巴西里奥韦尔德市交通碰撞事件的空间分析方法:基于自相关与聚类指标的研究

《IATSS Research》:Traffic crashes in Rio Verde (Brazil): Spatial approach using autocorrelation and clustering indicators

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月02日 来源:IATSS Research 3.4

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  本研究分析了巴西里奥韦尔德市2021年至2024年间记录的6857起无人员受伤交通碰撞事件。研究人员应用核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)识别连续空间模式,同时采用全局莫兰指数(Global Moran's I)与局部空

  
本研究分析了巴西里奥韦尔德市2021年至2024年间记录的6857起无人员受伤交通碰撞事件。研究人员应用核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)识别连续空间模式,同时采用全局莫兰指数(Global Moran's I)与局部空间关联指标(Local Indicators of Spatial Association, LISA)度量空间自相关。为分析城市主要交通走廊沿线的线性分布特征,研究人员采用基于密度的含噪声空间聚类算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)。KDE揭示碰撞事件持续集中于瓦加斯总统大道(Presidente Vargas Avenue)及BR-452/GO-174公路沿线,并向外围区域呈梯度递减。全局莫兰指数显示显著正向空间依赖(I = 0.5897; p = 0.001),LISA识别出与中央动脉路网吻合的高-高(High-High)聚类。针对瓦加斯总统大道的专项分析中,DBSCAN在7.23 km路段上隔离出353起碰撞事件,凸显了关键路段。研究结论强化了道路等级与碰撞风险间的关联,并支持面向轻型车辆定向执法、工程干预及采用地理空间仪表盘持续监测的建议,与巴西全国减少道路交通死亡和伤害计划(PNATRANS)及联合国2021–2030道路安全行动十年目标相一致。
研究背景方面,道路交通安全仍是全球公共卫生问题,低收入与中收入国家尤为严峻,联合国大会第74/299号决议确立2021–2030道路安全行动十年以减半伤亡。巴西为全球道路交通死亡第三大国,2024年RENAEST记录逾114万起碰撞事件。既有空间诊断多聚焦大城市,而中型内陆城市(如戈亚斯州西南枢纽里奥韦尔德,人口约237092、机动车189862辆,农牧工业走廊BR-060/BR-452/GO-174穿越)缺乏等效研究。该市2021–2024年RENAEST/SENATRAN录得15824起碰撞、102死,死亡率43.02/10万。鉴于此,研究人员依据ABNT NBR 10697:2018以“traffic crash(交通碰撞)”替“accident(事故)”强调可预防性,开展空间分析以填补中型城市文献空白,成果发表于《IATSS Research》。
关键技术方法上,样本源自里奥韦尔德市交通移动局(AMT)2021–2024年7926条无伤碰撞记录,经Python流水线整合电子表单、转换时空变量、清洗坐标(去无表单15、无坐标163、坐标异常891),获6857条有效点。空间分析三大类:其一,核密度估计(KDE)采用四次方核、带宽800 m(后文分段用0.15°或250–400 m),生成连续密度面;其二,全局莫兰指数与LISA基于250 m正六边网格、一阶 queen 邻接行标准化权重、999次蒙特卡洛置换,判空间自相关;其三,DBSCAN(ε=250 m,min_samples=12)于瓦加斯总统大道7.23 km缓冲带隔离线性聚类。
研究结果部分,首先为时空分布概览(对应原文3节首段及Fig.1–2):点状碰撞沿BR-452/GO-174、瓦加斯总统大道及中心—工业区轴集中,四年核心热点稳定,外周密度随距BR-060接入点增加而降,印证道路等级—风险关联。
3.1节核密度估计(KDE)显示:年际上2021(1642)、2022(1681)、2023(1741)、2024(1793)逐增,红核锚定中央廊道;月度上3月(622)、5月(631)、8月(635)峰值,暑期(7–8月)红区缩减;工作日中周三(1092)、周四(1070)、周一(1094)、周五(1095)线性聚集,周日(535)碎片化;时段下午占43.0%(2951)最聚,凌晨仅2.1%(146);类型上碰撞(3062,44.7%)与刮擦(2616,38.2%)沿中央轴密集成带,撞固定物(953)偏北缘及出口;酒精呼气未测类(12333)延续主分布,现场测(816)自2022晚6点后协议起扩散。
3.2节全局与局部莫兰指数(LISA):Global Moran's I = 0.5897(p = 0.001),拒随机原假,正自相关显著;250 m六边格下LISA析出高-高(HH)红簇沿中央动脉(尤瓦加斯总统大道)、低-低(LL)蓝簇居外围居住与农村、高-低(HL)橙簇与低-高(LH)浅绿簇零星于孤立交叉口,余为不显著浅灰;2021–2024年HH线状 persistence 不变,外周“孤岛”格2022起增多,证风险结构慢性固化。
3.3节瓦加斯总统大道专项:7.23 km Arterial(限50 km/h)经矩形±120 m初筛、DBSCAN去噪、50 m中线缓冲,得353起(2021–2024:96/64/81/112),碰撞218、刮擦95、撞固定物27为主;车辆侧716辆中轻型车606(85%)、两轮43(6%)、卡车30(4%)、公交24(3%);热图(带宽150 m)与点图证线性临界段位于与BR-060/GO-174衔接端及商业行政密段。
讨论与结论翻译:本研究分析里奥韦尔德市2021–2024年6857起无伤交通碰撞之时空演化与空间配置,用KDE、Global Moran's I/LISA及DBSCAN线性分段。KDE突显瓦加斯总统大道—BR-452/GO-174廊道持续聚类,外周梯度递降;自相关显著正向(I = 0.5897; p = 0.001),LISA高-高胞与中央动脉网重合,DBSCAN于7.23 km隔离353起证线段法适切。发现直接支撑地方议程:中央廊道高发印证功能等级越高(Arterial/城市高速)流量与运行速升致频险升;需在临界交叉口施工程干预、速度管理、定向执法轻型车(占大道85%),契合PNATRANS与联合国十年目标。局限为仅AMT无伤记录可能低估伤死、预处理剔11%原始量、残差地理编码误差;未来应纳伤死事件、均速数据、延至2024后序列及预测模型,市政动态地理空间仪表盘助近实时监测。
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