陕西省公路交通气象条件分析及预报系统研制
|
摘要
随着社会经济的快速发展,公路交通在国民经济建设中的作用越来越重要,因此,气象条件对公路交通的影响也越来越被重视,认为气象条件是影响公路交通安全运行的最主要自然因素,因此,开展陕西省公路气象条件分析及预报系统的研发有着非常重要的现实意义。
本文研究资料选取陕西省主要代表城市2002-2004年日交通事故资料及其对应时段的气象资料,同时选取了陕西省81个县站1961-2006年月雾日数资料、月降雪日数资料、1961-2005年逐日四时次能见度资料、陕西省18个县站1961年至2002年年积雪深度≥1厘米日数等资料,分析了陕西公路交通事故时空分布,利用主成分分析、多元线性回归等方法建立陕西公路交通安全指数预报方程,利用Mann-Kendal统计检验法、趋势系数等方法系统分析了对陕西公路交通安全运营影响最大大雾及积雪的气候变化趋势。主要研究结果如下:
1、陕西大雾及浓雾年日数分布呈现“三高三低”的形式,浓雾日数分布形势与年雾日数分布基本一致,但高值范围明显缩小,秋、冬季是陕西省大雾及浓雾的高发期;陕西大部分地区40多年的年雾日数呈减少趋势,对于各季而言,除了春季大雾日数减少趋势较为明显外,其余各季均不明显,浓雾的减少趋势不如大雾显著;20世纪80年代中后期年雾日数具有非常明显的突变点;年雾日数与年平均气温的变化呈较明显的负相关关系,而与年平均相对湿度的变化呈明显的正相关关系。
2、陕西省年平均降雪日数分布具有山区多、平原少、中西部地区多、南部少的特点,全省绝大部分地区年降雪日数、年积雪日数为负的趋势,且负趋势非常显著;上世纪60年代到70年代中期末,年降雪日数是增加的,70年代中后期到90年代中期年降雪日数总体呈上升趋势,从90年代中后期到2006年年降雪日数是明显减少,20世纪80年代中期为非常明显的突变点。降雪日数减少的原因,一是气候变暖,原本是以降雪形式出现的降水有一部分转化成降雨形式,使得降雪日数减少,另一方面降水量总体减少,特别是冬季降水量的减少。
3、交通事故的发生与一定气象条件是有密切关系的,雨、雪、雾是影响公路交通安全的主要不利气象条件;在一个地区中,当出现的不利气象条件是在该地区出现概率最小时,在该不利气象条件下发生交通事故的概率是最大的;各种不利气象因子对交通事故的影响大小和利用气象因子建立公路交通气象安全指数的预报方程在陕西各个地区,冬半年、夏半年是不同的。
4、在Windows操作系统环境下,用VB6.0与SQL Server为开发工具,利用ADO动态数据连接引擎实现数据通信,利用MapObjeats二次开发组件技术,采用嵌入式集成方式开发了陕西省公路交通气象服务系统。该系统操作简便,结果客观定量,预报产品服务效果良好,在陕西公路交通气象服务中发挥重大作用。
Function of highway traffic is more and more important in national economic construction along with socio-economic development quickly, Therefore, the impact of weather on the highway traffic is increasingly concerned. It has been considered that weather conditions is the mainest natural factor affecting the driving security, so it is of great practical significance to analyze the Shaanxi Provincial Highway weather conditions and develop the forecasting system.
In this thesis it is used that traffic information and meteorological data of the main representative cities during its corresponding periods in Shaanxi Province from 2002 to2004, the monthly days of fog and snow during 1961-2006, visibility data from 1961 to2005, data of snow depth> 1 cm daily statistics from 1961 to 2002 . In this paper we analyze weather conditions that impacts highway traffic of Shaanxi Province by the Mann-Kendal statistical test, the trend coefficient, principal component analysis, and multiple linear regression analysis methods. There are four research results as follows:
First is that the distribution of dense fog days and fog days present the pattern with "three highs and three lows". The distributed trend of dense fog days is the same as the fog trend, but the high value scopes reduce obviously. In fall and winter there is a high incidence of fog even dense fog in Shaanxi. The fog days decreased in the past more than 40 years in the most areas in Shaanxi, especially in spring. There is a clearly sudden change point of fog days in the middle and latter half of the 1980s. The fog days was found a negative correlation with the average temperature change, and a positive correlation with the average relative humidity change.
Secondly, the distribution of the average snowy days in Shaanxi appears characteristics of mountains more, plains less, and central and western regions more, southern Shaanxi less. The snowy days show a clearly negative trend in the majority area of Shaanxi. It increases from 1961 to the middle and latter half of the 1970s, fluctuates from the middle and latter half of the 1970s to the middle of the 1990s, and obviously decreases from the middle and latter half of the 1990s to 2006. There is a sudden change point in the middle of the 1980s. Two reasons make the snowy days less; one is that some of snow becoming rain makes the snowy days less because of climate warming,, the other is the precipitation totally reduces, especially in the winter.
Thirdly, the occurrence of the accident is closely related to a certain weather conditions, such as rain, snow and fog which are the main adverse weather conditions to traffic safe. The probability of accidents is the largest in the adverse weather conditions which probability is the smallest in the region. The impact of various adverse meteorological factors on accidents is different in various regions of Shaanxi in winter or summer.
Finally, we developed Highway weather service system in Shaanxi, based on SQL Servers2000, VB6.0, and MapObjects. The system has a friendly interface, and good service evaluation.
本文研究资料选取陕西省主要代表城市2002-2004年日交通事故资料及其对应时段的气象资料,同时选取了陕西省81个县站1961-2006年月雾日数资料、月降雪日数资料、1961-2005年逐日四时次能见度资料、陕西省18个县站1961年至2002年年积雪深度≥1厘米日数等资料,分析了陕西公路交通事故时空分布,利用主成分分析、多元线性回归等方法建立陕西公路交通安全指数预报方程,利用Mann-Kendal统计检验法、趋势系数等方法系统分析了对陕西公路交通安全运营影响最大大雾及积雪的气候变化趋势。主要研究结果如下:
1、陕西大雾及浓雾年日数分布呈现“三高三低”的形式,浓雾日数分布形势与年雾日数分布基本一致,但高值范围明显缩小,秋、冬季是陕西省大雾及浓雾的高发期;陕西大部分地区40多年的年雾日数呈减少趋势,对于各季而言,除了春季大雾日数减少趋势较为明显外,其余各季均不明显,浓雾的减少趋势不如大雾显著;20世纪80年代中后期年雾日数具有非常明显的突变点;年雾日数与年平均气温的变化呈较明显的负相关关系,而与年平均相对湿度的变化呈明显的正相关关系。
2、陕西省年平均降雪日数分布具有山区多、平原少、中西部地区多、南部少的特点,全省绝大部分地区年降雪日数、年积雪日数为负的趋势,且负趋势非常显著;上世纪60年代到70年代中期末,年降雪日数是增加的,70年代中后期到90年代中期年降雪日数总体呈上升趋势,从90年代中后期到2006年年降雪日数是明显减少,20世纪80年代中期为非常明显的突变点。降雪日数减少的原因,一是气候变暖,原本是以降雪形式出现的降水有一部分转化成降雨形式,使得降雪日数减少,另一方面降水量总体减少,特别是冬季降水量的减少。
3、交通事故的发生与一定气象条件是有密切关系的,雨、雪、雾是影响公路交通安全的主要不利气象条件;在一个地区中,当出现的不利气象条件是在该地区出现概率最小时,在该不利气象条件下发生交通事故的概率是最大的;各种不利气象因子对交通事故的影响大小和利用气象因子建立公路交通气象安全指数的预报方程在陕西各个地区,冬半年、夏半年是不同的。
4、在Windows操作系统环境下,用VB6.0与SQL Server为开发工具,利用ADO动态数据连接引擎实现数据通信,利用MapObjeats二次开发组件技术,采用嵌入式集成方式开发了陕西省公路交通气象服务系统。该系统操作简便,结果客观定量,预报产品服务效果良好,在陕西公路交通气象服务中发挥重大作用。
Function of highway traffic is more and more important in national economic construction along with socio-economic development quickly, Therefore, the impact of weather on the highway traffic is increasingly concerned. It has been considered that weather conditions is the mainest natural factor affecting the driving security, so it is of great practical significance to analyze the Shaanxi Provincial Highway weather conditions and develop the forecasting system.
In this thesis it is used that traffic information and meteorological data of the main representative cities during its corresponding periods in Shaanxi Province from 2002 to2004, the monthly days of fog and snow during 1961-2006, visibility data from 1961 to2005, data of snow depth> 1 cm daily statistics from 1961 to 2002 . In this paper we analyze weather conditions that impacts highway traffic of Shaanxi Province by the Mann-Kendal statistical test, the trend coefficient, principal component analysis, and multiple linear regression analysis methods. There are four research results as follows:
First is that the distribution of dense fog days and fog days present the pattern with "three highs and three lows". The distributed trend of dense fog days is the same as the fog trend, but the high value scopes reduce obviously. In fall and winter there is a high incidence of fog even dense fog in Shaanxi. The fog days decreased in the past more than 40 years in the most areas in Shaanxi, especially in spring. There is a clearly sudden change point of fog days in the middle and latter half of the 1980s. The fog days was found a negative correlation with the average temperature change, and a positive correlation with the average relative humidity change.
Secondly, the distribution of the average snowy days in Shaanxi appears characteristics of mountains more, plains less, and central and western regions more, southern Shaanxi less. The snowy days show a clearly negative trend in the majority area of Shaanxi. It increases from 1961 to the middle and latter half of the 1970s, fluctuates from the middle and latter half of the 1970s to the middle of the 1990s, and obviously decreases from the middle and latter half of the 1990s to 2006. There is a sudden change point in the middle of the 1980s. Two reasons make the snowy days less; one is that some of snow becoming rain makes the snowy days less because of climate warming,, the other is the precipitation totally reduces, especially in the winter.
Thirdly, the occurrence of the accident is closely related to a certain weather conditions, such as rain, snow and fog which are the main adverse weather conditions to traffic safe. The probability of accidents is the largest in the adverse weather conditions which probability is the smallest in the region. The impact of various adverse meteorological factors on accidents is different in various regions of Shaanxi in winter or summer.
Finally, we developed Highway weather service system in Shaanxi, based on SQL Servers2000, VB6.0, and MapObjects. The system has a friendly interface, and good service evaluation.
引文
[1]高建平,郭忠印.高等级公路车速管理研究[J].中国安全科学学报,2004,14(4):64-67.
[2]《中华人民共和国道路交通安全法》.第十届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过(2003年10月28日),2004年5月1日实施.
[3]郭忠印,方守恩.道路安全工程[M].北京:人民交通出版社,2003:6-11.
[4]ESCAP.Road Safety in Asia and Pacific[R].Report of the ESCAP/ADB Seminar-cum Workshop.Bangkok,Thailand,1996:15-18.
[5]Berhanu,G..Effects of road and traffic factors on road safety in Ethiopia[O].PH.O Dissertation of Norwegian University of Science and Technology,Trondheim,Norway.2000.
[6]道路交通事故社会经济损失评价理论研究
[7]Claes Brundin.new forcast methods.Swedish Meteorological and Hydrological Institute,SMHI 60176 Norrk6ping,Sweden
[8]马治国.高速公路雾警自动限速标志系统的探讨.北京公路,2002(3)
[9]李晓明.原联邦德国公路气象信息系统考察报告.国外公路,1997,17(5),23-26
[10]孟遂珍.国外高速公路的管理与气象信息.气象科技,2000,28(4),60-62
[11]张清.1995年气候对交通系统的影响.灾害学,1996,011(002),76-79
[12]李盾等.武汉地区雾的特点及其对交通的影响,湖北气象,2000,000(003).,2022
[13J黄朝迎等.暴雨洪水灾害对于公路交通的影响.气象,2000,26(9),12-15
[14]:孟燕军,等.北京地区高速公路能见度气候特征.全国城市气象服务科学研讨会,2001
[15]张振维,李巍.沈大高速公路沿线气象因子特征研究.环境保护科学,2000,0226(001),45-46
[16]董国青等.能见度自动监测站与人工观测站的对比试验和能见度白动监测站合理布点初探.全国城市气象服务科学研讨会,2001
[17]李亚春.沪宁高速公路大雾的卫星遥感监测系统.南京气象学院,2000年硕士论文济青高速公路灾害性天气监侧顶警系统研究
[18]方乾.沪宁高速公路大雾气候特征分析和预报.大气科学与应用,2001
[19」 朱诗武.运用现代科学技术预防沪宁高速公路雾害.沪宁高速公路江苏段建设论文集,人民交通出版社
[20]吴兑等.南岭山地高速公路雾区能见度预报系统.热带气象学报,2006.10。
[21]吴滨等.福建近44年雾日趋势变化特征及可能影响因素.应用气象学报,2007.08。
[22]张飒.济青高速灾害性天气监测预报系统研究.中国海洋大学,2004年硕士论文
[23]秦莹等.西安市雾的规律分析.陕西气象,1996.2
[24]贺皓等.陕西省高等级高速公路大雾的预报方法研究.陕西气象,2003.1
[25]罗慧等.公路交通事故与气象条件关系及其气象预警模型.应用气象学报,2007.6
[26]王建鹏等.西汉高速公路气象保障服务预报技术浅析.陕西气象,2007.1
[27]施能,北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化及其与我国夏季变化的关系,气象学报,1996,54(6):675-683
[28]魏凤英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京:气象出版社,1999(9)
[29]于秀林,任雪松:多元统计分析,北京:中国统计出版社,1999
[30]梅长林,周家良:实用统计方法,北京:科学出版社,2002
[31]裴玉龙,王炜.道路交通事故成因及预防对策.北京:科学出版社,2004.
[32]任福田.交通工程心理学.北京:北京工业大学出版社,1993.
[33]中国气象局.地面气象观测规范.北京:气象出版社,2003,21-27.
[34]黄朝迎.雾对公路运输影响的初步分析.气象,2000,26(2):封2-3
[35]丁国安等.庐山云雾水化学组成的某些特征.气象学报,1991,49(2):190-197
[36]孙奕敏.灾害性浓雾.北京:气象出版社,1994,1-148
[37]鲍宝堂,束家鑫,朱炳权.上海城市雾理化特性的研究.南京气象学院学报,1995,18(1):114-118
[38]李子华.中国近40年来雾的研究.气象学报,1001,59(5):616-624
[39]张利民,石春娥,杨军等.雾的数值模拟.北京:气象出版社,2002,1-138
[40]Huang JH,Schesig D,Matzener E.Organotin compounds in precipitation,fog and soils of a forested ecosystem inGermany,Environmental Pollution,2004,130(2):177-186
[41]刘小宁,张洪政,李庆祥等.我国大雾的气候特征及变化初步解释.应用气象学报,2005,16(2):220-230
[42]李子华,黄建平,周毓荃,等.1996年南京连续5天浓雾的物理结构特征.气象学报,1999,57(5):622-631
[43]冯民学,袁成松,卞光辉,等.沪宁高速公路无锡段春季浓雾的实时监测和若干特征.气象科学,2003,23(4):435-445
[44]张光智,卞林根,王继志,等.北京及周边地区雾形成的边界层特征.中国科学,D 辑,2005,35(A01):78-83
[45]翟盘茂,任福民.我国最高、最低温度变化规律研究.见:丁一汇主编.中国的气候变化与气候影响研究.北京:气象出版社,1997.
[46]任福民,翟盘茂.1951-1990年中国极端气温变化分析.大气科学.1998,22(2):217-227.
[47]宫世贤,凌升海.西双版纳雾在减少.气象,1996,22(11):10-14.
[48]刘小宁等:我国大雾的气候特征及变化初步解释 应用气象学报2005.04.
[49]白爱娟 方建刚.陕西近50年气温变化特征及对天气预报的影响.陕西气象,2005.05
[50]张志刚.道路因素、交通环境与交通事故分析.公路交通科技,2000.12:56-59
[51]谢静芳,吕得宝,王宝书.高速公路路面摩擦气象指数预报方法.气象与环境学报.2006.12
[52]刘引鸽.陕北黄土高原降水的变化趋势分析.干旱区研究.2007.01
[53]蔡新玲,王繁强,吴素良.陕北黄土高原近42年气候变化分析.气象科技.2007.02
[54]高蓓,栗珂,李艳丽.陕西近40年气候变化特征的分析.成都信息工程学院学报.2006.04
[55]刘品高,江南,谭萍等.气象地理信息系统的设计与实现[J].应用气象学报,2005(16):547-552
[56]王伟长.地理信息系统控件(ActiveX)--MapObjects培训教程[M].北京:科学出版社,2000.
[57]陶雪梅.基于GIS的气象资料查询系统的设计与开发[J].微计算机信息(测控自动化,2007(23):187-189.
[58]秦凯,吴艳果.基于MapGIS的气象预报分析系统的设计与实现[J].地理空间信息,2007(5):61-63
[2]《中华人民共和国道路交通安全法》.第十届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过(2003年10月28日),2004年5月1日实施.
[3]郭忠印,方守恩.道路安全工程[M].北京:人民交通出版社,2003:6-11.
[4]ESCAP.Road Safety in Asia and Pacific[R].Report of the ESCAP/ADB Seminar-cum Workshop.Bangkok,Thailand,1996:15-18.
[5]Berhanu,G..Effects of road and traffic factors on road safety in Ethiopia[O].PH.O Dissertation of Norwegian University of Science and Technology,Trondheim,Norway.2000.
[6]道路交通事故社会经济损失评价理论研究
[7]Claes Brundin.new forcast methods.Swedish Meteorological and Hydrological Institute,SMHI 60176 Norrk6ping,Sweden
[8]马治国.高速公路雾警自动限速标志系统的探讨.北京公路,2002(3)
[9]李晓明.原联邦德国公路气象信息系统考察报告.国外公路,1997,17(5),23-26
[10]孟遂珍.国外高速公路的管理与气象信息.气象科技,2000,28(4),60-62
[11]张清.1995年气候对交通系统的影响.灾害学,1996,011(002),76-79
[12]李盾等.武汉地区雾的特点及其对交通的影响,湖北气象,2000,000(003).,2022
[13J黄朝迎等.暴雨洪水灾害对于公路交通的影响.气象,2000,26(9),12-15
[14]:孟燕军,等.北京地区高速公路能见度气候特征.全国城市气象服务科学研讨会,2001
[15]张振维,李巍.沈大高速公路沿线气象因子特征研究.环境保护科学,2000,0226(001),45-46
[16]董国青等.能见度自动监测站与人工观测站的对比试验和能见度白动监测站合理布点初探.全国城市气象服务科学研讨会,2001
[17]李亚春.沪宁高速公路大雾的卫星遥感监测系统.南京气象学院,2000年硕士论文济青高速公路灾害性天气监侧顶警系统研究
[18]方乾.沪宁高速公路大雾气候特征分析和预报.大气科学与应用,2001
[19」 朱诗武.运用现代科学技术预防沪宁高速公路雾害.沪宁高速公路江苏段建设论文集,人民交通出版社
[20]吴兑等.南岭山地高速公路雾区能见度预报系统.热带气象学报,2006.10。
[21]吴滨等.福建近44年雾日趋势变化特征及可能影响因素.应用气象学报,2007.08。
[22]张飒.济青高速灾害性天气监测预报系统研究.中国海洋大学,2004年硕士论文
[23]秦莹等.西安市雾的规律分析.陕西气象,1996.2
[24]贺皓等.陕西省高等级高速公路大雾的预报方法研究.陕西气象,2003.1
[25]罗慧等.公路交通事故与气象条件关系及其气象预警模型.应用气象学报,2007.6
[26]王建鹏等.西汉高速公路气象保障服务预报技术浅析.陕西气象,2007.1
[27]施能,北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化及其与我国夏季变化的关系,气象学报,1996,54(6):675-683
[28]魏凤英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京:气象出版社,1999(9)
[29]于秀林,任雪松:多元统计分析,北京:中国统计出版社,1999
[30]梅长林,周家良:实用统计方法,北京:科学出版社,2002
[31]裴玉龙,王炜.道路交通事故成因及预防对策.北京:科学出版社,2004.
[32]任福田.交通工程心理学.北京:北京工业大学出版社,1993.
[33]中国气象局.地面气象观测规范.北京:气象出版社,2003,21-27.
[34]黄朝迎.雾对公路运输影响的初步分析.气象,2000,26(2):封2-3
[35]丁国安等.庐山云雾水化学组成的某些特征.气象学报,1991,49(2):190-197
[36]孙奕敏.灾害性浓雾.北京:气象出版社,1994,1-148
[37]鲍宝堂,束家鑫,朱炳权.上海城市雾理化特性的研究.南京气象学院学报,1995,18(1):114-118
[38]李子华.中国近40年来雾的研究.气象学报,1001,59(5):616-624
[39]张利民,石春娥,杨军等.雾的数值模拟.北京:气象出版社,2002,1-138
[40]Huang JH,Schesig D,Matzener E.Organotin compounds in precipitation,fog and soils of a forested ecosystem inGermany,Environmental Pollution,2004,130(2):177-186
[41]刘小宁,张洪政,李庆祥等.我国大雾的气候特征及变化初步解释.应用气象学报,2005,16(2):220-230
[42]李子华,黄建平,周毓荃,等.1996年南京连续5天浓雾的物理结构特征.气象学报,1999,57(5):622-631
[43]冯民学,袁成松,卞光辉,等.沪宁高速公路无锡段春季浓雾的实时监测和若干特征.气象科学,2003,23(4):435-445
[44]张光智,卞林根,王继志,等.北京及周边地区雾形成的边界层特征.中国科学,D 辑,2005,35(A01):78-83
[45]翟盘茂,任福民.我国最高、最低温度变化规律研究.见:丁一汇主编.中国的气候变化与气候影响研究.北京:气象出版社,1997.
[46]任福民,翟盘茂.1951-1990年中国极端气温变化分析.大气科学.1998,22(2):217-227.
[47]宫世贤,凌升海.西双版纳雾在减少.气象,1996,22(11):10-14.
[48]刘小宁等:我国大雾的气候特征及变化初步解释 应用气象学报2005.04.
[49]白爱娟 方建刚.陕西近50年气温变化特征及对天气预报的影响.陕西气象,2005.05
[50]张志刚.道路因素、交通环境与交通事故分析.公路交通科技,2000.12:56-59
[51]谢静芳,吕得宝,王宝书.高速公路路面摩擦气象指数预报方法.气象与环境学报.2006.12
[52]刘引鸽.陕北黄土高原降水的变化趋势分析.干旱区研究.2007.01
[53]蔡新玲,王繁强,吴素良.陕北黄土高原近42年气候变化分析.气象科技.2007.02
[54]高蓓,栗珂,李艳丽.陕西近40年气候变化特征的分析.成都信息工程学院学报.2006.04
[55]刘品高,江南,谭萍等.气象地理信息系统的设计与实现[J].应用气象学报,2005(16):547-552
[56]王伟长.地理信息系统控件(ActiveX)--MapObjects培训教程[M].北京:科学出版社,2000.
[57]陶雪梅.基于GIS的气象资料查询系统的设计与开发[J].微计算机信息(测控自动化,2007(23):187-189.
[58]秦凯,吴艳果.基于MapGIS的气象预报分析系统的设计与实现[J].地理空间信息,2007(5):61-63