交通事故数据的地图化显示

10．5．2　交通事故数据的地图化显示

为了实现历年交通事故数据的地图化显示，即将现有事故数据在地图上进行正确定位，需要和GIS空间数采用同一空间位置的参考方法。在来自交警部门的原始记录报告中，事故的地点通常很不精确，很多只是利用临时参照物和相对距离来进行描述，例如“某一交通事故发生在人民大街的大学门口”。对这些没有明显地理坐标的事故在电子地图中进行定位，并根据沿线道路条件特性进行原因分析，利用常规的数据处理方式是很难实现的。为此，借鉴国外GIS－T系统的开发经验，引入与GIS密切相关的线性参考方法（Linear Reference Method）和动态分段技术（Dynamic Segmentation）来解决这个问题。

1）线性参考方法

结合研究的实际需要，仅对道路桩号参考、道路参照物参考进行详细阐述，其他相关参考方法可以参阅相关书籍。

（1）道路桩号参考方法

道路桩号参考方法是交通行业比较普遍的一种定位方法，特别是对于公路部门，因为道路桩号是公路的主要测量参考标准单位。在道路桩号参考方法中，相对距离从给定点或已知点的桩号算起，比如路线起点或行政区分界点桩号等。事故位置点和道路特征路段可以转化为离起点的距离，确定其具体位置。见图10－23。

图10－23　道路桩号参考方法示意图

（2）道路参照物参考方法

道路参照物参考是利用道路沿线“标志”（该标志是已知位置点）作为事故位置和道路特征路段定位的起始参考点，这些“标志”不一定与道路桩号相一致。以这些“标志”为参考，通过距离和偏离方向，明确事故位置和道路特征路段的具体位置。这一参考方法的明显优点是不会受路线长度变化的影响，图10－24表示在路线国道205上，在距参考标志M 4．0km至8．5km处，路段的分隔带类型为“隔离栏”。

图10－24　道路标志参考方法示意图

在对事故信息进行地图化时，首先将事故记录的位置属性信息进行整理，利用道路桩号或道路参照物参考法，根据事故相对已知点的距离，确定事故在道路实体上的相应位置（通过求Polyline和Arc的交点获得），然后在电子地图上自动生成事故点示意图元。

通过上面的讨论可以看出，利用线性参考方法，道路交通安全信息可以通过其特定的起、终点桩号或相对参考标志的间距确定实际空间位置。

2）动态分段技术

当进行道路交通安全信息查询分析时，GIS要根据查询分析的不同要求，在同一道路基础底图上显示不同起、终点的属性信息，进行实时虚拟分段，即动态分段技术。动态分段是一种新的线性特征的动态分析、显示和绘图技术，解决了GIS处理线性特征所存在的改变空间数据拓扑结构的问题，增强了线性特征的处理功能。

（1）分段法种类

分段方法包括固定分段、可变分段和动态分段。固定分段是将线性参照系预先划分好固定长度的匀质小段，每一小段的属性遍历所有的属性数据，因此属性数据的分辨率受分段长度限制，而且数据量大，数据冗余也大。当道路某一属性发生变化，数据修改量大，数据维护不方便。因此，固定分段在实际中是很少采用的。可变分段是按照道路设施的每一属性进行分段，每一分段长度内至少含有与相邻属性不一致的属性。可变分段克服了固定分段第一个不足之处，但也不能根本上解决问题，特别是对于分析后产生的结果（如:事故黑点的位置，安全度等级低的路段）很难在地图上表现出来。因此，这种方法在本系统中也是不可取的。

动态分段是根据对属性数据的查询和分析产生面向主题的分段，并在地图上表现出来。实现动态分段的前提是属性数据与空间数据在形式上分离并通过里程桩号联系起来。这有一个好处就是空间数据的属性字段可以大量减少，空间数据量也可以减少到最低点，属性数据可以分类存放，某一属性特征的改变只需改变相应的属性表，而与其他表无关。动态分段只是属性数据的分段，并不破坏原有的空间线形。该属性数据实际上是存放空间线形的线形种类（如直线、圆弧等）、坐标、圆弧的原点、半径、平面法线方向等数据。动态分段是在传统GIS数据模型的基础上利用线性参考系统和动态计算处理技术，动态地完成各种属性数据集的分段显示和分析。动态分段相对前两种分段方法具有如下两个优点:第一，在执行查询分析时，并不是按属性数据集对道路地图实体进行真正的分段，只是动态地完成各种属性数据集的分段显示；第二，属性数据集都建立在同一道路位置描述的基础上，但是属性数据的组织和显示又独立于道路基础底图，因此易于数据的更新和维护。

（2）动态分段的实现

动态分段主要包括以下三个步骤:

第一步，组织不同属性数据集合

根据查询分析需要，对符合条件的属性数据进行分组，将同一性质的属性数据放于同一集合。

第二步，确定不同属性数据集合的起、止点位置

当不同属性数据集合确定后，选取参考标识点，并生成临时标识段。各属性数据集合的起、止点的空间位置在参考标识段上进行反映，即确定该集合的起、止点在标识段上的位置。

第三步，进行动态生成显示

将临时标识段上的各属性数据集合的起、止点进行连接，生成表示不同属性信息的动态路段，最后对各路段进行渲染显示，从而实现了根据不同属性在原有道路基础地图的位置上进行分段显示的功能。参考标识点一般选择行政界线交叉点、道路交叉点、公路断链点或特殊构造物。

下面通过例子利用动态分段技术对不同路段的交通安全信息要素分别进行不同层次的分段显示。图10－25是一假设道路的路面铺装、线形、道路宽度图及采用静态分段方法。

图10－25　静态物理分段实现方法

用静态分段方法得到表10－4的分段属性表，该路段具有三个属性，采用静态分段方法分为3个属性相同的6段，且有相当一部分特征是要进行动态跟踪的。在实际应用中，类似事件采用静态分段的方法非常难以管理。静态分段的结果产生过多的和不一致的分段，而这些分段会影响网络的分析和共享。

表10－4　静态路段物理分段属性

图10－26　动态分段及道路属性

图10－26和表10－5描述了动态分段方法。首先给出公路开始与结束的里程（0．0～30．0km），公路上每种属性用一栏表表示，列出显示属性值和位置，每一分段的位置用一对里程表示。动态分段通过在GIS空间网络中的编码实现分段，不需要对网络进行物理分段。在同一要素或同类要素中，对属性采用动态分段技术使数据库和网络数据库中产生很少的碎段。

表10－5　动态分段表示方法