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如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

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如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

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如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派




本文作者介绍:黄立新
中路高科集团大数据研发中心的资深研究员,有20多年GIS领域的从业经验,包括构建、运行和维护企业级GIS,提供GIS解决方案解决实际问题。


引言

如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

道路交通事故造成的伤害
  • 联合国大会确定了到2030年将全球道路交通碰撞死亡和伤害数量减半的宏伟目标(A/RES/74/299)。
  • 道路交通伤害是5-29岁儿童和年轻人的主要死因。
  • 每年约有130万人死于道路交通碰撞。
  • 全世界道路交通死亡者中约有一半是“弱势道路使用者”,即行人、骑车者和摩托车手。
  • 全世界道路死亡中有93%发生在低收入和中等收入国家,而这些国家的车辆仅占全世界总量的约60%。
  • 道路交通碰撞带来的损失占大部分国家国内生产总值的3%。
来源: 世界卫生组织 

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世界纪念日



我们能做些什么?

如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

利用GIS的强大时空分析功能,找出道路交通事故发生的规律和原因,为相关部门做决策提供强有力的依据。

  • 交通事故发生的趋势。
  • 交通事故高发的路段。
  • 交通事故高发的时段。
  • 交通事故高发的原因。


交通事故案例研究

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用GIS对佛罗里达州布雷沃德县(Brevard County, Florida)的交通事故数据进行了时空分析,找出了事故高发的时段和路段,为县里相关的部门提供了决策依据。

  • 布雷沃德县位于佛罗里达州中部沿海,著名的火箭发射场卡纳维拉尔角就位于县里的东北部。
  • 交通事故数据包括全县(除去卡纳维拉尔角和其它联邦土地外)2010年到2015年的数据。
  • 全县路网数据。


交通事故的统计分析

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按年统计的佛罗里达州布雷沃德县交通事故数量柱状图



交通事故的可视化

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  • 2010年到2015年的6年的交通事故数据。
  • 很难找出交通事故数据的分布规律。
  • 容易给用户造成一种错觉:县里的大多数道路都不安全。

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看动态地
https://storymaps.arcgis.com/stories/5fb8b1f235a141448b8bd2a03f04af8f



交通事故的趋势分析

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基于空间网格,对交通事故数据进行时间和空间的分析。
  • 时间步长:16周
  • 距离间隔:3.2公里


趋势分析(二维):

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看动态地
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趋势分析(三维):

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看动态地
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交通事故的高发时段和路段的分析

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基于道路网络,对交通事故数据进行时间和空间的分析。被一条河或一条主干道分隔开来的两起交通事故,在直线距离上可能很近,但在上跨桥梁或下穿通通道很少的道路网络上却相距很远。由于事故分析(也就是热点分析)要寻找的是集中在一起的高事故率,因此基于道路网络的精确的距离值至关重要。

两个事故点的道路网络距离和直线距离比较:

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道路网络距离和事故数量:

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直线距离和事故数量:

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把 2010 年至 2015 年期间的所有和致命事故分别分配到对应的道路网络的路段上,从而使道路网络中的各个路段都能获得代表该路段发生的事故数量和死亡人数的数量。对于每个路段计算出事故率,也就是用事故数量除以总年数和路段的长度。接下来对事故率进行热点分析,这样一来可以看到并比较道路网络中事故率高发路段在空间上聚类的路段。


所有事故率和致命事故率分布比较:

下面两张图里道路网络中的红色路段是具有统计显著性的事故率高发的聚类路段。上图显示了所有事故率高发的热点路段,下图显示了致命事故率高发的热点路段。
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为了寻找事故的周期性规律。绘制了一天中的事故数量随不同时段变化的图表,找出了事故高发的时段。然后针对事故高发时段的事故进行热点分析。

每日事故数量随时段变化图表:

图显示了每日事故数量随时段变化的图表,图表里出现了多个峰值,尤其是工作日下午3点到5点达到了每日的最大值。

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所有事故率热点和工作日下午3点到5点事故率热点的比较:

下面两张图显示了事故率高发的热点路段。左图显示了佛罗里达州 404号州立公路以北的美国1号公路总体上并不是事故率高发的热点路段,但右图显示了在工作日下午 3点 至 5点期间,同样的地区却是统计显著的事故率高发的热点路段。

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工作日下午3点到5点事故率高发路段:

面三维地图底层红色条带反映的是 2010 年的事故率热点路段。最上层的条带反映的是 2015 年的事故率高发的热点路段。颜色较浅的红色条带仍然具有统计显著性(事故率较高的热点),但不如最深的红色热点条带那么强烈。

如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

查看动态地图:

https://storymaps.arcgis.com/stories/5fb8b1f235a141448b8bd2a03f04af8f


总结

如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

交通事故时空分析案例研究解决了下列问题:
  • 布雷沃德县哪些交叉路口和路段的事故发生率最高?
  • 大多数事故发生在何时何地?
  • 致命事故的空间模式与所有事故的空间模式有何不同?
  • 工作日下午通勤时间发生的事故的空间模式与所有事故的空间模式有何不同?
  • 随着时间的推移,哪些交叉路口或路段一直是事故的高发区?

同样的工作流程还可以扩展到回答其它的问题:
  • 涉及老年驾驶员、青少年驾驶员或与酒精有关的事故的热点地区在哪里?
  • 涉及老年驾驶员、青少年驾驶员或与酒精有关的事故在何时何地在空间上聚类?

非常感谢Esri公司的产品工程师Lauren Scott Griffin博士在交通事故时空分析案例研究所做的大量工作。

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原文始发于微信公众号(城市数据派):如何确定最危险的道路?交通事故时空分析案例研究丨城市数据派

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