基于GIS的高速公路监控管理新模式的研究与应用

蒋新花 陈静 马高琳

摘要：随着高速公路管理系统的发展，道路视频监控系统已经有了广泛的应用基础。传统的视频联网监控系统大多是在管理中心采用视频轮询的方式进行监控，需要人工方式与应急救援处置业务进行关联。本文通过研究基于GIS（地理信息系统）的视频监控技术，结合广西高速公路信息化系统的需求，提出了广西高速公路监控管理的新模式，并在广西河池高速公路运营管理公司进行应用。

关键词：

中图分类号：U412.366 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.041

文章编号：1673-4874（2019）08-0150-03

0引言

作为高速公路三大系统之一的视频监控系统，是支撑高速公路运营安全保障的重要手段。高速公路监控中心的视频联网监控系统整合了管辖路网内道路沿线、收费站、隧道和服务区的所有视频资源，并使用液晶拼接墙大屏显示系统进行集中监控。通常，监控中心大屏系统以轮询的方式展示所有的视频图像，依靠事件检测系统的报警信息和人工审核的方式进行日常的监控管理工作。一旦发生交通事件，需要人工查询相关的视频，并关联到事件的处理流程，过程繁杂，效率低下。为解决这一问题，我們在传统视频监控系统的基础上，以交通事件为驱动，关联视频图像与地理信息，呈现事件全局信息，构建新一代的视频监控管理系统，探索高速公路监控管理新模式。

1传统高速公路监控系统

高速公路视频监控系统是指在高速公路收费站、枢纽互通、匝道互通、隧道、桥梁、服务区等重点位置设置多个监控摄像头，对道路实时运行状态、突发事件等进行监测，当发生紧急事件时，能够及时有效地采取处理措施，保障高速公路畅通。

在日常监控业务中，监控人员通常要处理两种情况：

视频事件检测报警。报警信息由视频事件检测系统产生，并通过视频监控系统进行转发到监控中心，在屏幕上显示报警信息。系统自动录下报警相关的视频图像，由监控人员查看核实现场情况。

电话事件上报。报警信息由事件相关人员电话通知监控中心，监控人员通过相关人员描述的时间地点等信息，在海量视频中寻找事件发生地周边的视频录像核实现场情况。

从处理流程上看，传统的视频监控模式仍然要消耗大量的人力和时间寻找视频核实情况并进入事件处置流程，其原因有以下几点：

（1）视频事件检测误报率高

现有的视频事件检测系统受环境因素影响较大，误报率较高。如在大雨、大雾等能见度较差时，会影响识别效果;在昼夜转换时，光线变化较快，识别率也会下降;高速公路两边树木的阴影随风摇晃时，会影响对车辆的识别。视频事件检测的误报率高严重困扰监控人员，也容易造成人员疏忽而无法及时发现事件。

（2）与地理信息的关联性弱

传统的视频监控系统将视频图像投影到监控中心的大屏上，屏幕画面包括图像和字符叠加的事件及地点。在电话事件上报的场景中，因视频图像与地图无直接关联，需要监控人员查找事件地点周围的视频布设点，然后调出对应时间段内的录像进行浏览，此过程费时费力。如果增强视频图像与地理信息之间的关联性，将能够有效提高业务处理速度。

（3）与应急救援流程缺乏联动

在事件处理过程中，除了核实现场发生的情况，还需要对事件处理的过程进行跟踪查看。针对事件跟踪与应急救援处置，尚未进行智能联动，也需要监控人员手动编辑单独的预案，使视频预案的灵活性和复用性降低，无法推广应用。

2基于GIS的视频监控系统

为了解决传统视频监控系统的问题，我们研发了一套基于GIS的视频监控系统。该系统将视频图像与地图地理信息高度融合，通过网络简图快速定位与搜索，联动应急指挥处理流程，对视频监控预案进行可视化管理。系统的主要功能分成四个部分：视频管理基础功能、地理信息导航、应急救援联动、视频预案可视化管理，其具体功能结构如图1所示。

2.1视频管理基础功能

视频管理基础功能包括视频图像的实时监控、视频回放和视频事件检测。

实时监控：通过WEB浏览器，实时显示单画面或多画面的视频图像;能够实现对前端云台镜头的全功能远程控制;具备视频实时上墙功能，具备预案与轮巡播放功能;同时能够接收来自隧道管理系统、事件管理系统等发出的联动报警，实现报警点监控视频上墙，图片抓拍，自动录像等。

视频回放：包括分段回放与即时回放;支持录像下载、剪切、实时录像回放、报警录像查看、报警图片查询等;可进行回放与实时预览比对显示，支持多种形式的视频回放。

视频事件检测：通过分析前端的流媒体服务器分发的视频数据或者高清摄像机的实时数据信号，具备交通事件检测功能的智能分析，利用服务器强大的GPU计算能力和内置智能算法对视频图像中的交通信息进行检测与统计，通过网络进行上传和分发，实现对隧道、路面、收费站、服务区的智能监控。

2.2地理信息导航

地理信息导航功能包括地图图层信息叠加和路网简图导航。

地图图层信息叠加：在基础地图的信息之上叠加外场设备，如摄像机、车检器、情报板等。图层的叠加是以图表的位置和颜色分别对应设备的位置与工作状态。通过用户交互点击图标，显示设备对应的内容。例如，选取地图上的单个摄像机图标，则显示当前摄像机的监控画面。圈选多个摄像机，界面则同时展示被选中摄像机的监控画面。该展示方式将视频图像与地理信息高度关联，可以提高视频查询的效率。

路网简图导航：采用SVG（可缩放矢量图形）技术进行路网相对抽象的绘制，形成道路路网，并以此路网为基础进行视频业务的展现和与用户的交互。例如，选取路网中的单个收费站，该收费站的相关信息一次性展示在界面上，包括收费站所有的视频图像、收费站设备状态、车检器信息、情报板信息等。路网简图是所辖路段信息的全汇总，将业务信息按管理或地域分类，提供便捷的业务监控入口，如下页图2所示。

2.3应急救援联动

与应急救援处置系统的联动包括事件实时视频查看和预案执行跟踪。

事件实时视频查看：接到事件报警后，在地图上以事发地为中心生成紧急处置圈，并显示圈内道路及周边收费站和服务区的视频图像。若事发地周围路段没有布设摄像机，系统自动连接前往现场查看的无人机和救援车的视频，以保证现场实况快速回传。

预案执行跟踪：根据应急处置预案进行事件处理的视频跟踪。如应急救援车辆派出后，通过预案中的执行路径，自动打開相关的视频监控画面，能够查看其具体的执行情况，保证处置流程的可视可控。

2.4视频预案可视化管理

视频预案可视化管理与应急救援预案不同，主要针对节假日车流高峰期和重大计划事件安全保障。

节假日车流监控预案：根据往年节假日的流量高峰地点进行定制，汇集收费站、服务区、匝道互通等地点的视频图像，在需要时可一键上墙。节假日预案复用性强，能有效地为节假日管理的现场监控与资源管理提供可靠依据。

重大计划事件预案：一般指计划性的参观考察，根据计划编制沿线的视频图像，可实时预知前方路况，根据实际情况提供即时路线的方案，保障计划顺利执行。

3视频监控新模式应用

广西交通投资集团河池高速公路运营有限公司管辖路段包括六河路、宜河路、宜柳路、河都路和河百路等五条高速公路，共计476.3km。河池公司客服中心管辖河池、都安北、宜州三个监控室，其中河池监控室是河池公司的应急指挥中心。2018年11月，河池应急指挥中心安装了基于GIS的视频监控系统，实现了以事件为驱动的视频监控模式。在初期应用阶段，应急指挥中心同时使用传统视频监控系统和基于GIS的视频监控系统，分别用4m×14m的液晶拼接电视墙和一块2.7m×11.04m的小间距LED大屏进行展示。监控人员在使用中发现在传统系统中要在56个小屏幕中来回轮巡查找事件，较为耗时，相邻屏幕之间的画面不一定具有关联性。而使用整屏的GIS视频监控系统（如图3所示），使用简图导航，就能快速巡查一遍所辖路段。在应急处置联动上，智能关联与流程跟踪功能，也减轻了监控人员的工作负担，提高了工作效率。

4结语

本文结合广西高速公路信息化系统的需求，分析了传统视频监控系统在实际应用中的不足，提出了基于GIS的视频监控管理模式。通过基于GIS的视频监控管理系统的研发与应用，初步证明了该模式的有效性，为智慧高速的进一步发展提供了有力的支撑。