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GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究

发布时间:2019-11-10 06:52 所属栏目:[资本] 来源:ITS114
导读:【 视点跟踪】8月22日,由湖南省交警总队指导,湖南省智能交通行业协会、智慧交通(ITS114)主办,上海智能交通系统产业联盟、深圳市智慧交通产业促进会协办2019中国智慧交管论坛在长沙圆满落幕。南京公安局交警支队总工顾怀中在会上发表了《GIS技术在城市智
  【 视点跟踪】8月22日,由湖南省交警总队指导,湖南省智能交通行业协会、智慧交通(ITS114)主办,上海智能交通系统产业联盟、深圳市智慧交通产业促进会协办2019中国智慧交管论坛在长沙圆满落幕。南京公安局交警支队总工顾怀中在会上发表了《GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究》的主题演讲,本文为演讲速记整理,未经本人审核,如有错漏,敬请原谅。
 

GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究

  南京公安局交警支队总工 顾怀中   顾怀中:
   我今天跟大家探讨的是《GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究》。讲两句话,一是给在座各位交警同行提个醒,在今后智慧交通管理发展过程中,GIS技术很关键,对管理效率的提升会起很大的作用。二是给在座的各位企业界朋友提个建议,即做智慧交通管控平台时,要关注到GIS的应用。GIS会在未来交通过程中发挥更重要的作用。
   一、研究背景
   我们关注的是解决交管系统孤岛问题,但大家在进行信息化建设的时候都讲信息孤岛,建立统一门户,统一入口,把几个系统集成到一个平台就解决信息孤岛了吗?那这些系统是否共享了呢?系统信息、功能没有共享,还是一个个单独的系统。所以,我今天提出“系统孤岛”概念,要怎么来解决呢?公安部交管局推广应用的“六合一”平台解决了系统孤岛问题,实现了系统之间的共享。
   回到今天的主题,下图是信号控制系统的发展历程,其中,SCATS系统在上世纪80年代就出现了,通过多年的发展,现在的信号控制系统也基本上是沿用这个模式。
 

GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究
 

  另外,现在不少互联网企业进军交通信号控制领域,市场变得“火热”的同时,也要看到交通信号控制系统本身的非智能性问题。智能交通信号控制系统根据车流量自动进行配时,这是智能的,但系统本身还是沿用SCATS模式,基础设施和模型的建立还是基于人工进行的。
   2016年,南京交警支队采集了2000公里道路交通标志标线的位置信息,精度为20厘米。去年我了解到高德在上海浦东做了区域交通数据采集,精度是10厘米。
   高精度的数据信息为交通管理精细化工作提供了重要的基础。我认为地理信息系统是交管的工作平台,而不是展示平台,如果所有的空间数据采集精度达到了亚米级,交通组织、交通分析、交通管理都可以通过GIS技术,充分利用空间信息。因此,交警要关注GIS技术的发展。
   二、需求分析
   1、依托GIS平台实现信号系统与其他系统的高效整合。
   前面讲到了系统孤岛,依托GIS平台构建的城市交通时空信息和模型,有效整合信号系统与其他系统,统一展示路网态势系统、诱导发布系统、设备运维系统、车载导航系统等等,可以实现信息的共享和能力的复用。
   2、基于空间信息实现信号的智慧控制。
   (1)对路口空间信息的需求
   实施信号控制系统,要考虑交叉口几何特征、人行横道长度、公交专用道、非机动车道、进口车道方向数量、渠化长宽等等因素,这是信号系统基础的数据。通过对车道通行能力、车道排队长度、绿灯、红灯时长的计算和分析,为单路口信号控制方案设计和配时优化提供数据支撑,实现对路口运行状态的识别,以及对未来交通流变化趋势的预测。
   (2)对路段空间信息的需求
   通过分析路段通行能力、路段通行速度、路段最大滞留车辆数等信息,结合路口空间关联,可实现协调控制和各类优先控制;为高峰期关键车流指定快速疏散通道;并实现对路段运行状态的识别,以及对未来交通流变化趋势的预测。这都是信号系统所需要的。
   (3)对路网空间信息的需求
   通过计算路段区域通行能力、车辆出行OD、路口(路段)之间的关联等,可分析路网中每条道路的交通量分布情况、判别路网交通饱和状态,针对性选择区域协调控制策略,还可实现对路网运行状态的识别,以及对未来交通流变化趋势的预测。
   (4)基于空间数据的空间分析技术的应用需求
   基于空间信息分析技术的应用有车辆到达预测模型、信号配时优化算法、车流溢出控制算法、事件影响分析模型等。如简单的车辆到达预测模型,这个预测模型与交通管理信息相关,以道路空间信息为基础,是关系信号控制系统效果好坏的关键模型之一。
   三、应用研究
   1、路网信息采集处理
   信号控制基于网络进行系统优化,通过GIS技术能够将道路网拓扑结构、道路长度、道路边缘、道路曲率、道路等级等信息精准提取出来。
   2、道路标线信息采集处理
   选定道路区域,通过滤波降噪、图像灰化等,对车行道分界线、停止线、导流线、人行横道等标线,进行自动检测和自动识别,最后处理成数据信息。
   3、道路标志信息采集处理研究
   通过光线均衡、滤波降噪、图像增强等预处理,对道路标志进行分割检测、特征提取、识别匹配,可提取标志信息,如禁止通行、禁止驶入、禁止掉头、禁左/右转等。
   4、基于GIS的智能交通管理系统架构
   基于GIS的智能交通管理系统架构如下图。道路信息提取出来之后,要怎么做呢?设想基于高精度地理信息服务平台来做交通信号控制系统,这些道路交通信息都是自动采集生成的,只要道路交通有改变,会自动对应到信号控制系统,而不需要人工操作,我们想实现这个功能。
 

GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究
 

  5、信号系统所需的空间信息存储技术
   关键是信号系统空间信息存储技术,把所需要的包括网络、信号系统本身的静态信息,都依托高精地图空间大数据进行存储,再把采集到的标志、标线、路网信息与信号系统静态数据在空间地理信息层面上做关联。
   6、信号系统所需的空间分析技术研究
   (1)基于空间量算生成路口信号方案
   这是什么概念?我简单提一下,要实施路口禁止左转,其他的信号配时都要调整,但现在是人工进行调整。如果有了GIS技术之后会自动生成信号控制方案,实现单路口信号方案智能化生成,提高信号系统本身智能化。
   (2)基于空间关联查询的交通标志作用范围分析
   提取限速标志位置、内容等信息,运用空间关联查询技术,提升信号协调控制效果。如利用GIS技术将路口限速标志提取出来,并反馈给信号控制系统模型使用,要达到这样的关联。
   (3)基于空间聚合分析的区域状态识别
   交通区域状态判断和信号系统相关联,将路口运行状态、路段运行状态、路网拓扑信息等,利用空间聚合分析技术,实现突发事件下区域信号控制策略的动态调整。
   7、应用展望   (1)基于全量仿真模型实现信号控制的仿真评估
   基于高精度地图,构建全量化的交通仿真模型,实现对区域、干线、路口交通运行状态、信号控制效果的仿真和评估。
   (2) 路网信息的动态更新实现信号方案自适应
   利用高分卫星、无人机、地图采集车等手段,定期更新路网静态数据,结合路网信号控制模型统,实现信号方案的应时而变。
   (3)将信号控制的动静态信息及时发布
   如信号倒计时提醒、交通状态的及时发布,能拓展驾驶者视野、保障交通安全。驾驶限速提醒、导航变道提示的及时发布,可减少危险驾驶,避免违规驾驶。
   今天的分享就到这里,谢谢大家。

(编辑:ASP站长网)

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