山区公路冰雪灾害预警与路网调度系统设计与开发

摘要

随着我国高速公路建设的快速发展，国家高速公路主干网逐步形成。我国众多骨干公路网经过山区，山区一般海拔高、冬季气温低，往往是局部区域性低温区，是冰雪等灾害的多发地段。据不完全统计，2008年雪灾造成的经济损失达到1000多亿，导致京珠等多条高速公路大动脉瘫痪。重庆因这次雪灾造成交通管制的路段达2100公里，涉及17个区县。可见目前我国山区公路交通对冰雪灾害的防御能力相当薄弱。通过对冰雪灾害条件下山区公路灾害预警、交通调度与管理预案和突发事件的处置方法的研究，开发了“山区公路冰雪灾害预警与路网调度系统”。本文从理论与实践两个方面对课题进行了探究，得到如下成果：
　　 ①提出预警评估模型。采用主因素分析法筛选出温度、湿度、降雪等级、积雪天数作为灾害发生的主要诱因。以专家打分方法给出各因子不同影响程度的评价分值，同时求出各因子所占的权重。综合各因子的评价分值及权重，给出预警评估模型。从而可以得到相应区域的危险度分值，对其进行预警评估。
　　 ②实现遥感影像数据与矢量数据的叠加分析。通过FME程序进行遥感影像数据与矢量数据叠加分析，通过函数“PointOnRasterValueExtractor”实现点面叠加，将栅格数据上面的高程数据传递到矢量点上。这样利用遥感图像，直接得到地形因子中的坡度、坡向，道路的路面材料等影响一场降雪能否成灾的判别因子。以此综合考虑致灾机理，使影响因素全面合理化。
　　 ③设计和开发了山区公路冰雪灾害预警与路网调度系统。山区公路冰雪灾害预警与路网调度系统集成了上述预警评估模型。该系统以重庆为对象，能有效采集、分析和评估整个重庆市的冰雪灾害严重程度，进行冰雪灾害预警，以此将灾害范围从大重庆缩小到重灾区县。本文以城口县为具体的重灾区县研究点，结合报警电话，由系统给出冰雪灾害条件下易发事故地段，从道路等级、是否发生雪灾、道路的长短三方面综合考虑，运用ArcGIS Engine提供的网络分析的控件，实时分析出最佳路径，进行路网调度与交通疏导。同时给出突发事件的处置方案及绕行路线。预警系统采用美国ESRI公司的ArcGIS作为开发平台，引用ArcGISEngine接口，以面向对象的Visual Basic作为开发语言，引入预警模型从而完成对冰雪灾害公路预警系统的开发。完成后的系统脱离ArcGIS桌面平台，使用者只需安装ArcGIS Engine Runtime即可。该系统进一步完善之后能提供给相关公路管理部门进行实际应用。
　　 本研究成果为我国山区公路冰雪灾害预警与路网调度提供了坚实的理论基础和可行的适用方案。能够提高我国应对山区公路冰雪灾害的能力，提高冰雪灾害条件下公路运营效率，减少因冰雪灾害给人民带来的财产损失和突发事故。