恶劣交通运输环境的预警方法、系统及存储介质

1.本发明涉及交通运输技术领域，特别是涉及恶劣交通运输环境的预警方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.在交通运输过程中，气象原因可能会引起高速公路侧面山体滑坡和落石，这是导致恶劣交通运输环境一个重要的因素。
3.目前，虽然可以参考天气预报，高速公路也设置有“小心落石”的提醒标志，但是否真正会出现山体滑坡和落石等影响交通运输的恶劣交通运输环境，是难以确定的。


技术实现要素：

4.本发明的发明目的是提供一种恶劣交通运输环境的预警方法、系统及存储介质，实现对恶劣交通运输环境做出预警，以保证交通运输的顺畅和安全。
5.为此，本发明提供了以下技术方案：
6.一方面，本发明提供了一种恶劣交通运输环境的预警方法，所述方法包括：
7.确定本次交通运输的路线以及运输时间；
8.获取在运输时间下路线途径区域的气象信息；所述气象信息为能够造成山体落石的气象数据；
9.获取本次交通运输的路线中设置有落石提醒标志的路段；
10.将获取的气象信息和有落石提醒标志的路段信息输入至恶劣交通环境预警模型中，输出是否落石以及落石时的落石量；所述恶劣交通环境预警模型包括：落石和气象数据以及地形数据的映射关系；
11.当得到的落石量超过预设阈值时，则认为本次交通运输属于恶劣交通环境。
12.进一步地，获取在运输时间下路线途径区域的气象信息，包括：
13.从国家气象局的气象信息系统中获取气象数据，并从所述气象数据中筛选出在运输时间下路线途径区域的气象信息。
14.进一步地，所述气象信息至少包括降雨量。
15.进一步地，获取路线中设置有落石提醒标志的路段，包括：
16.从道路交通管理部门的信息系统中获取路线中设置有落石提醒标志的路段。
17.进一步地，获取路线中设置有落石提醒标志的路段，包括：
18.通过实地走访的形式对各条路线中设置有落石提醒标志的路段进行统计并形成落石提醒标志数据库；
19.从所述落石提醒标志数据库中获取本次交通运输的路线中设置有落石提醒标志的路段。
20.进一步地，恶劣交通预警模型为统计学模型；
21.建立恶劣交通预警模型，包括：
22.通过对设置有落石提醒标志路段的地形数据、该路段的历史落石数据以及历史气象数据进行统计分析，得到落石和气象数据以及地形数据的映射关系，以此作为恶劣交通预警模型。
23.进一步地，所述历史落石数据包括：国家气象局提供的历史灾害预警数据中的落石数据。
24.又一方面，本发明还提供了一种恶劣交通运输环境的预警装置，所述装置包括：
25.路线和时间确定模块，用于确定本次交通运输的路线以及运输时间；
26.气象信息获取模块，用于获取在所述路线和时间确定模块确定的运输时间下路线途径区域的气象信息；所述气象信息为能够造成山体落石的气象数据；
27.路段获取模块，用于获取所述路线和时间确定模块确定的路线中设置有落石提醒标志的路段；
28.预警模块，用于将所述气象信息获取模块获取的气象信息和所述路段获取模块获取的有落石提醒标志的路段信息输入至恶劣交通环境预警模型中，对本次交通运输的恶劣交通环境进行预警；所述恶劣交通环境预警模型包括：落石和气象数据以及地形数据的映射关系。
29.进一步地，所述装置还包括：
30.预警模型建立模块，用于：通过对设置有落石提醒标志路段的地形数据、该路段的历史落石数据以及历史气象数据进行统计分析，得到落石和气象数据以及地形数据的映射关系，以此作为恶劣交通预警模型。
31.又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机指令集，计算机指令集被处理器执行时实现上述提供的一种恶劣交通运输环境的预警方法。
32.本发明的优点和积极效果：
33.本发明通过将采集的气象数据和带有落石提醒标志的路段输入恶劣交通运输环境预警模型，得到恶劣交通运输环境预警结果并进行处理，综合考虑了气象和地形，能够准确对气象原因导致山体落石这一恶劣交通运输环境进行预警，保证了交通运输的顺畅和安全。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例中一种应用场景所涉及的系统架构示意图；
36.图2为本发明实施例中一种恶劣交通运输环境的预警方法的流程图；
37.图3为本发明实施例中一种恶劣交通运输环境的预警系统的结构框图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的
附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
39.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.交通运输时，尤其是公路货物运输时，往往运输路线是固定的，在运输路线上有较多山区路段时，容易出现山体落石等恶劣交通运输环境，在运输之前，先对路线的恶劣交通运输环境进行预警，尤其是对因气象因素造成公路侧面山体滑坡或落石的恶劣交通运输环境进行预警，在交通运输环境极端恶劣的情况下，如发生落石的概率很大或已经发生的落石阻挡道路，可以调整运输计划或作出应对，以保证交通运输的顺畅及安全。虽然天气预报时也会对地质灾害做出预警，但地质灾害预警往往仅仅给出某个地区的地质灾害气象风险等级，如预计7月3日18时至7月4日18时，常山县地质灾害气象风险较高(黄色预警)，并不会直接确定出交通运输路线上是否有山体落石事故。而且山体落石往往有滞后性，落石量也不能确定，因此，依据天气预报不能确定出本次交通运输的交通运输环境恶劣，需要专门针对交通运输的路线进行山体落石等恶劣交通运输环境预警。
41.举例来说，本发明实施例的场景之一，可以是应用到如图1所示的场景中。该场景中包括：恶劣交通运输环境预警系统101、气象信息系统102、交通管理信息系统103；其中，气象信息系统102可以是国家气象局为进行天气预报而建立的系统，也可以是其他商业气象服务商为进行天气预报而建立的系统，其中存储有多个地理位置(路段)在各个时间段的气象数据，既有实时数据，还有未来时间段的预测数据，还有历史时间段的历史数据，气象数据的类型包括降雨量、灾害预警等等；交通管理信息系统103可以是国家交通管理部门为管理交通公路而建立的系统，其中存储有各个路段设置的路标信息，如设置有落石提醒标志路段信息，还存储有各个路段的地形地貌信息；恶劣交通运输环境预警系统101可以在确定本次交通运输的路线以及运输时间之后，从气象信息系统102中获取在运输时间下路线途径区域的气象信息；从交通管理信息系统103中获取本次交通运输的路线中设置有落石提醒标志的路段；然后将获取的气象信息和有落石提醒标志的路段信息输入至恶劣交通环境预警模型中，对本次交通运输的恶劣交通环境进行预警；所述恶劣交通环境预警模型包括：落石和气象数据以及地形数据的映射关系。
42.上述场景仅是本发明实施例提供的一个场景示例，本发明实施例并不限于此场景。
43.参见图2，其示出了本发明实施中一种恶劣交通运输环境的预警方法的流程图，该方法包括：
44.s1、确定本次交通运输的路线以及运输时间；
45.其中，交通运输的路线以及运输时间由用户制定。
46.确定交通运输的路线以及运输时间可以是接收用户输入或选择的交通运输的路线以及运输时间，也可以是经用户确认的历史交通运输的路线以及运输时间，还可以是默认的交通运输的路线以及运输时间。
47.s2、获取在运输时间下路线途径区域的气象信息；
48.其中，气象信息指的是运输时间下的天气预报信息，具体为能够造成山体落石的气象数据，至少包括降水量，可以从国家气象局的气象信息系统中获取。
49.s3、获取路线中设置有落石提醒标志的路段；
50.其中，落石提醒标志指的是道路交通管理部门设置的交通提醒，一般为带有“小心落石，注意安全”或“注意落石”等字样的标识牌，容易落石的路段均设置有该落石提醒标志。具体哪些路段设置有落石提醒标志，道路交通管理部门的信息系统中均有记录，可以从道路交通管理部门的信息系统中获取路线中设置有落石提醒标志的路段，也可以通过实地走访的形式对各条路线中设置有落石提醒标志的路段进行统计并形成落石提醒标志数据库，从该落石提醒标志数据库中获取路线中设置有落石提醒标志的路段。
51.s4、将获取的气象信息和有落石提醒标志的路段信息输入至恶劣交通环境预警模型中，输出是否落石以及落石时的落石量；恶劣交通环境预警模型包括：落石和气象数据以及地形数据的映射关系。
52.s5、当得到的落石量超过预设阈值时，则认为本次交通运输属于恶劣交通环境。
53.其中，恶劣交通预警模型为统计模型，通过对设置有落石提醒标志路段的地形数据、该路段的历史落石数据以及历史气象数据进行统计分析，其中，地形数据至少包括山体高度、土壤饱和度；气象数据至少包括时间、降雨量、连续降雨天数；落石数据至少包括落石时间、落石颗粒大小、落石量，在具体实施时，落石量将被换算成实际落石量与公路宽度的百分比；得到落石量和气象数据以及地形数据的映射关系，以此作为恶劣交通预警模型。该恶劣交通预警模型根据输入的气象信息和有落石提醒标志的路段信息，输出是否落石以及落石时的落石量，当得到的落石量超过预设阈值时，则认为本次交通运输属于恶劣交通环境。预设阈值可以根据实际情况进行设定，如落石量占到公路宽度的30％，已经影响车辆通过，且再次落石的可能性很大，此时将本次交通运输判定为恶劣交通环境。
54.同时，考虑到历史落石数据存在记录不全、缺失以及数据量少的问题，在具体实施例中，可以利用国家气象局给出的气象数据中的灾害预警数据，其中包括山体落石，可以获取该路段的历史灾害预警数据，将该历史灾害预警数据作为补充数据，具体地，落石颗粒大小和落实量取该路段的平均值；建立恶劣交通预警模型。
55.建立恶劣交通预警模型具体包括以下步骤：
56.s401、将气象数据和地形数据作为wrf(weather research forecasting)模式输入，设置好模式运行参数，通过运行wrf模式生成混合格点数据。
57.wrf模式系统是由美国国家大气研究中心中小尺度气象处、美国国家环境预报中心的环境模拟中心及预报研究室和俄克拉荷马大学的风暴分析预报中心联合开发的，并得到国家自然科学基金和noaa的共同支持。
58.获取气象数据和地形数据，将其作为wrf模式的输入，依据所研究的时间和空间范围，设定wrf模式的运行参数，生成包含气象要素、下垫面属性以及山体高度的混合格点数
据。其中，天气数据可以是gfs(global forecast system)数据。以某路段(包括该路段侧面的山体)为例，设定时间为1天，该路段内共100(东西)
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100(南北)个网格，每个网格分辨率设为0.1km，然后运行wrf模式。
59.s402：提取气象要素格点预报数据、下垫面属性格点数据和山体高度格点数据，并记录每个网格内同期出现的落石事故。
60.利用wrf后处理软件，如ncl和arwpost等，提取所在区域每个网格内的气象要素、下垫面属性和山体高度，并输出每个网格的经纬度范围，以此为依据统计出每个网格内同期出现的落石事故，得到气象要素格点预报数据、下垫面属性格点数据、地形高度格点数据和落石数据。
61.s403：依据s402中每个网格内出现的气象要素格点预报数据、下垫面属性格点数据、山体高度格点数据和落石数据进行参数化建模。
62.根据每个网格内的落石格点数据，提取相应网格内同期的降雨量、连续降雨天数等气象要素、下垫面类型和地形高度，统计落石事故历史同期的降雨量、连续降雨天数等气象要素、下垫面类型及山体高度的特征参数，统计得出每个网格内特征参数的门限值，进行参数化建模得出落石与不同特征参数之间的映射关系。
63.s404：利用测试样本集对建立的参数化模型进行离线预报仿真检验，若检验通过则发布模型，若检验不通过则返回进行模型优化。
64.通过测试样本集的离线方式进行预报仿真检验，分析模型的可靠性，若检验通过则发布模型；若不通过，则依据模型预警失效的测试样本，通过增加或删除特征参数的方式对特征参数的组合进行调整，优化模型，直到检验通过。
65.本发明实施例中通过将采集的气象数据和带有落石提醒标志的路段输入恶劣交通运输环境预警模型，得到恶劣交通运输环境预警结果并进行处理，综合考虑了气象和地形，能够准确对气象原因导致山体落石这一恶劣交通运输环境进行预警，保证了交通运输的顺畅和安全。
66.对应本发明中的一种恶劣交通运输环境的预警方法，本发明还提供了一种恶劣交通运输环境的预警系统，如图3所示，该预警系统包括：
67.路线和时间确定模块301，用于确定本次交通运输的路线以及运输时间；
68.气象信息获取模块302，用于获取在所述路线和时间确定模块301确定的运输时间下路线途径区域的气象信息；所述气象信息为能够造成山体落石的气象数据；
69.路段获取模块303，用于获取所述路线和时间确定模块301确定的路线中设置有落石提醒标志的路段；
70.预警模块304，用于将所述气象信息获取模块302获取的气象信息和所述路段获取模块303获取的有落石提醒标志的路段信息输入至恶劣交通环境预警模型中，对本次交通运输的恶劣交通环境进行预警；所述恶劣交通环境预警模型包括：落石和气象数据以及地形数据的映射关系。
71.进一步地，所述装置还包括：
72.预警模型建立模块305，用于：通过对设置有落石提醒标志路段的地形数据、该路段的历史落石数据以及历史气象数据进行统计分析，得到落石和气象数据以及地形数据的映射关系，以此作为恶劣交通预警模型。
73.对于本发明实施例的而言，由于其与上面实施例中的相对应，所以描述的比较简单，相关相似之处请参见上面实施例中部分的说明即可，此处不再详述。
74.本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机指令集，计算机指令集被处理器执行时实现如上文任一实施例所提供的一种恶劣交通运输环境的预警方法。
75.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
76.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
77.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
78.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。