CN106355871A - 一种基于gis的交通控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于GIS的交通控制方法，包括：步骤100，获取应急救援车辆的GIS信息；步骤200，获取需进行应急救援的事件区域信息；步骤300，选择可用的应急救援车辆；步骤400，对应急救援车辆的任务区域进行划分；步骤500，计算每辆应急救援车的救援路线；步骤600，预估每辆应急救援车的救援时间，根据预估的救援时间对应急救援路线进行调整。本发明可以根据应急救援车辆的GIS信息以及需进行应急救援的事件区域信息自动分配应急救援任务，提高了应急救援效率，保证了人民生命和财产安全。

Description

一种基于GIS的交通控制方法

技术领域

本发明涉及交通控制领域，特别涉及一种基于GIS的交通控制方法。

背景技术

应急救援一般是指针对突发、具有破坏力的紧急事件采取预防、预备、响应和恢复的活动与计划。根据紧急事件的不同类型，分为卫生应急、交通应急、消防应急、地震应急、厂矿应急、家庭应急等领域的应急救援。

地理信息系统(GIS，Geographic Information System)是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”(Geographic Information Science)，近年来，也有称GIS为"地理信息服务"(Geographic Information service)。GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理(简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析)。

虽然我国已经对应急救援工作做了很多探索，但依然存在以下问题：

⑴应急救援要重点考虑重大危险源问题，重大危险源是指长期地或是临时地生产、搬运、使用或贮存危险性物品，且危险物品的数据等于或超过临界量的单位，如何对这些单位实现有效监管或者定期巡视，一旦出现危险事件能够及时进行救援，是对应急救援能力的严峻考验。

⑵应急救援可能面对发生的各类事故，如何对各类事故进行分析，根据事故类型选择合适的应急救援车辆，制订更好的应急救援方案。

⑶应急救援车辆可能分布在不同的位置，一旦发生事故，如何协调车辆，更高效率的实施救援，是不得不考虑的问题。

⑷各级应急救援队伍素质不一，人力、物力、救援装备等资源数量都有差异，一旦发生事故，如何协调不同的应急救援队伍，分配应急救援物资，直接决定了应急救援的效率和结果。

⑸应急救援行动对时间要求十分敏感，不允许有任何拖延，如何保证应急救援迅速、高效、有序的开展，将事故造成的人员伤亡、财产损失和环境破坏将到最低限度，一直是困扰应急救援指挥的难题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种基于GIS的交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，获取应急救援车辆的GIS信息；

步骤200，获取需进行应急救援的事件区域信息；

步骤300，选择可用的应急救援车辆；

步骤400，对应急救援车辆的任务区域进行划分；

步骤500，计算每辆应急救援车的救援路线；

步骤600，预估每辆应急救援车的救援时间，根据预估的救援时间对应急救援路线进行调整。本发明可以根据应急救援车辆的GIS信息以及需进行应急救援的事件区域信息自动分配应急救援任务，提高了应急救援效率，保证了人民生命和财产安全。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一公开了一种基于GIS的交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，获取应急救援车辆的GIS信息；

步骤200，获取需进行应急救援的事件区域信息；

步骤300，选择可用的应急救援车辆；

步骤400，对应急救援车辆的任务区域进行划分；

步骤500，计算每辆应急救援车的救援路线；

步骤600，预估每辆应急救援车的救援时间，根据预估的救援时间对应急救援路线进行调整。本发明实施例二公开了一种基于GIS的交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，获取应急救援车辆的GIS信息，所述GIS信息包括但不仅限于山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息，资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等城市区域信息，交通流量、交通规则、突发事件(爆管、断路)的应急事件信息，城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的建筑物信息，以及地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等信息，获取应急救援车辆的GIS信息的方法包括但不仅限于车载GPS模块，车载电脑定位，卫星测量以及手机网络定位。

步骤200，获取需进行应急救援的事件区域信息，所述事件区域信息包括但不仅限于事件性质，事件范围，事件强度，事件区域的地形地貌信息以及事件地点。

步骤300，选择可用的应急救援车辆，选择可用的应急救援车辆的方法为：选择与事件种类相同的应急救援车辆。

步骤400，对应急救援车辆的任务区域进行划分，所述步骤400中对应急救援车辆的任务区域进行划分的方法进一步包括：

步骤420，建立二维直角坐标系，确定第i辆应急救援车辆在此坐标系下的坐标，记为C_i(x_i,y_i)，其中C_i为第i辆应急救援车辆在直角坐标系中对应的点，x_i,y_i分别为C_i在直角坐标系中的横纵坐标；

步骤440，将点C_i(x_i,y_i)与点C_ij(x_ij,y_ij)相连接，其中C_ij为第i辆应急救援车辆的第j辆邻居应急救援车辆在直角坐标系中对应的点，x_ij,y_ij分别为C_ij在直角坐标系中的横纵坐标；

步骤460，作线段C_iC_ij的垂直平分线L_ij，若点P_in(x_in,y_in)为L_ij上任一点，则有：

$\sqrt{{(x_{in}-x_i)}^2+{(y_{in}-y_i)}^2}=\sqrt{{(x_{in}-x_{ij})}^2+{(y_{in}-y_{ij})}^2};$

步骤480，直线集合{L_ij}围成的凸多边形V_i即为第i辆应急救援车辆的任务区域，若V_i内所有点集合为{P₁,P₂...P_m},m→∞，第k个点坐标为(x_k′,y_k′)，k＝1,2...m，那么V_i内所有点满足以下公式：

$\sqrt{{({x_k}^{\′}-x_i)}^2+{({y_k}^{\′}-y_i)}^2}\≤\sqrt{{({x_k}^{\′}-x_{ij})}^2+{({y_k}^{\′}-y_{ij})}^2}.$

使用步骤420-步骤480这种方法来对应急救援车辆的任务区域进行划分的优势在于，只根据应急救援车辆的位置信息就可以对任务区域进行划分，效率较高，同时保证了每辆应急救援车辆到自己任务区域中的每个点的距离都比其他应急救援车辆要近，这样有利于尽快开展救援，而且能够减少救援时间，最大限度的保证人民生命和财产安全。

在大多数情况下，每辆应急救援车辆的救援能力不尽相同，影响救援能力的参数包括但不仅限于应急救援人员素质，车辆状况以及车辆物资。特别的，为了区分不同种类，不同车辆之间的差别，对步骤420-步骤480进行改进，将步骤420-步骤480的距离概念进行加权，即将步骤460和步骤480分别替换为步骤470和步骤490：

步骤470，作线段C_iC_ij的加权垂直平分线L_ij，若点P_in(x_in,y_in)为L_ij上任一点，则有：

$\frac{\sqrt{{(x_{in}-x_i)}^2+{(y_{in}-y_i)}^2}}{C_i^{exe}}=\frac{\sqrt{{(x_{in}-x_{ij})}^2+{(y_{in}-y_{ij})}^2}}{C_{ij}^{exe}};$

其中为第i辆应急救援车辆的应急救援能力，为第i辆应急救援车辆的第j辆邻居应急救援车辆的应急救援能力；

步骤490，直线集合{L_ij}围成的凸多边形V_i即为第i辆应急救援车辆的任务区域，若V_i内所有点集合为{P₁,P₂...P_m},m→∞，第k个点坐标为(x_k′,y_k′)，k＝1,2...m，那么V_i内所有点满足以下公式：

$\frac{\sqrt{{({x_k}^{\′}-x_i)}^2+{({y_k}^{\′}-y_i)}^2}}{C_i^{exe}}\≤\frac{\sqrt{{({x_k}^{\′}-x_{ij})}^2+{({y_k}^{\′}-y_{ij})}^2}}{C_{ij}^{exe}}.$

采用加权距离来划分应急救援车辆的任务区域的好处在于，能够充分考虑不同的应急救援车辆之间的能力差异，避免应急救援能力较差的车辆与应急救援车辆较好的车辆承担同样的应急救援任务，造成或者因为较差车辆不能完成任务或者因为较好车辆不能充分发挥能力而导致应急救援整体效率下降甚至失败的严重后果。

进一步的，在采用加权距离进行改进的时候，可选的，所述应急救援车辆应急救援能力的计算方法包括：

步骤452，确定计算应急救援车辆应急救援能力所需的应急救援车辆参数，所述应急救援车辆参数包括但不仅限于车辆使用年数，车辆使用频率，车辆实载人数，车辆运行公里数，随车人员技术水平，车辆最大功率，车辆最大扭矩，车辆轮胎规格；默认情况下选择车辆使用年数v_y，车辆运行公里数v_k，随车人员技术水平v_l，车辆最大功率v_w，车辆最大扭矩v_m作为计算应急救援车辆应急救援能力所需的应急救援车辆参数；

步骤454，对应急救援车辆参数进行归一化，默认情况下，车辆使用年数v_y的归一化方法为：

${v_y}^{\′}=1-\frac{v_{yi}}{v_{y\max }};$

其中v_y′为应急救援车辆使用年数v_y归一化后取值，v_ymax为所有应急救援车辆的报废年限，优选为20年，v_yi为网络中第i个应急救援车辆使用年数；

车辆运行公里数v_k的归一化方法为：

${v_k}^{\′}=\frac{v_{ki}-v_{k\min }}{v_{kmax}-v_{k\min }};$

其中v_k′为应急救援车辆运行公里数v_k归一化后取值，v_kmax、v_kmin分别为所有应急救援车辆的运行公里数的最大值和最小值，v_ki为网络中第i个应急救援车辆运行公里数；

随车人员技术水平v_l的归一化方法为：

${v_{li}}^{\′}=\frac{v_{li}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{p}{\Σ}}{(v_l-\frac{1}{p}\underset{i=1}{\overset{p}{\Σ}}{v}_{li})}^2}}$

其中v_l′为应急救援车辆随车人员技术水平v_l归一化后取值，p为所有可用应急救援车辆的数量，v_li为网络中第i个应急救援车辆随车人员技术水平，技术水平共分为五个星级，分别取值为1,2,3,4,5,一星级最低，五星级最高；

车辆最大功率v_w的归一化方法为：

其中v_w′为应急救援车辆最大功率v_w归一化后取值，v_wmax为所有应急救援车辆的最大功率的最大值，v_wi为网络中第i个应急救援车辆最大功率；

车辆最大扭矩v_m的归一化方法为：

${v_m}^{\′}=\frac{2}{\mathrm{\π}}arctg\left(v_{mi}\right)$

其中v_m′为应急救援车辆最大扭矩v_m归一化后取值，v_mi为网络中第i个应急救援车辆最大扭矩。

步骤456，确定各类应急救援车辆参数在计算中所占权重，具体方法为：

如果选用的应急救援车辆参数为q个，不作特别指定的情况下，各参数的权重为

如果选用的应急救援车辆参数为q个，并且可以确定各个参数的重要程度，那么按照重要程度从低到高的顺序，可以依次指定参数权重为

如果默认情况下选用的应急救援车辆参数为车辆使用年数v_y，车辆运行公里数v_k，随车人员技术水平v_l，车辆最大功率v_w，车辆最大扭矩v_m，那么相应的权重系数依次默认为0.23，0.12，0.35，0.19和0.11。

步骤458，根据各类参数归一化后的值、权重，计算应急救援车辆的执行能力，具体方法为：如果选用的应急救援车辆参数为q个，不作特别指定的情况下，使用下面的公式来计算应急救援车辆的应急救援能力C^exe：

$C^{exe}=\frac{1}{q}({z_1}^{\′}+{z_2}^{\′}+...+{z_q}^{\′})$

其中z₁′,z₂′...z_p′为选用的第1到q个应急救援车辆参数。

如果选用的应急救援车辆参数为q个，并且可以确定各个参数的重要程度，使用下面的公式来计算应急救援车辆的应急救援能力C^exe：

$C^{exe}=\frac{1}{q^2}{z_1}^{\′}+\frac{3}{q^2}{z_2}^{\′}+...+\frac{2q-1}{q^2}{z_m}^{\′}$

其中z₁′,z₂′...z_p′为选用的依照重要性从低到高排列的第1到q个参数；

如果默认情况下选用的应急救援车辆参数为车辆使用年数v_y，车辆运行公里数v_k，随车人员技术水平v_l，车辆最大功率v_w，车辆最大扭矩v_m，使用下面的公式来计算应急救援车辆的应急救援能力C^exe：

C^exe＝0.23v_y′+0.12v_k′+0.35v_l′+0.19v_w′+0.11v_m′；

本实施例根据应急救援车辆各类参数归一化后的值、权重，计算应急救援车辆的应急救援能力，能够适用于不同的应用背景，方便快速的计算应急救援车辆的应急救援能力，提高了计算效率，为及时展开应急救援奠定了良好的基础。

步骤500，计算每辆应急救援车的救援路线,将调整次数置为0；救援路线可以随机指定，也可以按照事件范围、事件强度等参数按照从大到小的顺序依次进行救援，还可以根据事件地点信息，按照最小生成树方法来寻找最短路径作为应急救援路线。

步骤600，预估每辆应急救援车的救援时间，如果救援时间小于等于第一阈值则转入步骤700，如果救援时间大于第一阈值而且调整次数小于等于第二阈值则转入步骤800，如果救援时间大于第一阈值而且调整次数大于第二阈值则转入步骤900；

预估第i个应急车辆救援时间T_pi的方法为：

$T_{pi}=\underset{d=1}{\overset{f}{\Σ}}{T}_{pid}+\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{v}}_i};$

其中f为第i个应急救援车辆任务区域内的需救援地点个数，T_pid为第i个应急救援车辆在第d个需救援地点耗费的事件，根据历史救援经验确定，L_i为第i个应急救援车辆的救援路线长度，为第i个应急救援车辆的平均速度，经验值取20公里每小时。

对应急车辆救援时间进行预估的好处在于：能够为应急救援指挥提供更为详细的决策辅助信息，方便营救救援指挥更好的调配人员和物资，提高应急救援效率，更好的保障人民的生命和财产安全。

步骤700，对救援路线进行调整，调整次数加1，转入步骤600；对救援路线调整的具体方法为，选择救援时间大于第一阈值的应急救援车辆记为X，选择这辆车的预估救援时间最短的邻居应急救援车辆记为Y，计算与Y距离或者加权距离最短的，属于X任务区域内的需救援地点Z，将Z分配给Y，重新预估X与Y的救援时间；

步骤800，将救援路线发给应急救援车，开始救援；

步骤900，将救援路线发给应急救援车，开始救援，并向指挥中心发出预警。

向指挥中心发出预警的好处在于：使得应急救援指挥中心能够提前获知应急救援工作中可能存在的问题，从而能够及时的采取应急预案或者对应急救援工作追加人力物力，确保应急救援工作的成功。

其他与方法相同之处在此不赘述，详情请参照方法说明部分。

本发明实施例可以根据应急救援车辆的GIS信息以及需进行应急救援的事件区域信息自动分配应急救援任务，提高了应急救援效率，保证了人民生命和财产安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于GIS的交通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，获取应急救援车辆的GIS信息；

步骤200，获取需进行应急救援的事件区域信息；

步骤300，选择可用的应急救援车辆；

步骤400，对应急救援车辆的任务区域进行划分；

步骤500，计算每辆应急救援车的救援路线；

步骤600，预估每辆应急救援车的救援时间，根据预估的救援时间对应急救援路线进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于GIS的交通控制方法，其特征在于，所述步骤100中获取应急救援车辆的GIS信息的方法包括但不仅限于车载GPS模块，车载电脑定位，卫星测量以及手机网络定位。

3.根据权利要求1所述的基于GIS的交通控制方法，其特征在于，所述事件区域信息包括但不仅限于事件类别，事件范围，事件强度以及事件地点。

4.根据权利要求1所述的基于GIS的交通控制方法，其特征在于，所述步骤300中选择可用的应急救援车辆的方法为：选择与事件类别相同的应急救援车辆。

5.根据权利要求1所述的基于GIS的交通控制方法，其特征在于，所述步骤400中对应急救援车辆的任务区域进行划分的方法进一步包括：

步骤420，建立二维直角坐标系，确定第i辆应急救援车辆在此坐标系下的坐标，记为C_i(x_i,y_i)，其中C_i为第i辆应急救援车辆在直角坐标系中对应的点，x_i,y_i分别为C_i在直角坐标系中的横纵坐标；

步骤440，将点C_i(x_i,y_i)与点C_ij(x_ij,y_ij)相连接，其中C_ij为第i辆应急救援车辆的第j辆邻居应急救援车辆在直角坐标系中对应的点，x_ij,y_ij分别为C_ij在直角坐标系中的横纵坐标；

步骤460，作线段C_iC_ij的垂直平分线L_ij，若点P_in(x_in,y_in)为L_ij上任一点，则有：

$\sqrt{{(x_{in}-x_i)}^2+{(y_{in}-y_i)}^2}=\sqrt{{(x_{in}-x_{ij})}^2+{(y_{in}-y_{ij})}^2};$

步骤480，直线集合{L_ij}围成的凸多边形V_i即为第i辆应急救援车辆的任务区域，若V_i内所有点集合为{P₁,P₂...P_m},m→∞，第k个点坐标为(x_k′,y_k′)，k＝1,2...m，那么V_i内所有点满足以下公式：