CN111598468A - 一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法 - Google Patents

一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法，所述基于地理信息的城市内涝交通疏导系统包括地图管理子系统、内涝观测子系统、交通信息子系统和调度服务器。地图管理子系统用于生成城市地理信息，并且将城市地理信息表征为城市地图。内涝观测子系统用于根据城市地图标定观测点并且采集观测点的内涝信息。交通信息子系统用于根据城市地图采集交通信息。调度服务器用于根据城市地图、内涝信息和交通信息生成疏导调度方案。本发明有效提高了疏导调度方案的时效性，确保能够高效地对因城市内涝造成的交通拥堵进行疏导。

Description

一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法
技术领域
本发明涉及地理信息系统领域，具体的说是一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法。
背景技术
近年来，受全球气候变化和人类活动影响，我国极端水灾害事件呈突发、频发、并发、重发趋势，很多大中城市都出现了内涝现象，使得人们的生活受到严重影响。如何应对灾害天气，快速疏导交通，引发公众的广泛关注。
城市洪涝具有突发、集中、迅猛等特点，城市地表覆盖多为硬化路面、隔水层，雨季暴雨、连续性降雨发生时，水瞬间从四周高处向低处汇聚，过度集中的汇流大大超出了城市排水系统的排水能力。一旦发生道路积水，往往容易造成交通堵，甚至造成人员财产损失。因此，当发生严重涝害时，及时发布道路积水实况信息，为现场交通指挥人员建立快速有效的交通疏导方案至关重要；并且，当多处同时发生涝害时，如何根据危险的轻重缓急，合理调配有限的救援队伍，确保救援人员能第一时间赶至危险现场，是有效降低洪涝带来人员生命财产损失的关键。
现有技术中，城市内涝处理过程中的信息获取和交通疏导等过程都依赖于人力实现，效率很低。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统及方法，有效提高了疏导调度方案的时效性，确保能够高效地对因城市内涝造成的交通拥堵进行疏导。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，包括地图管理子系统、内涝观测子系统、交通信息子系统和调度服务器；所述地图管理子系统用于生成城市地理信息，并且将所述城市地理信息表征为城市地图；所述内涝观测子系统用于根据所述城市地图标定观测点并且采集所述观测点的内涝信息；所述交通信息子系统用于根据所述城市地图采集交通信息；所述调度服务器用于根据所述城市地图、所述内涝信息和所述交通信息生成疏导调度方案。
优选地，所述地图管理子系统包括地图服务器、多个动态信息采集车以及多个信息上传终端，所述地图服务器用于生成并且存储所述城市地理信息和所述城市地图，所述动态信息采集车用于获取城市地理被动变化信息并且上传至所述地图服务器，所述信息上传终端用于将城市地理主动变化信息上传至所述地图服务器。
优选地，所述内涝观测子系统包括用于标注积水深度的标注装置和用于对所述标注装置进行观测以获取积水深度的观测装置。
优选地，所述标注装置包括垂直固定设置在所述观测点的标杆，所述标杆上设置有用于表征积水深度的标记，所述观测装置包括摄像头。
优选地，所述交通信息子系统包括用于主动获取交通信息的主动采集机构和用于被动接收交通参与者发送的交通信息的被动采集机构。
优选地，所述主动采集机构包括交通探头和交通管理者手持终端，所述被动采集机构包括交通信息服务器，所述交通信息服务器通过网络与交通参与人员的移动终端通信连接。
本发明还提供一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统的交通疏导方法，包括如下步骤：
S1、所述地图管理子系统周期性地生成所述城市地理信息和所述城市地图并且上传至所述调度服务器；
S2、当出现城市内涝时所述内涝观测子系统获取所述观测点的内涝信息并且上传至所述调度服务器；
S3、所述交通信息子系统获取所述交通信息并且将所述交通信息上传至所述调度服务器；
S4、所述调度服务器根据所述城市地图、所述内涝信息和所述交通信息生成拥堵车辆疏导路线和正常车辆绕行路线，并且将所述拥堵车辆疏导路线和所述正常车辆绕行路线发送给交通管理者。
优选地，步骤S1的具体方法为：
S1.1、所述地图服务器获取原始的所述城市地理信息，并且生成原始的所述城市地图；
S1.2、设定生成周期，在生成周期开始后所述地图服务器进入等候状态以等待接收所述城市地理被动变化信息和所述城市地理主动变化信息；
S1.3、在生成周期结束时所述地图服务器根据所述城市地理被动变化信息和所述城市地理主动变化信息对所述城市地理信息和所述城市地图进行更新。
优选地，步骤S2的具体方法：
S2.1、所述摄像头拍摄所述标杆获取所述标杆的实时图像，并且将所述实时图像上传至所述调度服务器；
S2.2、所述调度服务器对所述实时图像进行解析得到所述内涝信息。
优选地，步骤S3的具体方法：
S3.1、所述调度服务器生成巡视路线并且将所述巡视路线发送给交通管理者；
S3.2、交通管理者根据所述巡视路线获取第一交通子信息并且上传至所述调度服务器；
S3.3、所述调度服务器通过所述交通探头获取第二交通子信息；
S3.4、所述调度服务器通过所述交通信息服务器获取交通参与人员发送的第三交通子信息；
S3.5、所述调度服务器将所述第一交通子信息、所述第二交通子信息和所述第三交通子信息整合成所述交通信息。
本发明以城市地理信息为基础生成城市地图，然后根据实时观测出的内涝信息和交通信息生成疏导调度方案，无需人工观测和上报，有效提高了疏导调度方案的时效性，从而确保能够高效地对因城市内涝造成的交通拥堵进行疏导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例交通疏导系统的整体结构框图。
图2是地图管理子系统的结构框图。
图3是内涝观测子系统的一种实施例的结构示意图。
图4是交通信息子系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1至4，图1是本发明实施例交通疏导系统的整体结构框图，图2是地图管理子系统的结构框图，图3是内涝观测子系统的一种实施例的结构示意图，图4是交通信息子系统的结构框图。
一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，包括地图管理子系统、内涝观测子系统、交通信息子系统和调度服务器。
地图管理子系统用于生成城市地理信息，并且将城市地理信息表征为城市地图。
内涝观测子系统用于根据城市地图标定观测点并且采集观测点的内涝信息。
交通信息子系统用于根据城市地图采集交通信息。
调度服务器用于根据城市地图、内涝信息和交通信息生成疏导调度方案。
本实施例以城市地理信息为基础生成城市地图，然后根据实时观测出的内涝信息和交通信息生成疏导调度方案，无需人工观测和上报，有效提高了疏导调度方案的时效性，从而确保能够高效地对因城市内涝造成的交通拥堵进行疏导。
在本实施例中，地图管理子系统包括地图服务器、多个动态信息采集车以及多个信息上传终端，地图服务器用于生成并且存储城市地理信息和城市地图，动态信息采集车用于获取城市地理被动变化信息并且上传至地图服务器，信息上传终端用于将城市地理主动变化信息上传至地图服务器。在地图管理子系统中，动态信息采集车主要负责采集城市地理信息的被动变化信息，这里被动变化信息主要是指没有预先计划而随机产生的地理信息变化，例如路面塌陷、树木倒伏或者设施故障等，被动变化信息在无人上报的情况下是无法及时更新的，因此本实施例通过动态采集车利用巡视采集的方式进行获取，可以有效提高被动变化信息的及时性，进而保证最终疏导调度方案的准确性；信息上传终端负责采集城市地理信息的主动变化信息，这里主动变化信息主要是指有计划的、会在特定时间点产生的变化信息，例如市政工程、道路维护或者特种车辆任务等，主动变化信息通过信息上传终端上传到地图服务器，从而确保地图服务器能够根据主动变化信息对城市地图进行调整，而无需在信息采集过程中消耗时间，从而保证了城市地图更新的时效性。
在本实施例中，内涝观测子系统包括用于标注积水深度的标注装置和用于对标注装置进行观测以获取积水深度的观测装置。传统的城市内涝信息主要通过交通参与者在遇到内涝后通过媒体或者直接向官方上报的方式进行采集，导致内涝从形成到公众了解之间具有较长的时延，进而导致出现大范围的交通拥堵，因此本实施例利用内涝观测子系统通过主动观测的方式获取内涝信息，无需等待发现者上报，在形成的同时即可向交通参与者推送，从而避免交通拥堵的产生，保证交通参与者出行顺利，也降低了疏导调度方案的复杂度。具体的观测方式为利用观测装置对标注装置进行观测，当出现城市内涝时，因为内涝积水的浑浊程度很高，会将标注装置的一部分遮挡住，此时可以根据遮挡部分所对应的高度计算积水深度，从而判断是否出现城市内涝。
在本实施例中，标注装置包括垂直固定设置在观测点的标杆，标杆上设置有用于表征积水深度的标记，观测装置包括摄像头。通常情况下，城市内涝主要出现在地势低洼地带以及排水设施性能较弱的地区，可以参考历史内涝情况将这些地区选择为观测点。标杆上的标记可以采用反光材料层涂覆形成，然后将摄像头的位置固定，使摄像头拍摄到的照片中标杆的位置是固定的，这样在标杆不被破坏的情况下可以很方便地根据图像计算出积水深度。在本发明其它的实施方式中，标注装置可以设置为钢管，钢管的下端开设通孔，钢管内部设置浮子，观测装置设置为微处理器，积水通过通孔进入到钢管内部对浮子产生作用，微处理器通过读取浮子数据可以计算出钢管内部水深，又因为钢管内部和外部的水深是相同的，因此可以计算出积水深度，然后可以通过无线通信的方式将技术深度上传至调度服务器。
在本实施例中，交通信息子系统包括用于主动获取交通信息的主动采集机构和用于被动接收交通参与者发送的交通信息的被动采集机构。在交通信息子系统中，主动采集机构主要交由交警部门使用，用于主动获取重要位置的交通信息，例如十字路口和桥梁起点等，被动采集机构用于接收交通参与者发送的自身位置的交通信息。通过两种方式，能够高效地获取任意位置的交通信息，交通信息获取速度更快，且所获取的交通信息更为全面，从而保证后续疏导调度方案的准确性。
在本实施例中，主动采集机构包括交通探头和交通管理者手持终端，被动采集机构包括交通信息服务器，交通信息服务器通过网络与交通参与人员的移动终端通信连接。
一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统的交通疏导方法，包括步骤S1至S4。
S1、地图管理子系统周期性地生成城市地理信息和城市地图并且上传至调度服务器。
S2、当出现城市内涝时内涝观测子系统获取观测点的内涝信息并且上传至调度服务器。
S3、交通信息子系统获取交通信息并且将交通信息上传至调度服务器。
S4、调度服务器根据城市地图、内涝信息和交通信息生成拥堵车辆疏导路线和正常车辆绕行路线，并且将拥堵车辆疏导路线和正常车辆绕行路线发送给交通管理者。
在S4中，正常车辆绕行路线的优先级更高，即当拥堵车辆疏导路线和正常车辆绕行路线发生冲突时，优先将冲突道路划分到正常车辆绕行路线中，避免被疏导的拥堵车辆和正常车辆在冲突道路上发生新的拥堵，但是如果冲突道路是拥堵车辆疏导路线的必经之路，则将冲突道路划分到拥堵车辆疏导路线中，然后选取距离更远的新的道路划分到正常车辆绕行路线中。
本方法综合考虑了疏导已发生的拥堵和避免发生新的拥堵两个方面，能够保证疏导效率，并且因为是以实时的城市地图、内涝信息和交通信息为依据，所以时效性和准确性更高。
在本实施例中，步骤S1的具体方法为S1.1至S1.3。
S1.1、地图服务器获取原始的城市地理信息，并且生成原始的城市地图。
S1.2、设定生成周期，在生成周期开始后地图服务器进入等候状态以等待接收城市地理被动变化信息和城市地理主动变化信息。
S1.3、在生成周期结束时地图服务器根据城市地理被动变化信息和城市地理主动变化信息对城市地理信息和城市地图进行更新。
通常情况下，城市地理信息数据的更新频率是比较低的，其中城市地理主动变化信息的发生频率更低但是有效时间较长，而城市地理被动变化信息的发生频率更高但是有效时间较短，整体上城市地理信息的变化不会非常频繁，所以本实施例采用周期性获取的方式，减少城市地理信息的获取次数，降低相关成本。
在本实施例中，步骤S2的具体方法S2.1至S2.2。
S2.1、摄像头拍摄标杆获取标杆的实时图像，并且将实时图像上传至调度服务器。
S2.2、调度服务器对实时图像进行解析得到内涝信息。对图像进行解析获取图像中固定对象的变化是现有技术中非常成熟的手段，不再赘述。
在本实施例中，步骤S3的具体方法S3.1至S3.5。
S3.1、调度服务器生成巡视路线并且将巡视路线发送给交通管理者。
S3.2、交通管理者根据巡视路线获取第一交通子信息并且上传至调度服务器。
S3.3、调度服务器通过交通探头获取第二交通子信息。
S3.4、调度服务器通过交通信息服务器获取交通参与人员发送的第三交通子信息。
S3.5、调度服务器将第一交通子信息、第二交通子信息和第三交通子信息整合成交通信息。
在获取交通信息的过程中，本实施例综合考虑了多种因素，采用三个子信息对有可能产生的各种交通信息都覆盖进去，三个子信息可以相互验证，有效保证了交通信息的准确度和丰富度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：包括地图管理子系统、内涝观测子系统、交通信息子系统和调度服务器；
所述地图管理子系统用于生成城市地理信息，并且将所述城市地理信息表征为城市地图；
所述内涝观测子系统用于根据所述城市地图标定观测点并且采集所述观测点的内涝信息；
所述交通信息子系统用于根据所述城市地图采集交通信息；
所述调度服务器用于根据所述城市地图、所述内涝信息和所述交通信息生成疏导调度方案。
2.如权利要求1所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：所述地图管理子系统包括地图服务器、多个动态信息采集车以及多个信息上传终端，所述地图服务器用于生成并且存储所述城市地理信息和所述城市地图，所述动态信息采集车用于获取城市地理被动变化信息并且上传至所述地图服务器，所述信息上传终端用于将城市地理主动变化信息上传至所述地图服务器。
3.如权利要求2所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：所述内涝观测子系统包括用于标注积水深度的标注装置和用于对所述标注装置进行观测以获取积水深度的观测装置。
4.如权利要求3所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：所述标注装置包括垂直固定设置在所述观测点的标杆，所述标杆上设置有用于表征积水深度的标记，所述观测装置包括摄像头。
5.如权利要求4所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：所述交通信息子系统包括用于主动获取交通信息的主动采集机构和用于被动接收交通参与者发送的交通信息的被动采集机构。
6.如权利要求5所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统，其特征在于：所述主动采集机构包括交通探头和交通管理者手持终端，所述被动采集机构包括交通信息服务器，所述交通信息服务器通过网络与交通参与人员的移动终端通信连接。
7.如权利要求6所述的一种基于地理信息的城市内涝交通疏导系统的交通疏导方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、所述地图管理子系统周期性地生成所述城市地理信息和所述城市地图并且上传至所述调度服务器；
S2、当出现城市内涝时所述内涝观测子系统获取所述观测点的内涝信息并且上传至所述调度服务器；
S3、所述交通信息子系统获取所述交通信息并且将所述交通信息上传至所述调度服务器；
S4、所述调度服务器根据所述城市地图、所述内涝信息和所述交通信息生成拥堵车辆疏导路线和正常车辆绕行路线，并且将所述拥堵车辆疏导路线和所述正常车辆绕行路线发送给交通管理者。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤S1的具体方法为：
S1.1、所述地图服务器获取原始的所述城市地理信息，并且生成原始的所述城市地图；
S1.2、设定生成周期，在生成周期开始后所述地图服务器进入等候状态以等待接收所述城市地理被动变化信息和所述城市地理主动变化信息；
S1.3、在生成周期结束时所述地图服务器根据所述城市地理被动变化信息和所述城市地理主动变化信息对所述城市地理信息和所述城市地图进行更新。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤S2的具体方法：
S2.1、所述摄像头拍摄所述标杆获取所述标杆的实时图像，并且将所述实时图像上传至所述调度服务器；
S2.2、所述调度服务器对所述实时图像进行解析得到所述内涝信息。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤S3的具体方法：
S3.1、所述调度服务器生成巡视路线并且将所述巡视路线发送给交通管理者；
S3.2、交通管理者根据所述巡视路线获取第一交通子信息并且上传至所述调度服务器；
S3.3、所述调度服务器通过所述交通探头获取第二交通子信息；
S3.4、所述调度服务器通过所述交通信息服务器获取交通参与人员发送的第三交通子信息；
S3.5、所述调度服务器将所述第一交通子信息、所述第二交通子信息和所述第三交通子信息整合成所述交通信息。
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