初彥龍

（遼寧警察學(xué)院 治安管理系， 遼寧 大連 116036）

基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究

初彥龍

（遼寧警察學(xué)院 治安管理系， 遼寧 大連 116036）

道路交通安全是道路交通的首要任務(wù)和終極目標(biāo)，天氣情況對(duì)道路交通安全威脅巨大，已經(jīng)成為威脅道路安全運(yùn)營(yíng)的最大非人為因素。不利氣象條件對(duì)人、車、路組成的道路交通系統(tǒng)有相當(dāng)大的影響，蘊(yùn)藏著眾多交通事故隱患，甚至引發(fā)重特大交通事故。以交通信息科技手段增強(qiáng)交通參與者的安全預(yù)警，建立道路交通氣象環(huán)境預(yù)警體系顯得尤為重要。文章通過對(duì)大連市的幾條主要道路進(jìn)行氣象監(jiān)測(cè)，建立道路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，大大減少惡劣氣象下交通事故發(fā)生的概率。

地理信息系統(tǒng)；道路交通；氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警

一、引 言

道路交通安全是交通管理的終極目標(biāo)，雨雪等天氣條件影響著道路出行者的安全，成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的很大障礙。建立道路交通氣象GIS系統(tǒng)變得非常必要，系統(tǒng)能夠?qū)Φ缆返臍庀蟓h(huán)境進(jìn)行分析查詢，并可以對(duì)歷史時(shí)段天氣情況形成歷史曲線，可以及時(shí)了解出行者目的區(qū)域的天氣情況，并提前采取及時(shí)應(yīng)對(duì)對(duì)策，盡量減少道路交通事故。本研究是道路交通與氣象相結(jié)合的GIS平臺(tái)，要求道路運(yùn)輸部門和氣象部門合作提供相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)功能向出行者免費(fèi)開放，使出行公眾及時(shí)了解道路交通的天氣情況。

二、當(dāng)前道路交通氣象預(yù)警研究的現(xiàn)狀分析

（一）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)當(dāng)前對(duì)城市道路交通氣象的研究仍處在起步階段，道路交通氣象方面的研究仍舊比較少，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距，有關(guān)惡劣氣象條件對(duì)城市道路交通安全的影響研究更是少之又少。

上世紀(jì)末，我國(guó)氣象、交通等部門先后在上海、安徽、江蘇等省市展開了公路交通氣象監(jiān)測(cè)站試點(diǎn)建設(shè)，在華東高速公路沿線建成一些能見度氣象監(jiān)測(cè)站，2006年以后，京、津、寧、冀、陜、贛等省份也陸續(xù)建立高速公路沿線氣象站，國(guó)內(nèi)公路交通氣象研究的發(fā)展進(jìn)入了快速發(fā)展階段。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展,國(guó)內(nèi)道路交通基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展和完善，交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的精細(xì)化需求也逐步增大。

（二）國(guó)外現(xiàn)狀

歐洲、日本、美國(guó)、等發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)建立了完善的高速公路網(wǎng)和道路氣象信息系統(tǒng)（Road Weather Information System，RWIS），同時(shí)具備多要素自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)路網(wǎng)，深入研究公路氣象，同時(shí)有相關(guān)的轉(zhuǎn)化成果。在英國(guó)，在一些道路交通事故多發(fā)的危險(xiǎn)路段也進(jìn)行氣象監(jiān)測(cè)，對(duì)公路沿線有暴風(fēng)雨的區(qū)域及時(shí)發(fā)布警報(bào)。結(jié)果顯示,氣象雷達(dá)網(wǎng)覆蓋區(qū)道路交通事故的發(fā)生率顯著減少。而在美國(guó),也早先已經(jīng)研發(fā)了道路氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng), 各州還根據(jù)道路條件進(jìn)行道路路面的溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)，通過網(wǎng)站發(fā)布道路實(shí)時(shí)與預(yù)報(bào)信息，各州也相繼建立了各自的道路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

三、交通氣象預(yù)警系統(tǒng)的研究意義及功能

（一）研究的意義

縱觀我國(guó)交通總體現(xiàn)況而言，道路資源緊張、交通擁堵的狀況沒有得到根本的改觀，遇特殊氣象情況下道路交通急劇惡化等。惡劣的氣象環(huán)境要素對(duì)道路交通有嚴(yán)重的影響，隱藏著很大交通事故隱患，甚至?xí)l(fā)重特大交通事故。道路交通對(duì)氣象環(huán)境條件非常敏感，已經(jīng)成為威脅道路交通安全最大的非人為因素。同時(shí)，不利的氣象條件給道路交通事故的救援和交通安全管制也增加了很大的難度。進(jìn)行道路交通氣象環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)的研究意義重大，主要有：

1.有利于提升城市道路交通安全等級(jí)。公安交通管理部門有必要在道路的關(guān)鍵地點(diǎn)合理規(guī)劃布設(shè)氣象站，創(chuàng)建道路氣象信息預(yù)警和服務(wù)系統(tǒng)，通過對(duì)氣象站數(shù)據(jù)采集、整合、處理，及時(shí)采取有針對(duì)性的管理措施，在不利的氣象條件下，使道路交通安全等級(jí)大大提高。

2.有利于建立完善城市道路交通安全預(yù)警機(jī)制。我國(guó)道路交通的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展較晚，但是近年來的發(fā)展迅速，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、對(duì)交通氣象需求的不斷擴(kuò)大，交通氣象系統(tǒng)建設(shè)可以借鑒歐美的經(jīng)驗(yàn)，盡快使交通氣象信息服務(wù)滲透到社會(huì)各個(gè)方面，更好地完善城市道路交通安全預(yù)警機(jī)制。

3.有利于建設(shè)智慧城市智能交通整體體系。智能交通是“智慧城市”的一個(gè)主要組成部分，是當(dāng)前機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加條件下解決道路交通擁堵的最本質(zhì)辦法。交通運(yùn)輸部已經(jīng)將建設(shè)智慧交通納入國(guó)家最高層面的設(shè)計(jì)任務(wù)，建設(shè)綜合智能交通運(yùn)輸體系，實(shí)現(xiàn)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的智能化。智慧城市離不開智慧交通，智慧交通引領(lǐng)智慧城市。

（二）道路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的功能

財(cái)產(chǎn)損失、傷亡事故以及天氣災(zāi)害已成為社會(huì)焦點(diǎn)，為了確保交通安全，高效，快速，迫切需要全面，多功能，智能化的道路天氣保護(hù)，系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)具有以下功能特點(diǎn)：

（1）基于 GIS技術(shù)，省、市、縣行政區(qū)域數(shù)據(jù)作為背景層，高速公路，國(guó)道，城市道路數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場(chǎng)天氣監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)和預(yù)警服務(wù)重要查詢層次顯示；

（2）能夠?qū)庀笮畔?、查詢信息?shí)時(shí)顯示和統(tǒng)計(jì)；

（3）預(yù)警提示系統(tǒng)，惡劣天氣下指定路段自動(dòng)報(bào)警；

（4）采用 GIS技術(shù)和氣象災(zāi)害預(yù)防措施，完成不同出行者服務(wù)產(chǎn)品智能配送的預(yù)測(cè)和預(yù)警產(chǎn)品；

（5）使用管理權(quán)限，實(shí)現(xiàn)不同出行者有不同的瀏覽服務(wù)產(chǎn)品；

（6）通過添加基本信息實(shí)現(xiàn)對(duì)象服務(wù)，增加道路天氣監(jiān)測(cè)站，增強(qiáng)容量擴(kuò)張。

四、基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的主要功能

本項(xiàng)目選擇交通氣象站觀測(cè)要素中的 8種對(duì)交通行車安全高影響的氣象及路面監(jiān)測(cè)要素：降雨量、風(fēng)力、溫度、濕度、能見度、天氣現(xiàn)象、路面溫度和路面狀況，進(jìn)行有針對(duì)性的研究設(shè)計(jì)。在功能上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)顯示查詢功能、預(yù)警功能、監(jiān)測(cè)報(bào)警功能、基于GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)展示等四大內(nèi)容。

實(shí)現(xiàn)城市重要道路等道路沿線交通氣象監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)調(diào)用、不同級(jí)別種類預(yù)警顯示、時(shí)間演變顯示、數(shù)據(jù)查詢、預(yù)報(bào)預(yù)警信息調(diào)用等功能，將直觀的、快捷的交通氣象監(jiān)測(cè)服務(wù)信息發(fā)送給出行者，使之能夠及時(shí)了解出行路線動(dòng)態(tài)情況，安全出行，降低事故發(fā)生率。

研究基于道路視頻的氣象能見度、降水預(yù)警檢測(cè)方法，通過道路視頻攝像機(jī)，實(shí)時(shí)獲取相關(guān)區(qū)域的氣象能見度和降水發(fā)生情況預(yù)警信息。

建設(shè)城市道路氣象觀測(cè)點(diǎn)和道路氣象數(shù)據(jù)分析預(yù)警，對(duì)影響重要道路通行條件的氣象因素及時(shí)掌控，為道路交通組織的指揮決策提供依據(jù)，并將數(shù)據(jù)與其他部門共享和向公眾發(fā)布，這是本項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容。

（二）系統(tǒng)的實(shí)施方案

本系統(tǒng)是一個(gè)主要利用交通氣象地面觀測(cè)站數(shù)據(jù)資料、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)預(yù)警信息，基于GIS開發(fā)的道路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)顯示的平臺(tái)系統(tǒng)。系統(tǒng)著力實(shí)現(xiàn)城市區(qū)內(nèi)重要道路沿線的氣象、路面要素信息在GIS場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)調(diào)用、不同級(jí)別種類的顯示、時(shí)間變化趨勢(shì)顯示、數(shù)據(jù)的分析查詢、預(yù)報(bào)預(yù)警信息保存等功能，將直觀、便捷的交通氣象監(jiān)測(cè)服務(wù)信息提供給交通管理者，將道路道路氣象信息服務(wù)提供給交通出行者。

系統(tǒng)采用層次化的設(shè)計(jì)思路，基于SuperMap Objects.NET組件式 GIS平臺(tái)來開發(fā)，以Microsoft Visual C#2012為主要開發(fā)語言，選擇B/S結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的總體框架自下而上由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用支撐層和應(yīng)用服務(wù)層5部分組成，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)的總體框圖

基于GIS的交通氣象環(huán)境預(yù)警，并對(duì)城市道路交通出行者公布共享。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及，GIS的應(yīng)用讓人們的生活出行、路線規(guī)劃都發(fā)生很大變化。對(duì)城市居民出行線路的氣象環(huán)境預(yù)測(cè)，對(duì)交通出行提供安全、舒適、便利的服務(wù)。系統(tǒng)研究的技術(shù)原理如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)研究技術(shù)圖

五、結(jié) 論

雖然高速公路氣象監(jiān)測(cè)出現(xiàn)較早，市場(chǎng)需求也一直存在，但城市主要道路交通氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)，一直沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用普及。道路交通氣象環(huán)境預(yù)警需要更多更密集的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，監(jiān)測(cè)更多的氣象條件并要及時(shí)進(jìn)行信息發(fā)布和共享、不同要素查詢、路徑規(guī)劃、氣象預(yù)警提示,功能應(yīng)用難度較大。

本系統(tǒng)解決方法是基于大連市城市道路具體情況，選擇具有普遍代表性的主要道路，進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)置監(jiān)測(cè)，通過圖、表等方式實(shí)現(xiàn)交通氣象監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控；可以橫向顯示，即對(duì)同一時(shí)間下不同的氣象要素進(jìn)行顯示；也可以進(jìn)行縱向顯示，即在不同時(shí)間下同一種要素進(jìn)行顯示；依據(jù)道路氣象條件分級(jí)方法劃定預(yù)告等級(jí)；設(shè)計(jì)開發(fā)移動(dòng)端軟件，相關(guān)人員可自行下載安裝，進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，由簡(jiǎn)到繁，逐漸實(shí)現(xiàn)全省各市道路交通氣象預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用。經(jīng)過系統(tǒng)的試運(yùn)行和不斷完善，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)措施和惡劣天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的研究，同時(shí)通過廣大交通參與者的使用反饋，不斷使系統(tǒng)更加強(qiáng)大，更準(zhǔn)確地為交通出行者和公安交通管理部門提供更好的服務(wù)和對(duì)策，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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[8]全國(guó)公路交通氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警三維服務(wù)系統(tǒng)成效顯著.http：//shizheng.xilu.com/20141225/10001 50003651040.html.

（責(zé)任編輯：李 剛）

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 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-0727(2017)06 -0058-05

2017-07-17

初彥龍（1976-），男，遼寧煙臺(tái)人，講師，碩士。研究方向：道路交通管理與控制。

遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究一般項(xiàng)目“基于GIS的道路交通氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)研究”（L2015246）