第三章城市軌道交通運(yùn)營安全保障技術(shù)現(xiàn)在是1頁\一共有63頁\編輯于星期五本章學(xué)習(xí)重點1.地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)；2.智能視頻監(jiān)控技術(shù)；3.仿真技術(shù)的特點；4.計算機(jī)仿真的適用范圍；5.計算機(jī)仿真技術(shù)的一般步驟?，F(xiàn)在是2頁\一共有63頁\編輯于星期五3.1安全保障技術(shù)基礎(chǔ)

城市軌道交通作為城市中旅客運(yùn)輸?shù)闹饕d體，其安全一直是人們所關(guān)注的焦點，但安全事故仍時有發(fā)生，根據(jù)城市軌道交通的特點來分析，容易引發(fā)城市軌道交通安全問題的情況有以下幾個方面：

1.列車開行密度大，導(dǎo)致列車相撞等運(yùn)行事故發(fā)生的幾率也增大；（羅馬地鐵追撞事故）

2.車站及列車內(nèi)旅客密度大，旅客流通量大容易引發(fā)旅客人身安全問題（1）過于擁擠，旅客與列車體等接觸容易燙傷、觸電；（2）旅客密度大，上下車擁擠易發(fā)生踩傷或擠傷旅客（湖北老河口小學(xué)生踩踏事件）（3）人多導(dǎo)致車內(nèi)空氣流通差弱體質(zhì)旅客容易窒息，容易傳播疾?。唬?）客密度大，導(dǎo)致治安問題的出現(xiàn)。盜竊、性騷擾；（5）人群密集容易成為恐怖分子襲擊的目標(biāo)。（韓國大邱地鐵縱火案視頻）（6）自殺問題越來越嚴(yán)重，近年來城市軌道內(nèi)自殺事件頻繁發(fā)生。1995-2003年底上海軌道交通發(fā)生65起自殺性傷亡事故，其中17人被救起，48人自殺身亡，也就是說，平均每年有8起地鐵自殺性傷亡事故發(fā)生。（圖示）3.城市軌道交通特別的地理位置及封閉性的特點易產(chǎn)生的問題：（1）惡略天氣對城市軌道交通的影響較為嚴(yán)重，出現(xiàn)防風(fēng)、防滑、排水問題；（2）由于它封閉性的特點加之基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，如部分車站沒有衛(wèi)生間造成傷亡事故由上述分析看，安全問題的產(chǎn)生與繁重的旅客運(yùn)輸任務(wù)及城市軌道交通系統(tǒng)自身的特點緊密相關(guān)，而這些又是無法改變的事實。因此，提高城市軌道交通的安全性應(yīng)以安全事故為對象，從事故的防范、監(jiān)控、處理三方面全面入手，充分采用GIS、狀態(tài)獲取、；客流預(yù)測、列車絕對定位，仿真等技術(shù)建立起完善的安全保障技術(shù)體系。現(xiàn)在是3頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是4頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是5頁\一共有63頁\編輯于星期五原因：事后羅馬地鐵立即展開了調(diào)查，有關(guān)調(diào)查結(jié)果及事故原因分析如下：受損兩列車皆為上線不到一年的新車，目前尚無機(jī)件故障跡象?；九懦囕v故障原因?qū)е率鹿实陌l(fā)生。根據(jù)肇事列車司機(jī)員與行控中心的通聯(lián)記錄與地鐵公司人員表示，司機(jī)是接獲行控中心指示越過紅燈繼續(xù)前進(jìn)（當(dāng)運(yùn)量較大時，類此調(diào)度命令可被接受）。司機(jī)員被授權(quán)的命令是保持警覺以最大時速15公里行進(jìn)，事故后經(jīng)調(diào)查證明列車追撞時之時速度約30公里）該國運(yùn)輸部已成立項目委員會深入調(diào)查。首要之務(wù)則為解讀肇事列車之行車紀(jì)錄器數(shù)據(jù)（黑匣子）

現(xiàn)在是6頁\一共有63頁\編輯于星期五湖北老河口小學(xué)生踩踏事件現(xiàn)在是7頁\一共有63頁\編輯于星期五上海軌交6號線一男子跳軌遭列車撞擊手臂被碾

晚8點左右，上海軌道交通2號線陸家嘴站發(fā)生乘客跳軌事件，一名男子當(dāng)場身亡，地鐵運(yùn)行受到短時影響。

類似的事件在年初五也曾發(fā)生，一名女子跳軌當(dāng)場身亡。

事發(fā)后，網(wǎng)友紛紛發(fā)帖呼吁，地鐵方面加快半封閉站臺改造為全封閉的屏蔽門，從技術(shù)上杜絕跳軌自殺事件的發(fā)生。來源東方網(wǎng))

現(xiàn)在是8頁\一共有63頁\編輯于星期五3.2地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)3.2.1地理信息技術(shù)的概念地理信息技術(shù)是一門及計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興的邊緣學(xué)科又稱為資源環(huán)境信息系統(tǒng)。是在計算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)的支持下以地理數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)，為地理研究和地理決策服務(wù)的空間信息系統(tǒng)。1.地理信息技術(shù)：指獲取、管理、分析和應(yīng)用地理空間信息的現(xiàn)代技術(shù)的總稱。2.地理信息系統(tǒng)：就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)?，F(xiàn)在是9頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是10頁\一共有63頁\編輯于星期五人造衛(wèi)星上天現(xiàn)在是11頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是12頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是13頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是14頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是15頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是16頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是17頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是18頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是19頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是20頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是21頁\一共有63頁\編輯于星期五GIS用于城市居民服務(wù)現(xiàn)在是22頁\一共有63頁\編輯于星期五GIS在城市管理中的應(yīng)用現(xiàn)在是23頁\一共有63頁\編輯于星期五GIS在城市管理中的應(yīng)用現(xiàn)在是24頁\一共有63頁\編輯于星期五GIS用于道路交通管理現(xiàn)在是25頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是26頁\一共有63頁\編輯于星期五3.2.2地理信息系統(tǒng)的組成作用：1.硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供環(huán)境；2.數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容；3.方法是為GIS建設(shè)提供解決方案；4.人員是系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調(diào)其他幾個組成部分。現(xiàn)在是27頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是28頁\一共有63頁\編輯于星期五1.數(shù)據(jù)輸入：是指將地圖數(shù)據(jù)、物化遙感數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和文字報告等輸入、轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可處理的數(shù)字形式的各種功能。2.數(shù)據(jù)編輯與處理：主要包括圖形編輯和屬性編輯。屬性編輯主要與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在一起完成，圖形編輯主要包括拓?fù)潢P(guān)系的建立、圖形編輯、圖形整理、圖幅拼界、圖形變換、投影變換、誤差校正等功能。3.數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是GIS系統(tǒng)應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵，主要提供空間與非空間數(shù)據(jù)的存儲、查詢檢索、修改和更新的能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定后，在空間數(shù)據(jù)的存儲與管理中，關(guān)鍵是確定應(yīng)用系統(tǒng)空間與屬性數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)以及空間與屬性數(shù)據(jù)的連接。4，空間查詢與分析：是GIS最具魅力的功能，也是GIS有別于其他信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征。GIS的空間分析可分為三個層次的內(nèi)容：空間檢索、空間拓?fù)浏B加分析、空間模型分析。5.可視化表達(dá)與輸出：中間處理過程和最終結(jié)果的可視化表以人機(jī)交互的方式選擇顯示的對象與形式。*除以上五大功能外，還有用戶接口模塊，用于接收用戶的指令、程序、或數(shù)據(jù)，是用戶和系統(tǒng)交互的工具?，F(xiàn)在是29頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是30頁\一共有63頁\編輯于星期五3.3智能視頻監(jiān)控技術(shù)1.智能監(jiān)控技術(shù)的來源來源于計算機(jī)視覺技術(shù)，作為人工智能研究的一個分支，是一項新興的安防技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前景。2.智能監(jiān)控技術(shù)是指利用計算機(jī)視覺的方法，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過對視頻順序列進(jìn)行實時自動分析，實現(xiàn)對目標(biāo)的定位、識別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行行為分析，以達(dá)到完成日常管理和對異常情況預(yù)警的目的。3.基本智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成主要由視頻數(shù)據(jù)采集、視頻數(shù)據(jù)編碼、視頻數(shù)據(jù)傳輸機(jī)數(shù)據(jù)分析處理和異常行為報警等部分組成。現(xiàn)在是31頁\一共有63頁\編輯于星期五3.3.1智能視頻監(jiān)控技術(shù)的產(chǎn)生現(xiàn)在是32頁\一共有63頁\編輯于星期五為什么需要智能視頻監(jiān)控“在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下，保安人員需要監(jiān)視太多的視頻畫面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人的接受能力，導(dǎo)致實際監(jiān)控效果低下。實驗結(jié)果表明，在盯著視頻畫面僅僅22分鐘之后，人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見。因此我們需要智能視覺監(jiān)控來改善監(jiān)控效果，同時減輕保安人員的負(fù)擔(dān)?！?/p>

現(xiàn)在是33頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是34頁\一共有63頁\編輯于星期五3.3.1智能視頻監(jiān)控技術(shù)的產(chǎn)生

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備雖然在功能和性能上得到了極大的提高，但是仍然受到了些固有因素的限制，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)在安全性和實用性方面仍然沒有達(dá)到人們期望，具有的制約因素如下：1.人類自身的弱點在很多情況下，人類并非是一個可以完全信賴的觀察者，無論是觀看實時的視頻流還是觀看錄像回放，由于自身生理上的弱點，人類經(jīng)常無法察覺安全威脅，從而導(dǎo)致漏報想象的發(fā)生。2.監(jiān)控時間視頻監(jiān)控不能系統(tǒng)很少會按照1:1的比例為監(jiān)控攝像機(jī)配置監(jiān)視器，這意味著對于那些機(jī)場、地鐵等大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來講，各個監(jiān)控點并非時刻處于監(jiān)控當(dāng)中。3.誤報和漏報誤報和漏報是目前視頻監(jiān)視系統(tǒng)中最常見的兩大問題。漏報是指在安全點發(fā)生了某種安全威脅，但該威脅并沒有被監(jiān)控系統(tǒng)或安全人員發(fā)現(xiàn)。誤報是指位于監(jiān)控點的安全活動被誤認(rèn)為安全威脅，從而產(chǎn)生錯誤的報警。漏報會產(chǎn)生非常危險的后果，而誤報會浪費(fèi)人力物力，這兩種問題都會降低人們對監(jiān)控系統(tǒng)的信任，從而降低監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價值。4.數(shù)據(jù)與分析困難報警發(fā)生后要對監(jiān)控錄像進(jìn)行分析，而漏報和誤報更加重了進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的工作負(fù)擔(dān)。另外安全人員經(jīng)常被要求找出與報警事件相關(guān)的錄像資料，找到肇事者、確定責(zé)任或評估該事件的安全威脅程度。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控缺乏智能因素，錄像數(shù)據(jù)無法被有效的分類存儲更不要說是智能分析，因此數(shù)據(jù)分析及其耗時。5.響應(yīng)時間長由于傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常在安全威脅發(fā)生時做出的響應(yīng)和處理都比較慢，，很多情況下會影響到多個安全相關(guān)的部門在最短的時間內(nèi)協(xié)調(diào)配合，共同處理危機(jī)。這時監(jiān)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度將直接關(guān)系到用戶的人身或財產(chǎn)的損失情況。為了解決上述導(dǎo)致視頻監(jiān)控效率低下的問題，人們嘗試把計算機(jī)視覺中的相關(guān)技術(shù)引入到視頻監(jiān)控中，從而發(fā)展起來的新型視頻監(jiān)控技術(shù)——智能視頻監(jiān)控。現(xiàn)在是35頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是36頁\一共有63頁\編輯于星期五3.3.2智能視頻監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢

所謂智能視頻監(jiān)控，就是指采用智能視頻分析算法，利用計算機(jī)視覺技術(shù)對視野范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行行為分析和內(nèi)容提取，當(dāng)發(fā)現(xiàn)符合某種規(guī)則的行為（如越界、游蕩、滯留等）發(fā)生時，自動發(fā)出提示信號，采取特定的對應(yīng)措施（如聲光報警、移動監(jiān)測并記錄）或通知監(jiān)控人員進(jìn)行人工干預(yù)等。

智能視頻分析技術(shù)（智能視頻監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)）分為五部分：1.動態(tài)視頻目標(biāo)檢測定位2.動態(tài)視頻目標(biāo)跟蹤3.動態(tài)視頻目標(biāo)分類識別4.行為理解與描述5.異常事件分析智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)較以往的視頻監(jiān)控系統(tǒng)有很大的區(qū)別，在很大程度上彌補(bǔ)了普通視頻監(jiān)控的缺陷，變被動的監(jiān)控為主動識別。全天候可靠監(jiān)控，減少了誤報漏報，將監(jiān)控人員從“目不轉(zhuǎn)睛”和主觀的分析判斷中解放出來。（見圖示）

現(xiàn)在是37頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是38頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是39頁\一共有63頁\編輯于星期五3.3.3智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用與發(fā)展

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用主要分為兩大類：1.安全相關(guān)類應(yīng)用安全相關(guān)類的應(yīng)用主要包括：高級視頻移動偵查、物體追蹤、人臉識別、車輛識別、非法滯留等。目前，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在高端的安防市場有了多年應(yīng)用，如地鐵、機(jī)場、監(jiān)獄、軍事基地和其他大型基礎(chǔ)設(shè)施中。2.非安全相關(guān)類應(yīng)用這類應(yīng)用主要有：人數(shù)計算、人群控制、注意力控制和交通流量控制等。現(xiàn)在是40頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是41頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是42頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是43頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是44頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是45頁\一共有63頁\編輯于星期五智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)在是46頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是47頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是48頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是49頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是50頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是51頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是52頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是53頁\一共有63頁\編輯于星期五3.4仿真技術(shù)一、仿真的概念仿真：是利用模型實現(xiàn)系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的實驗來研究存在的或設(shè)計中的系統(tǒng)。又稱之為模擬。仿真的基本思想：是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來類比模仿現(xiàn)實過程，以尋求對真實過程的認(rèn)識。它所遵循的基本原則是相似性原理計算機(jī)仿真技術(shù)：是利用計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)模型，并在某些實驗條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實驗的一門綜合性技術(shù)?，F(xiàn)在是54頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是55頁\一共有63頁\編輯于星期五仿真技術(shù)用于軍事研究現(xiàn)在是56頁\一共有63頁\編輯于星期五北京奧運(yùn)會開幕式智能模擬仿真現(xiàn)在是57頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是58頁\一共有63頁\編輯于星期五現(xiàn)在是59頁\一共有63頁\編輯于星期五3.4.1仿真技術(shù)的特點1.便于重復(fù)進(jìn)行試驗；便于控制參數(shù)；時間短、代價小。2.可以在真實系統(tǒng)建立起來之前，預(yù)測其行為效果，從而可以從不同結(jié)構(gòu)或不同參數(shù)的模型結(jié)果中選擇最佳模型。3.對于缺少解析表示的系統(tǒng)，或雖有解析表示但無法精確求解的系統(tǒng)，可以通過仿真獲得系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)值結(jié)果。4.對于隨機(jī)性系統(tǒng)，可以通過大量的重復(fù)試驗，獲得其平均意義上的特性指標(biāo)。正是由于計算機(jī)仿真技術(shù)具備以上