缓冲区分析不仅可以做到预测事故演变与扩散范围，还可以计算扩散时间，争取在安全时间有效疏散可能扩散区域、方向内的人群。

2.4 最佳救助路径决策

事故救援和人员疏散都涉及到最佳路径问题。救助路径的确定需要获取作业区域道路运输网络图、作业区域房屋建筑设施分布图、救助站地理位置信息。例如ArcGIS的ArcMap具有地理网络分析功能，可通过选择起点和终点来实现最佳路径的选择，从电子地图中选择距离最近、到达时间最短的最优救助站，将其设为起点，将事故地点设为终点，可自动生成最佳救助路径。除此之外，还应考虑交通道路的拥堵情况，需要从交通管理部门获取实时数据。

2.5 预测事故发生概率、回避事故高发路段

把主要交通网络图、人口分布图、房屋建筑设施分布图等输入数据库，通过历史事故率统计数据和GIS软件的缓冲区分析功能，从而分析预测事故发生概率、及事故救援能力影响区域，实现对危险品运输的风险分析，为路径的优化选择提供依据，避开高事故率和人口密集路段。危险化学品的运输路径往往会经过不同人口密度区域，如郊区、乡村人口密度低，学校、医院等人口密度高，那么在做决策时可考虑关闭高风险道路来达到降低运输风险的目的[4]。

2.6 车辆管理系统

管理企业的所有车辆，如车型、车辆的车牌号、车载终端号、数量、年限等信息，车辆添加、维修、报废，要及时更新车辆相关信息，对应车辆的驾驶员的健康状况、驾龄、资质、联系方式等信息，还有运输的危险化学品种类、性质、重量、特别注意事项等信息也要及时录入[5]，这样可以实现以下目的：

（1） 车辆定位

利用GPS进行定位，在地图上实时显示车辆实际位置，并对车辆提供导航服务，同时查询车辆的状态，对车辆进行合理调度。车辆定位成功后，可以选择要查看的历史轨迹，动态播放行驶过程。

（2） 车辆跟踪

与GPS、RFID技术结合，实时掌握车上货物情况。车载终端实时采集车辆及货物的实时数据，并把数据发送给监控与调度中心子系统。运输车辆在途中遭遇突发事件，可通过数据采集入口，输入报警信息，请求做出调度指示。车载终端可以查询附近的车辆，与附近的车辆进行通讯，协作完成运输任务。

[1]孟祥妹.基于GIS-T道路危险品运输风险分析及选线关键技术研究[D].大连：大连交通大学（硕士学位论文），2013.

[2]林兴志.交通物流GIS路网可视化管理研究[J].大众科技，2016(12):6-8.

[3]王洪德，孟祥妹.基于GIS的城区危险品运输可视化管控系统研究[J].安全与环境学报，2012(3):200-203.

[4]韩小刚.基于GIS的危险化学品道路运输管理研究[D].上海：华东理工大学（硕士学位论文），2013.

[5]王建.面向公路物流运输企业的GIS监管系统的设计与实现[D].北京：中国科学院（硕士学位论文），2015.

The Application of Visual GIS Technology in the Transportation of Dangerous Goods

WANG Xiaodan (Changjiang Institute of Technology,Wuhan 430212,China)

In recent years,dangerous goods transportation accidents occur frequently,in addition to strengthening safety awareness,people are actively looking for solutions.On the other hand,the application of logistics information technology in logistics transportation is more and more extensive and indepth,combining the information environment with GIS,using the ability of analysis,handling the large amount of geographic information during transportation,strengthening the supervision of the logistics transportation process,evaluating the ris of dangerous goods transportion,providing reference for decision of dangerous goods transportion.

visualization;GIS;carriage of dangerous goods

F253.9

A

1002-3100(2017)12-0049-02

2017-09-28

王小丹（1988-），女，江西吉安人，长江工程职业技术学院管理系，讲师，硕士，研究方向：物流教学。