張華平，孫立恒

(江西省地質(zhì)局地理信息工程大隊(duì)，江西 南昌 330001)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模的急劇擴(kuò)展，城市各類突發(fā)應(yīng)急事件時(shí)有發(fā)生。作為關(guān)系著人們?nèi)粘３鲂?、游玩的城市高速公路交通系統(tǒng)，也因?yàn)檐囕v的增多導(dǎo)致各類重大交通突發(fā)應(yīng)急事件頻發(fā)，給人們出行安全造成了嚴(yán)重危害[1]。2020年11月的包茂高速銅川市耀州區(qū)段“11·24”較大道路運(yùn)輸事故，導(dǎo)致5人死亡、10人受傷；2021年7月的G22青蘭高速“7.26”重大交通事故，導(dǎo)致13人死亡，44人受傷等[2]。因此，基于“智慧交通”設(shè)計(jì)理念，搭建一套高效且智能的高速公路應(yīng)急管理平臺(tái)勢(shì)在必行。本文利用GIS、GPS以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，構(gòu)建高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)高速公路應(yīng)急管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高速公路各類數(shù)據(jù)資源的“一張圖”展示、查詢和統(tǒng)計(jì)、車輛的監(jiān)測(cè)和定位、應(yīng)急事件管理以及指揮調(diào)度管理等功能，提高交通事故發(fā)現(xiàn)效率，合理調(diào)度救援資源，從而實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)高速公路突發(fā)應(yīng)急事件，以爭(zhēng)取更多的救援時(shí)間。

1 需求分析

1.1 業(yè)務(wù)需求

對(duì)城市高速公路應(yīng)急管理需求調(diào)研，主要包括三方面內(nèi)容，一是以電子地圖為底圖，疊加高速公路相關(guān)空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速公路數(shù)據(jù)資源圖文一體化、二三維一體化展示、空間查詢、統(tǒng)計(jì)和分析[3]。二是利用GPS、無(wú)人機(jī)以及視頻監(jiān)控等技術(shù)，一方面實(shí)現(xiàn)高速車輛的實(shí)時(shí)定位以及監(jiān)測(cè)，另一方面實(shí)現(xiàn)高速公路應(yīng)急事件從發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)、指揮、調(diào)度到歸檔評(píng)估全過(guò)程管理。三是利用安全保密技術(shù)，對(duì)平臺(tái)設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限以及運(yùn)行監(jiān)測(cè)，確保平臺(tái)安全、穩(wěn)定且高效運(yùn)行。

1.2 性能需求

平臺(tái)性能主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。一是平臺(tái)先進(jìn)性需求。平臺(tái)建設(shè)應(yīng)遵循先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，在建設(shè)過(guò)程考慮當(dāng)前階段應(yīng)用的基礎(chǔ)上，適當(dāng)考慮平臺(tái)未來(lái)發(fā)展，選擇操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的主流產(chǎn)品。二是平臺(tái)可用性需求[4]。主要包括有效性、可操作性以及平臺(tái)效率。有效性是平臺(tái)操作精度要求高，確保突發(fā)應(yīng)急事件發(fā)生后能及時(shí)報(bào)警，并采取應(yīng)急措施。可操作性是確保平臺(tái)界面操作簡(jiǎn)單方便，滿足操作需求的前提，盡可能簡(jiǎn)化。平臺(tái)效率是確保監(jiān)測(cè)和指揮效率高，做到盡早盡快，總體看，平臺(tái)從數(shù)據(jù)接收、分析到結(jié)果輸出整個(gè)過(guò)程不超過(guò)15 s。三是平臺(tái)可靠性。平臺(tái)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、健康運(yùn)行，無(wú)單點(diǎn)故障，平臺(tái)突發(fā)意外概率小于1%[5]。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 高速公路突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)流程設(shè)計(jì)

根據(jù)高速公路突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)流程梳理，對(duì)原有的流程進(jìn)行升級(jí)改造，包括應(yīng)急響應(yīng)前期，應(yīng)急響應(yīng)中期、應(yīng)急響應(yīng)后期以及應(yīng)急響應(yīng)總結(jié)四個(gè)階段。第一，通過(guò)視頻監(jiān)控、車輛和人工報(bào)警等方式，快速發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件，并收集突發(fā)事件相關(guān)信息；第二，對(duì)突發(fā)事件緊急啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案；第三，對(duì)重大應(yīng)急事件啟動(dòng)應(yīng)急會(huì)商，通過(guò)調(diào)取高速公路突發(fā)事件相關(guān)數(shù)據(jù)，如，高速公路信息、車輛監(jiān)測(cè)信息以及視頻監(jiān)控信息等，組織機(jī)構(gòu)和專家進(jìn)行視頻會(huì)商，并擬定相應(yīng)應(yīng)急方案；第四，根據(jù)應(yīng)急方案進(jìn)行指揮調(diào)度，包括信息發(fā)布、啟動(dòng)救援以及應(yīng)急調(diào)度等；第五，當(dāng)突發(fā)應(yīng)急事件處理完畢，需對(duì)事件進(jìn)行事后評(píng)估并歸檔。高速公路突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 高速公路突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)流程

2.2 平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

高速公路應(yīng)急管理平臺(tái)基于SOA架構(gòu)，采用B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)框架包括六大層次：軟硬件層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及用戶層[6]。

軟硬件層是為平臺(tái)穩(wěn)定高效運(yùn)行提供相應(yīng)的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。數(shù)據(jù)層是對(duì)地理信息數(shù)據(jù)、高速公路空間數(shù)據(jù)、應(yīng)急空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理和入庫(kù)，構(gòu)建高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)。業(yè)務(wù)邏輯層基于空間數(shù)據(jù)適配器、數(shù)據(jù)接口適配器以及應(yīng)用接口適配器，為服務(wù)層提供技術(shù)支持。服務(wù)層是將常用功能封裝成服務(wù)，為應(yīng)用層提供功能服務(wù)。應(yīng)用層是功能展示窗口，主要包括地圖管理、事件管理、應(yīng)急管理等功能。用戶層是平臺(tái)主要用戶人員，包括交通主管部門、高速公路管理部門以及公眾等。

2.3 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)高速公路應(yīng)急管理需求，采用MVC開(kāi)發(fā)模式，利用Eclipse開(kāi)發(fā)平臺(tái)和HTML、Java以及CSS等多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。GIS數(shù)據(jù)處理和發(fā)布分別采用ArcGIS Desktop和ArcGIS Server。平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)功能模塊圖

3 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)資源框架

高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)資源框架建設(shè)應(yīng)注意四點(diǎn)要求，一是數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需遵從國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；二是數(shù)據(jù)庫(kù)整體布局需層次合理且分明；三是數(shù)據(jù)庫(kù)需減少結(jié)構(gòu)重復(fù)性，降低表結(jié)構(gòu)冗余；四是數(shù)據(jù)庫(kù)需確保安全保密[7]。通過(guò)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理、整合、質(zhì)檢、入庫(kù)和發(fā)布，構(gòu)建高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)。整個(gè)數(shù)據(jù)框架建設(shè)內(nèi)容如圖3所示。

圖3 高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)資源框架圖

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

按照數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，高速公路應(yīng)急管理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)包括概念模型、邏輯模型以及物理模型設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本文重點(diǎn)闡述數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型和邏輯模型設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。概念模型設(shè)計(jì)是定義數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體、實(shí)體間的關(guān)系等內(nèi)容，常用E-R圖表示[8]。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將E-R圖轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)表，從而描述實(shí)體屬性字段。高速公路突發(fā)事件應(yīng)急管理邏輯表結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 高速公路突發(fā)事件應(yīng)急管理邏輯表結(jié)構(gòu)

4 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

4.1 “一張圖”展示

“一張圖”展示實(shí)現(xiàn)了高速公路應(yīng)急管理各類數(shù)據(jù)資源在電子地圖上進(jìn)行多樣化直觀展示，如，將高速公路沿路視頻監(jiān)控點(diǎn)、服務(wù)區(qū)以及收費(fèi)站等數(shù)據(jù)在地圖上進(jìn)行圖文一體化展示，此外還提供地圖操作的工具，如放大、縮小、平移、量算以及圖層控制等。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自定義空間查詢統(tǒng)計(jì)以及數(shù)據(jù)的增、刪、改等編輯工作[9]。

4.2 應(yīng)急事件智能監(jiān)測(cè)

應(yīng)急事件智能監(jiān)測(cè)主要包括車輛定位監(jiān)測(cè)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及突發(fā)事件監(jiān)測(cè)等。平臺(tái)接入高速公路車輛定位資源、視頻監(jiān)控資源以及高速公路運(yùn)行監(jiān)測(cè)資源，一是實(shí)現(xiàn)車輛定位監(jiān)測(cè)，如，救援搶險(xiǎn)車輛、危險(xiǎn)品運(yùn)送車輛等；二是利用視頻監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行AI分析，對(duì)高速公路上發(fā)現(xiàn)的行人上高速、違停以及追尾等突發(fā)事件進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析，并報(bào)警指揮中心[10]；三是通過(guò)監(jiān)測(cè)高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行車流量分析、車輛趨向分析以及出現(xiàn)時(shí)間分布分析。

4.3 應(yīng)急事件會(huì)商管理

應(yīng)急事件會(huì)商管理包括會(huì)商專家管理和會(huì)商管理。會(huì)商專家管理是對(duì)高速公路應(yīng)急管理專家進(jìn)行選聘、使用以及解聘管理，提高專家在高速公路應(yīng)急管理中發(fā)揮的能力。會(huì)商管理是對(duì)高速公路上突發(fā)的重大事件進(jìn)行快速視頻會(huì)商討論，并制定相應(yīng)應(yīng)急方案。會(huì)商管理流程如圖4所示。

圖4 會(huì)商管理流程示意圖

4.4 應(yīng)急事件指揮調(diào)度管理

應(yīng)急事件指揮調(diào)度管理包括應(yīng)急預(yù)案管理和指揮調(diào)度管理。應(yīng)急預(yù)案管理是對(duì)應(yīng)急調(diào)度指揮、救援物資調(diào)度以及交通暢通調(diào)度等進(jìn)行預(yù)案管理，主要包括應(yīng)急預(yù)案類型、級(jí)別、處理流程、通知方式以及協(xié)同部門等信息進(jìn)行管理，同時(shí)根據(jù)預(yù)案級(jí)別啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案，并及時(shí)通知場(chǎng)外人員。指揮調(diào)度管理是利用視頻、廣播、單兵通訊以及無(wú)人機(jī)等設(shè)備，構(gòu)建實(shí)時(shí)通訊指揮系統(tǒng)，開(kāi)展應(yīng)急指揮，對(duì)人員、車輛以及物資進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度。

4.5 應(yīng)急事件檔案管理

應(yīng)急事件檔案管理包括檔案歸檔和檔案查詢。檔案歸檔是將高速公路突發(fā)事件應(yīng)急管理從發(fā)現(xiàn)、處置到結(jié)案全流程相應(yīng)的文檔資料、電子信息資源等進(jìn)行最終歸檔，一方面上交上級(jí)單位，另一方面進(jìn)行存檔管理。檔案查詢是對(duì)已歸檔的突發(fā)應(yīng)急事件進(jìn)行查詢，根據(jù)不同人員的權(quán)限，查詢相應(yīng)級(jí)別的檔案信息。

5 結(jié)語(yǔ)

在智慧交通時(shí)代的大背景下，為實(shí)現(xiàn)高速公路信息化、智能化應(yīng)急管理，本文利用當(dāng)前先進(jìn)的GIS、GPS和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，升級(jí)和優(yōu)化了高速公路應(yīng)急事件管理流程，搭建了一套全新的高速公路應(yīng)急管理平臺(tái)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了高速公路各類數(shù)據(jù)資源的“一張圖”展示，讓顯示效果更直觀，應(yīng)急事件快速精準(zhǔn)定位，應(yīng)急事件從發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)、指揮、調(diào)度到歸檔評(píng)估全過(guò)程管理，大大縮短了高速公路上應(yīng)急事件響應(yīng)時(shí)間，提高了高速公路上應(yīng)急事件管理效率，推動(dòng)智慧交通的建設(shè)和發(fā)展。