基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理系统的设计.doc
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毕业设计
题目名称:
基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理系统的设计
题目类型：
毕业设计
学生姓名：
郑晓妍
院（系）：
地球科学学院
专业班级：
地理信息系统10802班
指导教师：
刘少华
时间：
2012年2月15日至2012年6月18日
目录
任务书……………………………………………………………………...……………Ⅰ
开题报告…………………………………………………………………...……………Ⅱ
指导教师审查意见……….………………………………………………..……………Ⅲ
评阅教师评语……………….………………………………………………..…………Ⅳ
答辩会议记录……………….…………………………………………………..………Ⅴ
中文摘要……………….……………………………………………………..…………Ⅵ
英文摘要……………..….………………………………………………………………Ⅶ
前言…………………….……..…………………………………………………………Ⅷ
1绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义及目的 2
1.3国内外GIS在交通领域应用的状况 3
1.4论文的组织结构 4
2核心概念简介 6
2.1交通事故多发段点的定义 6
2.2交通事故多发段点的鉴别方法介绍 6
2.3荆州市交通事故多发段点的鉴别方法 9
3交通事故信息管理系统需求分析 12
3.1系统设计目标 12
3.2系统设计原则 12
3.3系统需求分析 13
4交通事故信息管理系统总体设计 15
4.1系统总体框架 15
4.2系统功能设计 16
4.3系统数据库设计 19
4.4系统界面设计 23
4.5系统软硬件配置方案 25
5交通事故信息管理系统的实现 26
5.1地图操作模块 26
5.2地图查询模块 28
5.3交通设施管理模块 29
5.4道路安全模块 30
5.5专题图模块 31
6总结 33
参考文献 33
致谢 35
基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理
系统的设计
学生：
郑晓妍，长江大学地球科学学院
指导教师：
刘少华，长江大学地球科学学院
【摘要】为了应对日益复杂的道路交通安全管理形势，有必要采用先进的信息技术来更加有效的管理交通事故数据。
通过建立基于GIS技术的道路交通事故信息管理系统，充分发挥出GIS特有的数据输入、数据管理、空间分析以及可视化表达的功能，将道路信息、事故信息与地理信息有机结合起来，从而满足交通安全管理部门在信息检索及数据分析方面的需求，为其分析与决策提供有效的参考。
本论文以MapGISK9为GIS平台、SQLServer2005为数据库设计平台、VS2005为软件开发平台来研究和设计基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理系统。
论文首先对交通信息管理系统进行了需求分析，包括功能、性能及数据的需求；进而进行总体设计，其中数据库和功能的设计是本文设计的重点；最后利用C#语言，在MapGISK9平台下进行二次开发，设计和实现了具有地图基本操作、地图查询、道路安全、交通设施管理、专题图等功能的交通信息管理系统。
【关键词】交通信息管理；GlS；空间数据库；MapGIS；
DesignofRoadTrafficAccidentsInformationManagementSystemforJingzhoubasedonGIS
Student:
ZhengXiaoyanSchoolofGeoscience,YangtzeUniversity
Supervisor:
LiuShaohuaSchoolofGeoscience,YangtzeUniversity
[Abstract]Inresponsetotheincreasinglycomplexsituationofroadtrafficsafetymanagement,itisnecessarytouseadvancedinformationtechnologytomanagethetrafficaccidentsdataeffectively.Thedemandsforinformationretrievalanddataanalysisaremetandthereferenceisprovidedfortheanalysisanddecision-makingoftrafficsafetymanagementdepartmentthroughtheestablishmentofroadtrafficaccidentsinformationsystembasedonGIStechnology,thefullexertionofGIS’uniquefunctionofdataentry,datamanagement,spatialanalysisandvisualizationexpressionandtheperfectintegrationofroadinformation,accidentinformationandgeographicinformation.
ThethesistakesMapGISK9asGISplatform,SQLServer2005asdatabasedesignplatform,VS2005assoftwaredevelopmentplatformtostudyanddesigntheroadtrafficaccidentsinformationmanagementsystemforJingzhoubasedonGIS.Atfirst,thebasicdemandsofthesystemwereanalyzed,includingthefunction,performanceanddataneeds;Then,thesystemwasdesignedinthispaper.Designofdatabaseandfunctionisthemostimportantinthispaper;Finally,usingC#languageandMapGISK9platform,wehavedesignedandrealizedthefunctionoftrafficinformationmanagementsystem,suchasthebasicoperationsofmaps,mapquery,roadsafety,trafficfacilitiesmanagementandspecialcharts.
[Keywords]Trafficinformationmanagement;GIS;Spatialdatabase;MapGIS;
VII
前言
近年来，随着交通运输业的迅猛发展和交通设施的逐步完善，城市交通管理部门疲于应付不断出现的各种交通设施管理与交通事故处理问题，缺少前瞻性、整体性和连续性，缺乏对未来总体交通管理工作的把握，因此工作经常处于被动局面，如交通指示路牌的布局不合理，电子警察，指示灯的维护不及时等问题。
基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理系统正是为解决这些问题而存在。
此系统不仅要求能够在交通设施管理工作中迅速并准确地确定交通设施的位置、状况等信息，以提高在交通设施管理中的工作效率；还要求能够利用系统对各类因交通引起的突发性事件进行应急事故的分析，以获得科学、有效、快捷的处理方法，为荆州市的交通管理提供技术保障。
本文依次对此系统进行需求分析、总体设计、系统实现，具体做了以下的工作：
（1）需求分析：
确定系统的目标，根据目标进行功能、性能、数据需求分析；
（2）总体设计：
依据需求分析所确定的内容，从系统体系结构、功能设计、数据库设计、界面设计等方面展开；
（3）系统实现：
在系统设计的基础上，借助SQLServer2005数据库平台和VS2005开发软件的支持，实现了地图操作、地图查询、交通设施管理、事故信息管理、事故应急处理等功能。
绪论
基于GIS的荆州市道路交通事故信息管理
系统的设计
1绪论
1.1研究背景
据世界卫生组织统计数字表明，中国是世界上交通事故发生最严重的国家之一。
我国的汽车拥有总量仅占全世界的1.9%，而引发的交通死亡事故却占全球的15%，每年因道路交通事故导致死亡的人数已居世界首位。
我国对道路交通事故的统计开始于1951年，改革开放后国内交通事故总量始终是处于上升趋势，并且以每年10%的速度递增。
据资料显示我国道路交通事故状况具有：
道路交通事故死亡人数居世界第一、道路交通事故的严重程度极高、道路交通中的死亡风险很高、道路交通事故仍处于持续增长阶段四个显著特点，道路交通事故已经成为制约我国经济和社会发展的因素。
城市发展和交通安全从来就是一对矛盾，城市道路交通事故已成为交通事故灾害研究防范的重点。
近年来我国的交通运输业迅猛发展，交通需求的日益增加也拉动了城市车辆保有数量的急剧上升。
但是，与城市内持续增长的汽车拥有数量形成了鲜明对比的却是相对落后的交通管理体系，交通需求与交通设施供给以及道路服务管理水平的矛盾日益突出，各类交通事故频繁发生，基本趋势表现为事故次数和受伤死亡人数逐年持续上升。
据2012年公安部公布的最新统计资料显示，我国城市的交通事故增长点呈现出：
城市快速路事故、高速公路事故继续上升；个人自用机动车肇事增多；违法会车、违法占道行驶、违法装载导致事故造成死亡人数上升；傍晚至晚间时段和星期日交通事故死亡人数较多等几方面特点。
为了处理频发的交通事故，城市交警部门收集了相当数量的信息和文档，但是仅仅是用于事故中分析责任和事故后备案，几乎没人能有精力对这些数据进行系统地分析，以用于对事故原因的研究、统计，更谈不上对交通事故的模拟、预防工作。
我国目前的交通安全管理基本上处于被动安全管理水平，大部分关于交通事故的研究也都集中在理论与概念分析上。
导致这一现象的原因之一是交通事故的相关文件均为模拟信息，诸如现场描述、原因分析和责任认定等交通事故记录，通常是以文本和照片的形式存放。
这使得对这些档案和数据的查询、利用和维护十分困难，需要花很多的时间和精力，操作繁琐十分不便。
另外，对事故地点的描述不精确也不利于统计和空间分析。
那么，如何有效地提高道路交通安全管理水平就成为当前迫切需要解决的课题。
在这样的背景下，采用先进的管理方法和技术手段管理城市交通，切实提高城市道路交通的安全性，减少并预防交通事故的发生已是势在必行。
1.2研究意义及目的
保证道路交通有序、安全、畅通是交通参与者对交通运输部门提出的基本要求。
如何应用先进的管理方法和技术，切实提高城市道路交通安全管理的水平，减少事故的发生，使交通事故对道路通行量的影响最小化，需要先进的科学技术手段的支持。
目前我国的道路交通管理相对落后，缺乏先进的现代化交通控制手段和安全管理、分析处理系统，大多数城市的仍主要仍处于人工管理为主的阶段，大量的统计数据无法发挥其在动态调度、实时控制方面的作用。
研究表明，在交通运输部门日常处理的事务中80%以上的交通信息具有空间特征，人们希望寻求到一种有效的工具，用来数据采集、整合、存储和管理这些信息并作以规划和辅助决策。
为此，城市道路交通信息的空间地理特征非常适合采用GIS技术。
将地理对象的属性特征和空间信息融为一体，集成现有交通信息系统，实时动态地反映交通态势的变化情况，以GlS为平台的智能交通管理系统（ITS）是城市交通管理发展的必然方向。
利用GlS的空间数据管理功能和综合分析能力，开发和实现一套城市道路交通事故信息管理系统，为交通管理部门提供有效的事故处理平台具有较好的发展前景[1]。
本文的研究目标是，基于GlS技术开发一个用数字化的方式来存储城市的交通电子地图和交通事故信息的系统，并根据交通事故的空间分布特点、时间特征和属性特征，自动统计交通事故，分析事故的成因以及对事故进行紧急应对等。
将城市道路交通事故档案以数字化的形式，存放在计算机中并与GlS中的基础地理信息、道路网络信息、交通设施信息和交通信息数据库结合起来，可以使查询、管理、维护、甚至分析事故的周围环境等工作变得方便易行。
1.3国内外GIS在交通领域应用的状况
1.3.1国外地理信息系统在交通安全领域的应用研究状况
美国是较早利用计算机技术进行交通运输和规划数据库建立的国家之一。
在美联邦公路署的倡导下，各州运输局相继展开交通地理信息系统的研究，威斯康星州（Wisconsin）运输局就是其中的先驱者，率先开发了基于GIS的交通事故分析系统。
其他州比如明尼苏达州和华盛顿州建立了公路安全信息系统，加州建立了事故记录和分析系统，爱荷华州的运输局交通运输安全办公室完成了基于GIS的事故点及分析系统GIS-basedAccidentLocationandAlysonsystem（GIS-ALAS）的研制工作。
日本国土交通省国土技术政策综合研究所在2000至2002年期间还专门对基于GIS的交通事故分析系统、基于GIS的交通安全评价系统以及道路空间系统进行了深入研究[2]。
加拿大的运输部也建立了TrafficAccidentInformationDatabase（TRAID）为加拿大交通事故提供了数据支持，为全国的交通安全分析和评价提供了保障。
英国的软件运输研究试验室也开发了基于GIS平台上的应用软件MAAP（MicrocomputerAccidentAnalysisPackage），该软件主要用于交通事故的管理和分析，并与GIS，Word，Excel，Access等有良好接口。
该系统分为两部分：
数据库系统和数据库分析系统。
数据库中的数据分为环境信息、车辆信息、事故伤亡三个部分，系统开发了许多的事故数据分析工具，可以在GIS平台上表现事故发生的位置，可以进行事故分析。
该软件在英国、津巴布韦、牙买加等地有着较好的运用。
此外，挪威国家公路局、澳大利亚国家公路局也研究开发了基于GIS平台的交通事故管理信息系统，用于交通事故的管理、分析。
这些系统均为结合本州或本国的具体情况研究开发的，但功能大致相似，都具有图形的输入、编辑、拓扑关系生成、图形和数据的双向查询、空间分析和事故数据的评价以及简洁直观的图形显示和输出[3]。
综上所述，国外的研究深入在软件界面、可操作性等方面比较完善，GIS在国外的交通运输（公路、铁路、航道等）网络规划与设计、管理、公路维护系统、交通安全与控制、紧急反应定位系统等方面已得到了广泛的应用。
1.3.2国内地理信息系统在交通安全领域的应用研究状况
GIS技术在我国已有20多年的发展历史，在资源、环境、测绘、城建等领域取得了很大进展，但是在交通领域的研究较国外相比仍有差距。
在交通安全领域的应用还只限于公路数据库的建立与管理，在城市交通领域也只限于其静态的路段查询及检索。
道路交通安全的信息管理和分析方法比较落后，在交通事故与其空间位置的关联性研究和相应GIS系统开发应用方面比较薄弱，因此影响了对交通事故机理的深入研究。
现在我国在交通安全领域具有代表性的系统是公安部开发的“全国道路交通事故信息管理系统”，整个系统采用了新的道路交通事故信息采集表，包括事故信息统计分析系统、办案管理系统和案卷文书管理等三大部分。
该系统对全国交通事故的信息进行采集和管理，主要功能为事故指标的统计、报表、查询及一些常用的数据库维护功能等，但没有结合GIS技术对道路交通安全信息进行表达和分析。
国内一些高校和产业公司也做了一定的研究工作，比如吉林大学和同济大学的相关课题组都对基于GIS平台的项目级道路安全评价信息系统进行了探讨，并有了成型的研究报告和相应的程序[4]。
可以看到，近几年来GIS技术也在各地的交通领域己蓬勃展开，例如，江苏、河北、上海等先后开发研制了基于GIS的公路信息系统、桥梁管理信息系统、公路管理信息系统等；广东省也投入使用了省级综合交通地理信息系统，为用户提供可视而实用的辅助决策功能。
国内将GIS技术应用在交通安全方面的结果主要包括在:
道路交通安全黑点分析、道路安全评价信息系统、城市交通安全管理研究、高速公路交通事件应急救援和高速公路事件管理系统等。
这些软件在操作运用上，均不具备数据的分布式维护和实时对内发布功能，在实际管理中不能做到“与时同步”，这造成了决策人不能及时分析，影响了决策效果[5]。
总的来说，基于GIS平台上的交通事故信息系统的研究工作尚处于起步阶段，应用的范围有限，主要功能着重于道路信息的查询、空间数据和属性数据的管理以及专题地图和报表的输出，而对事故的具体分析和实时更新维护较弱。
1.4论文的组织结构
本论文共有8个部分，各部分的内容如下：
第一部分：
绪论，主要是介绍本论文的研究背景、研究目的及意义，分析了国内外GIS在交通领域的应用状况,讨论论文的组织结构；
第二部分：
核心概念简介，首先对交通事故多发段点及其鉴别方法进行了介绍，然后分析了适合荆州市的交通事故多发段点鉴别方法；
第三部分：
交通事故信息管理系统需求分析，介绍了系统设计目标、设计原则、功能需求、性能需求以及数据需求等；
第四部分：
交通事故信息管理系统总体设计，着重从系统总体框架、功能设计、数据库设计、界面设计及软硬件配置等方面展开；
第五部分：
交通事故信息管理系统实现，用运行结果展示了系统功能的实现；
第六部分：
总结。
对毕业设计中所作的工作做一个总结，同时指出系统中存在的问题；
第七部分：
参考文献；
第八部分：
致谢
第35页（共35页）
核心概念简介
2核心概念简介
道路上事故多发位置集中了较大比例的交通事故，具有较大的危害性，对事故多发段点采取有针对性的改善措施能以较少的投入，取得较大的经济和社会效益。
因此，事故多发位置的鉴别是道路安全研究中最重要的内容之一，世界上许多国家和城市根据本地交通事故的特点采用了各自不同的方法进行事故多发位置的鉴别。
本部分对事故多发段点及其鉴别方法进行了介绍，并提出了适合荆州市的交通事故多发段点的鉴别方法。
2.1交通事故多发段点的定义
交通事故在道路空间上的分布有分散型和密集型两种。
分散型分布的事故多与驾驶员及其他用路者的不安全行为有关；密集型的事故则多与道路类型、交通设施和交通环境有关，如急弯陡坡、视距不良、交通量过大等路段。
事故密集型分布的路段常被称为事故多发点或事故多发路段，在这些路段上单位时间里每公里发生的交通事故次数大大高于该条道路发生事故的平均值，它们也通常被称为“黑点”、“黑段”。
总之，道路事故黑点是指在较长的一个时间段内，道路交通事故的发生频率或数量、特征与其它正常路段相比明显突出的地点（路段），国外称“AccidentproneLocation”,俗称事故“黑点”（Blackspot）[6]。
从事故点所在的空间范围具体说明，一般面积较小的区域或较短的路段，称为事故多发点；具有一定长度（100m-2000m）的路段称为事故多发路段。
在本文中，我们用固定时间段内，单位长度的路段或交叉口发生的事故数来描述该路段的事故密度，超过规定事故密度的事故多发路段或交叉口为道路事故黑点。
2.2交通事故多发段点的鉴别方法介绍
道路事故多发段点的鉴别就是将那些事故起数异常的位置挑选出来，以便采取相应的对策。
一般来说，事故率较高的路段、地点就是事故多发点，但多到什么程度算是“较高”需要有一个科学的评定方法，这就涉及到事故一般段、点的标准值范围的确定和与多发段、点如何对比的方法。
另外，事故多发段、点的研究可以在不同的范围、不同的深度上进行，发生的事故在道路上的集中程度也不尽相同，因此，对于交通事故多发段点的评价指标及鉴别方法也就各有不同。
在这些方法当中有的适合于事故多发地点的鉴别，如一个路口；有的适合于事故多发路段；而有的则适合于一个区域，都是按照各自国情、地区的情况确定，有其适用范围[7]。
本节及下节将在对国内外常用的事故“黑点（段）”的鉴别方法[8]分析比较的基础上，选出一种理论上可靠、使用上简单方便，适合荆州市实际交通状况的事故多发段点的鉴别方法。
（1）事故频率法
事故频率法又称绝对次数法，是规定某个标准的事故次数作为分析依据，如果某一路段在规定的时间和范围内，事故次数大于标准值，则被认为可能是事故黑点。
这一方法简单且易于操作，但标准值的选取相当困难，需要经过长时间的大范围调查和统计分析。
此外，这种方法难以考虑不同地点的道路环境及交通条件的差异。
（2）鉴别指数法（相对事故率法）
鉴别指数法又称相对事故率法，在鉴别事故黑点时引入了交通量的数据，利用每百万车公里的事故数，即事故率作为评价事故黑点的指标。
若某路段的事故率指标大于“正常事故率”，即认为该点（段）属于事故多发点（段）。
这种方法充分考虑了交通量和路段长，比事故频率法有所改进。
（1）
式中：
——黑点（段）鉴别指数（实际值）；
u——t年L长路段上的事故总起数；
ADT——该路段上的日平均交通量；
t——统计年份；
L——黑段长度（Km）
判断某处是否为道路黑点（段），首先要对现有路网或某道路进行调查，根据其日平均交通量、道路特征、统计年份、事故总起数与分布等参数建立数据库，确定路网内或某道路理论黑点鉴别指数（平均值）的大小，如果大于平均值时，则判定该处为事故多发路点（段）。
鉴别指数法考虑了交通量的影响因素，即可以对一条道路上不同交通量路段的交通事故水平进行纵向比较，也可以对不同等级但交通量接近的道路进行横向比较，即可满足路网的评价需要，也可满足某一条道路的需要。
（3）质量控制法
质量控制法是各国广泛应用的一种鉴别方法，下面较为详细地加以说明：
假设路网或某类道路的平均事故率为P（车公里事故率），某道路（或路段）上作用的交通量是m辆。
假定道路上各处的运行条件不存在特别缺陷，则对于具有平均事故率P的道路在上面作用m的交通量时，它发生事故次数的概率符合二项分布。
即：
P（x=k）=CP（1-P）
（2）
式中：
k——发生的事故数次数；
m——鉴别路段上累计车辆数；
P——路网或某类道路的平均事故率；
通常由于m值越大，P值又很小，其分布于泊松分布极为接近，因此可以用公式计算：
P（x=k）=e（3）
根据显著性水平可以得到评价危险路段事故率的上限和下限，其计算公式如下：
R=P-K-
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