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Abstract: urban roads and traffic engineering complex and delicate, this paper briefly introduces the roads and traffic engineering analysis function, the purpose and the steps, the model set up and run and how to qualitative and quantitative analysis were introduced, summarizes the roads and traffic engineering system analysis, the major content of urban road traffic system for analysis to provide the theory basis.
Key words: the city road; The traffic engineering; system
中圖分類號：U412.37文獻標識碼：A 文章編號：
1概述
1.1城市道路與交通工程
城市道路與交通工程復雜而龐大，在規劃、設計和修建時往往要涉及數以億計的資金投入，而營運管理中每天都關聯著數千輛車輛直接或問接的運行效率和經濟性。工程系統分析是探討規劃、設計、修建和營運管理工程系統的方法，其任務就是為管理部門提供合理配置和使用資源、選擇最佳方案的分析工具。城市道路與交通工程系統就是針對道路與交通工程規劃、設計、修建和營運管理問題的特點綜合系統分析方法論、優化技術、微觀經濟概念預測方法和決策理論等學科知識，進行資源配置和方案選擇的方法。
1.2工程系統分析
工程系統分析是用來解決項目規劃、工程設計、施工和經營管理中的一些重要問題。這些問題可大致分為兩種類型：首先是資源配置問題，即如何經濟、合理有效地把各種資源（勞力、資金材料、能源和設備等）組合在一起，以達到或實現系統預定的目的；其次是方案選擇問題，即如何提出、分析比較和評價各種相互獨立的對策方案，以選取實現系統目的和目標的最佳方案。系統分析的目的是為了改進現有系統的效率和效能，或者為了設計更有效地實現預定目的或目標的新系統，運用系統分析可以收到下述效果：①使決策者能充分考慮可能面臨的各種不同選擇；②能更有效地利用各種稀缺而昂貴的資源；③能以最少的消耗或支出達到預定的目的；④能在目標設定政策制定和貫徹、資源合理分配等方面加強決策能力；⑤能為決策者提供不同決策策略的有效分析。
因而系統分析是決策者改善政策、制定質量和實施有效領導的有力工具。
2工程系統分析的步驟
系統分析的基本過程，可分為以下五個基本步驟：
2.1明確目標
進行系統分析的第一步，首先要明確定義系統及其范疇，弄清各組成部分之問的關系及系統的環境；而后，大量采集反映系統行為、性狀或性能的數據，通過對系統行為、性狀或性能的評定指標和評價標準的選擇，對現有系統的性能或狀態作出定性的描述和定量的評價；然后，對系統目前和未來的需求進行調查和預測。通過與系統實際性能或狀態作比較后，確定系統需解決問題的內容和范圍，在此基礎上進行價值分析后，提出可接受和可望實現的系統目的和目標。
2.2提出可選方案
提出選擇方案的階段可看作是對多個可能方案進行可行性分析，按系統的問題及所定的目的和目標進行初步篩選，得到值得進一步作系統分析和評價的可供選擇的方案。
2.3分析和評價選擇方案
對于上面提出的各個比較方案，要應用表征系統行為、性狀或特性的一個或多個模型進行詳細的技術、經濟和政治可行性分析。通過計算分析，可以了解各個方案實施后系統的狀態。
2.4方案選擇與決策
系統分析員在結束分析工作后，應以概述的形式向決策者表述經過結構化的分析結果，即闡明問題所在，表明系統目的和目標確定的依據，說明所采用的評定指標和評價標準，提出可供考慮和選擇的方案，講清各個比較方案的實施效果，提出分析員對方案選擇的建議和意見。
2.5實施與反饋
對選定的方案要付諸實施，在執行過程中和結束后，應對系統分析的結果進行驗證，以修正或改善分析方法和所用參數，或者推薦新的方案或政策。
3模型的建立和運行
進行城市道路與交通工程系統分析，必須有一個使用工具，模型在系統分析中是非常有用的工具，建立和運行模型的目的，是使決策者能清楚地了解系統和問題的全貌，從而加強他們的直覺決策能力。模型被用以描述系統各組成部分的行為和性狀，各單元之問以及它們同周圍環境之問的交互作用。分析員可以應用所建立的模型來分析各種因素、變量和關系之問的因果依賴關系，推測各種變化、行動和決策可能給整個系統的行為、性狀或性能帶來的變化和影響，探索各種可能解并尋求最優解，評價各個方案對改進系統的效果。因而，建立和運行模型成為系統分析過程的中心環節，建立模型可以遵循下述四個步驟：①初步設計模型；②通過同已有觀察數據的比較，進行初步證實；③應用模型對新的情況進行預測；④改進模型，直到模型結果同實際的偏差在允許誤差范圍內。
4定量和定性分析
系統分析需要從定量和定性兩個方面進行。定量分析方法采用量化指標表述系統各單元和系統整體的行為和性能。量化關系反映系統各單元之間和系統同環境之間的交互作用。能使決策所面臨的復雜而又不確定的問題表述得較為容易把握和便于分析。
通過定量化，可以將發生的事件記錄下來，便于復查估價、比較和驗證。量化可以使進行重復處理的系統仿真模擬成為可能，也可以使通過調節自變量對輸出結果進行敏感性分析成為可能。而進行定性分析時主要考慮政策戰略選擇、價值分析、政治因素和超理性因素。
道路與交通工程系統分析主要有以下幾項內容：
5.1線性規劃
線性規劃屬運籌學的分支，使用線性規劃的目的，一是在任務限定的情況下，使消耗的資源最??；二是在資源限定的情況下，被完成的任務能取得最佳的經濟效果。線性規劃問題的數學模型，是指數學標準型以及將非標準型化為標準型的步驟與方法。它的求解方法主要有圖解法、單純形法和人工變量法。線性規劃在道路工程管理中，可用于道路規劃、施工組織等活動。
5.2圖論
圖論亦屬運籌學的分支，它是將龐大復雜的工程系統和管理問題用"圖"來描述，然后用數學方法求得最優化的結果。例如，完成工程任務的時間最少、距離最短、費用最省等，在道路工程可用于道路規劃、施工組織等管理活動。
5.3網絡技術
網絡技術屬圖論的分支，它是用于編制計劃的一種有效方法，首先對所要做的工作進行項目分析，然后繪制出網絡圖，看是否達到預期要求，如果沒有達到，則根據時問、費用、資源對原網絡圖作調整和優化，直至滿意為止。網絡圖的表示方法可分為箭線圖和順序圖，在道路工程管理中，主要用于施工組織和施工計劃管理。
5.4預測
預測是根據事物以往的歷史資料，通過科學方法和邏輯推理，對事物未來的發展趨勢作出預計和推測，并對這種估計加以評價，以指導和調節人們的行動。
5.5決策
在許多可以采取的行動方案中選擇一個最有利的方案。
5.6技術經濟分析與評價
【Abstract】In this paper, the traffic safety law enforcement technology disciplines two characteristics -- the discipline characteristic is interdisciplinary, and relevant development direction: Traffic accident treatment technology, traffic safety law prevention treatment technology, driver safety education and promotion of technology undertook treatise, put forward the author's understanding.
【Key word】Traffic Safety LawTwo subjectsTraffic safety and smoothness
交通安全執法技術是以道路交通事件為研究對象，研發交通事件的預防與控制技術，運用工程、技術、指揮和管理等手段，預防與減少交通事件對交通安全暢通的影響和損失，掌握交通事件基本規律的一門綜合性應用學科，是工學門類下國家一級學科公安技術所屬的二級學科。作為本學科起著引領道路交通安全執法領域的科學進步和工程技術推廣的重要作用。發展交通安全執法技術二級學科需要廣大公安交通管理機關一線科學技術人員立足本學科實踐前沿，掌握交通事件基本規律，綜合當今科學技術、工程手段，在交通管理工作中不斷摸索預防與減少交通事件對交通安全暢通的方法和工程技術途徑。本文就公安交通管理工作實踐，探討交通安全執法技術二級學科相關方向發展。
一、本學科的特點認識
1、本學科的特點是交叉學科
根據本學科的研究內容來看，本學科屬于交通工程學、傳感與信息技術、安全科學、控制科學與工程等相關學科的新興交叉學科，此外本學科還與其他學科有關，例如法律學、公安學、管理學等。
交叉學科（cross-discipline）主要是指基元學科以下具有交叉性的科學知識子系統；交叉科學（cross-science）是指已經形成和有待創建的各門交叉學科的集合體，是所有交叉學科的統稱[1]。交叉科學的特征包括交叉科學的整合性、交叉科學的遠緣性、交叉科學的宜人性。交叉科學的整合性指：拉近了傳統科學部類之間的距離，特別是正在填平數學科學、自然科學與哲學科學、社會科學之間的鴻溝，使科學知識體系越來越成為一個有機的整體。交叉科學的成長和壯大，導致了哲學科學、社會科學的數學化和自然科學化，數學科學、自然科學的哲學化和社會科學化，極大地促進了哲學科學、社會科學向生產力的轉化，加強了科學知識與社會實踐的聯系，推動了科學――技術――生產的一體化。交叉科學的遠緣性是指交叉科學的各門學科產生于研究對象、研究思路差異較大的學科之間，是“遠緣聯姻”的產物。交叉科學的宜人性是指交叉科學的各門學科是在社會進步、經濟繁榮的背景下，為滿足人類正常生存和發展的需要，為解決環境、生態、生活質量、可持續發展等重大問題而形成和發展起來的[2]。
交通安全執法技術的一個特點就是它是交叉學科，學科名稱本身就提醒我們它是牽涉到交通、安全、執法和技術四個層面的特點。本學科是在我們國家社會進步、經濟繁榮的背景下，為滿足減少道路交通擁堵、減少交通事故傷害和減少交通對環境的污染等人類正常生存和發展的需要，解決城市環境污染、提高人民生活質量和社會可持續發展等重大問題而形成和發展起來的，亟待有志于本學科的科學工作者進一步發展壯大。
2、本學科研究方法淺析
本學科的研究方法是工學、理學、管理學等相關學科研究方法的集成。作為工學、理學，它的研究方法偏重于采用模擬、試驗、觀察與觀測、公式、定理等。管理學的研究方法偏重于案例分析、實證分析、計量分析、系統分析等。本學科以道路交通事件為研究對象，必然要使用案例分析、實證分析、系統分析等的研究方法，同時也要進行觀察與觀測、模擬、試驗等工作，利用公式、定理工具建立道路交通事件模型。本學科研究方法特別要重視道路交通事件實際，在重視基礎理論研究方法的同時充分整合相關研究方法，依具體研究目的與內容制定相應的研究方法。
本學科需要整合相關科學技術領域的發展成果，充分利用通信工程、成像技術、全球定位技術和計算機技術等成熟的技術產品和手段，收集交通事件情報，以利于研究交通事件規律。例如，電子警察――闖紅燈違法抓拍系統，違法超速抓拍系統，流量采集和信息誘導系統等。
二、本學科研究發展方向認識
（一）、交通事故處理技術
道路交通活動在我國經濟持續高速發展的今天，出現了事故頻發的態勢，維護道路交通活動安全是公安機關交通管理部門義不容辭的責任。《中華人民共和國道路交通安全法》第五條規定：國務院公安部門負責全國道路交通安全管理工作。縣級以上地方各級人民政府公安機關交通管理部門負責本行政區域內的道路交通安全管理工作?？h級以上各級人民政府交通、建設管理部門依據各自職責，負責有關的道路交通工作。第七十三條規定：公安機關交通管理部門應當根據交通事故現場勘驗、檢查、調查情況和有關的檢驗、鑒定結論，及時制作交通事故認定書，作為處理交通事故的證據。交通事故認定書應當載明交通事故的基本事實、成因和當事人的責任，并送達當事人。第七條規定：對道路交通安全管理工作，應當加強科學研究，推廣、使用先進的管理方法、技術、設備。 按照法律的要求公安機關交通管理部門在進行交通事故現場勘驗、檢查、調查情況和有關的檢驗、鑒定結論時，應當加強科學研究，推廣、使用先進的管理方法、技術和設備。同時積極做好道路交通事故安全預防工作。
交通事故處理技術包括以下內容：
1、交通事故現場勘查技術：研究道路交通事故現場測繪和肇事車輛、痕跡物證的固定、提取、勘驗、記錄和分析以及現場防護和清理等的理論、方法和技術。
2、交通事故處理與鑒定技術：研究道路交通事故現場重現、肇事車輛和速度鑒定、痕跡物證鑒識以及事故責任鑒定的理論、方法和技術。
3、交通事故防治技術：研究交通事故防治的理論、方法和技術。本技術應當重視我國當前道路交通安全嚴峻形勢，應當充分吸收相關交通管理工程領域的技術成果，迅速轉化為預防交通事故的工程管理措施。公安道路交通管理部門應當積極進行高速公路的相關交通事故防治技術的研究，遏制高速公路交通事故嚴峻的現實交通情況。
4、交通事故安全評價：研究交通事故安全水平和交通事故安全管理水平的理論、方法和技術。
5、交通事故安全預測：研究交通事故安全發生、發展趨勢的理論、方法和技術，預測未來交通事故的特點和規模。
（二）、駕駛人安全教育和推廣技術
在公安實踐中，駕駛人管理屬于源頭管理，既要做好駕駛人的考試工作，又要做好駕駛人的審驗工作。駕駛人的考試工作制度比較完善，利用了一定的科學技術手段，而駕駛人的審驗工作比較滯后，沒有跟上時代的進步。公安交通管理機關應當研究利用互聯網平臺等先進科學技術手段，為駕駛人提供方便、快捷的安全教育和審驗制度，以減少交通安全違法事件。由于我國駕駛人眾多，駕駛人安全教育和推廣技術應當是本學科研究的一個重要發展方向。
（三）、交通安全違法防范處理技術
1、交通違法事件與防控技術，研究道路交通事件的自動檢測和防控的理論、方法和技術。這是道路交通管理工作的最重要研究發展方向，此技術的研究起著維護道路暢通的重要作用。例如，電子警察――闖紅燈、壓黃線違法抓拍系統，使得24小時在重要路口路段，司機都能夠感覺到被監控的壓力，自覺遵守紅綠燈的管控、遵守地面標線的指引，最大程度的保證了交通環境的安全性，電子警察被譽為永不下崗的交通警，從一個方面來說增加了警力?，F在大力發展城市的智能交通系統中，360度高清攝像頭能夠清晰地抓拍到多種安全違法駕駛現象，在經過人工甄別，保證了被處罰安全違法駕駛人違法證據事實的可靠性，極大地糾正安全違法駕駛人的僥幸違法行為，維護了廣大遵守安全法駕駛人的正當權益，保護了城市道路交通安全。
2、交通監控技術，研究道路交通監控、突發事件預警與信息、交通指揮決策的理論、方法和技術；
3、交通安全違法取證技術：研究發生安全違法事件時，執勤民警取證的相關技術手段和方法。
4、交通安全設施規劃與應用技術：通過調查分析，研究確定安全設施建立的客觀需求條件，觸發交通安全設施實施決策的理論、方法和技術。
三、本學科發展的人才培養淺議
本學科的發展需要相關人才的培養。公安交通管理部門的科技人員，一方面來源于社會各大專院校，一方面來源于公安一線民警的自我成才。公安一線民警的自我成才依賴于成才者本身的科學技術素養，廣大的本學科相關人才培養更依賴于社會各大專院校。作為本學科發展的人才培養應當特別重視大專院校的人才培養工作。警察學院作為社會大專院校，在培養本學科發展人才上有不可推卸的責任。交通管理工程系交通管理專業就是培養本學科交通安全執法技術專業人才的搖籃。交通管理專業又是一個跨學科的專業，專業人才培養要考慮服務本地公安工作，又要考慮相關專業基礎知識和專業技能的培養。因此，在培養計劃中要統籌本學科基礎知識和技能的基礎上，增加公安學、管理學相關學科知識內容，培養公安一線需求的綜合性高級應用人才。
【參考文獻】
[1] 王續坤著 交叉科學結構論 第11頁大連理工大學出版社 2003年12月第一版
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）20-0067-03
交通設計是道路交通基礎設施建設的靈魂，是有效銜接道路交通規劃、建設、管理的紐帶，交通設計可以促進城市規劃與交通規劃的結合，可以在進行設施建設之前對交通規劃工作進行反饋，以避免資源浪費，并可以在設施建設前充分考慮交通管理措施實施的可行性，并為交通管理設施預留所需的資源。交通設計的概念形成于20世紀80年代初，完善于本世紀初，自2000年開始，伴隨著國家公安部、住建部（原建設部）在全國范圍內實施暢通工程，交通設計的概念及其作用開始被廣大的交通規劃、建設與管理部門接受并引入，2009年“交通設計”被教育部高等學校交通工程教學指導分委員會確立為交通工程專業的核心課程，近年來全國相關院校陸續開設了本課程。上海海事大學（以下簡稱我校）自2005年以來就將《交通設計》作為交通工程本科專業的核心專業課程一直開設至今，由于是一門新開設的專業課程，在教學實踐過程中碰到很多的問題與困難，教研組不斷在摸索中前行，積累了一定的教學經驗與其他兄弟院校同行交流分享。
一、教學中存在的問題
1.教學缺乏合適教材。《交通設計》是一門新開的課程，在《交通設計》課程開設之初，全國沒有一本正式的交通設計方面的教材，只有將同濟大學楊曉光教授2003年編寫的暢通工程科技叢書《城市道路交通設計指南》作為教學參考用書，2010年楊曉光教授正式出版了《交通設計》教材，全書分十一章，系統地闡述了交通設計的基本理論與方法及其應用技術，包括：緒論、交通設計理論基礎、交通問題及其特征分析、交通設計基礎與條件、城市道路交通設計、公共汽車交通設計、樞紐交通設計、停車場（庫）交通設計、交通安全設計、交通語言系統設計、交通設計技術評價分析等[1]。并入選了普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，填補了這一空白，但由于我國不同院校交通工程專業的側重點和方向各不一樣，所以這唯一的一本教材很難滿足全國不同院校交通工程專業的具體要求，特別是不符合我校在航運背景下的交通工程專業教材使用的需要，如缺少了港口地區及港口集疏運道路交通設計的內容，因此必須根據具體的交通設計工程案例，補充相應的教學內容。
2.教學內容需不斷完善與更新。《交通設計》是一門年青的課程，其內涵與外延還處在不斷地變化與完善的過程中，雖然交通設計目前唯一的一本教材出版僅二年，但其中許多內容就需更新，最近兩年，國家制訂或修編了一系列與交通設計密切相關的工程技術規范，如新編的《城市道路交叉口規劃規范》（GB50647-2011））和《城市道路交叉口設計規程》（CJJ152-2010）已于2011年正式實施，修編的《道路交通標志與標線》（GB5768-2009）中的總則、道路交通標志、道路交通標線前三部分于2009年正式實施，后續的作業區、速度管理、鐵路平交口、自行車和行人控制、學校區域五部分的內容還在編制過程中，《城市道路交通規劃設計規范》和《城市道路設計規范》正在修編過程中，《城市快速公交設計規范》以及《交通信號控制設計規范》的編制也在醞釀當中，這些相關規范的內容需要及時反映到日常的教學內容中來，這就需要任課老師緊跟學科發展前沿，及時對教學內容進行完善與更新。
3.學生相關基礎知識儲備缺乏?！督煌ㄔO計》是一門學科交叉的課程，所涉及的知識面較廣，與其他學科關系密切，交通設計必須融入到城市設計之中，并在交通土木工程設計的基礎上進一步考慮道路使用者與管理者對道路功能的要求，交通設計和交通管理與控制是兩個不可分割的孿生兄弟，因此交通設計方案必須與交通管理與控制方案相互協調，學生既需要掌握以上相關課程的理論基礎知識，又必須有較強的實際動手能力，如AutoCAD繪圖能力以及微觀交通仿真軟件的使用與操作能力，所以在開設《交通設計》課程之時必須對相關的課程體系進行梳理和完善，讓學生有必要的知識儲備。
4.理論與實踐結合度不夠?！督煌ㄔO計》是一門實踐性很強的課程，教學內容中既有理論知識又有工程實踐。在最初的《交通設計》課堂教學中，采用以系統講授為主的封閉式教學方法，即以教師為中心，以課堂講述進行教學，缺乏大量工程實例和有效直觀的演示手段，缺乏理論知識與交通設計實踐的緊密結合，學生的實際動手能力偏低，分析、解決實際問題的能力不高，很難對課程內容有深刻的理解和認識，導致實踐環節成了對某些理論的簡單驗證，失去了實踐本身的意義。
二、教學改革措施
1.課程體系的調整與優化。針對《交通設計》與其他課程聯系緊密的特點，教研組對整個交通工程專業的課程體系進行了調整與優化，將《交通設計》課程安排在大三下學期，在此之前在大二上學期開設了工程制圖以及計算機輔助設計課程，使學生能有扎實的畫圖能力，為將來的實踐操作打下基礎，在大二下學期開設了交通工程學、交通工程系統分析、工程測量，在大三上學期開設了交通規劃、城市規劃原理、道路勘測設計等基礎專業課，為《交通設計》課程的開設提供知識儲備，在大三下學期開設《交通設計》課程的同時并行開設交通管理與控制、交通仿真等課程，使得交通設計方案和交通管理與控制方案能夠相互協調，并能通過交通仿真的手段對以上方案進行直觀的演示與評價。
2.教學內容補充與完善。針對統一的交通設計教材不能反映我校交通工程專業行業背景的問題，我們在教學過程中僅將其當作參考教材，不完全依照教材的內容來授課，而是結合教學進度補充港口地區及港口集疏運道路交通設計的內容，在教學過程中參照最新的技術標準和規范，使學生掌握最新的知識。
3.教學方法和教學手段改革。采用先進的多媒體技術、案例分析、專題報告等多種教學方法和教學形式，充分調動學生學習的興趣，激勵學生的學習積極性和主動性。（1）課堂多媒體教學：通過多媒體教學，增加課堂信息量；將實物圖片、現場錄像、動畫演示等加入到課件中來輔助教學，豐富教學內容，使得教學內容形象直觀，縮短理論與實際的差距，增加了學生的感性認識。（2）案例分析討論：《交通設計》是一門實踐性很強的課程，單憑理論講授缺乏針對性，結合課程教學需要，可適時引入案例進行分析講解，來解釋和說明相關理論和技術知識。例如我們在教學過程中結合自己承擔的一些橫向咨詢項目，適時地將洛陽市中州路交通設計、合肥市宿松路交通設計等具體工程案例引入到教學過程中，引導學生領會案例的內涵并參與到具體的案例調查，例如在講授第三章交通問題及其特征分析時，除了講述課本上的通用知識外，還將學生分成幾個小組，每組同學以學校周邊某條道路的交通設計為實際的教學案例進行調查，以專題的報告的形式分析每條道路交通設計的優缺點及可采取的一些改進措施，加強理論與實際的聯系，從而激發學生的學習興趣，提高了學生參與教學的積極性和主動性。（3）組織專題報告：充分發揮學生參與的主動性，培養學生廣泛獵取知識的能力、歸納總結和語言表述能力，同時可以及時掌握和了解交通設計的發展動態。例如在講授第六章公共汽車交通設計的內容時，我們就補充了快速公交以及地面有軌電車交通設計的內容，布置了我國主要城市BRT建設模式以及地面有軌電車在我國的適用性研究二個報告題目，要求學生利用節假日時間完成杭州市BRT及上海張江有軌電車的調研任務并用相應的專題報告，由學生主講，促進了教學相長。
4.加強實踐教學環節。該課程是一門實踐性很強的專業基礎課，實踐教學是課程教學的一個重要環節，也是課程建設的難點，除了用以上的案例教學以及專題報告的方式增強學生的動手能力外，在課程教學結束后還安排了一周的課程設計的環節，在課程設計過程中，在電子地形圖、交通流量和流向等基礎資料給定情況下，要求學生模擬某城市中心區某復雜交叉口群的交通設計，主要考核學生綜合運用已學過的理論和技能去分析和解決實際問題的能力。通過給定的設計條件，學生提出設計思想，提交設計成果。學生通過分析相交的基礎資料，完成交叉口群的交通組織設計、渠化設計和信號控制設計，并要求利用VISSIM微觀交通仿真軟件對交通渠化設計方案和信號控制方案進行建模、仿真、評價比選，確定最佳設計方案，使學生充分了解交通設計的基本程序和步驟，進一步強化對相關知識的理解，培養學生參考及應用有關規范，能從學科的高度來認識、分析和解決實際問題的能力。
《交通設計》課程是交通工程專業的主干課程，其重點在于培養學生進行交通問題分析和方案優化設計的基本技能[2]，我校結合交通工程專業培養目標與人才培養計劃，改革教學方法和教學手段，提高學生的學習興趣，達到全面提升教學效果的目標，在我們教研組的指導下，該專業學生的交通設計成果分別獲得了第五屆與第七屆全國大學生交通科技大賽三等獎與優秀獎的好成績。
參考文獻：
[1]楊曉光.交通設計[M].北京：人民交通出版社，2003.
中圖分類號: 文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00
1 課題研究的背景[3]和意義
2001―2008年我國化工企業共發生較大及其以上級別事故119起,其中,死亡510人,重傷105人,輕傷377人。從2001年到2008年我國化工企業較大及其以上級別事故發生總趨勢為波動上升,且單事故中傷亡人數在逐漸增加。尤其是從2004年開始,化工企業較大及以上級別事故的發生數量居高不下。目前,我國正處于經濟快速上升期,工業發展正在不斷加快,化工企業的生產技術日趨復雜,勢必導致事故的多發性以及事故危害的日趨嚴重。城市消防救援對減少事故的損失意義重大,但在實際工作中往往由于消防救援路程不暢等各種遲滯因素使得消防人員喪失了對事故早期救援的良好時機。因此,對消防救援中最優路徑選擇問題的研究很有必要。
2 最短路徑問題的基本理論
2.1 傳統Dijkstra算法概述
傳統Dijkstra算法過程的具體描述如下:
1)如果(u,)之間沒有直接存在弧,則置w(u,)為 。S為已找到的從u出發的最短路徑的終點的集合,初始狀態為空集。那么,從起點u到圖上其余各項點 可能到達的最短路徑長度的初值為d(u,)= w(u,), 是與起點鄰接的點。2)選擇 ,使得d(u, )=min{d(u,)/ ∈V-S}。
3)修改從頂點V∈S出發到集合V-S任一頂點唯可達的最短路徑長度,如果d(u, )+w( , )
2.2 建立最優路徑數學模型
在道路交通網中,綜合考慮各種因素把各條道路的通過時間作為權值賦予相應的路段,就得到一個賦權圖G(V,E),對每一邊e=( , )對應權值為w(e),設P為從起點 到終點 的所有路徑的集合,若R是G中從 到 的一條路,則R∈P,定義路R的權為R中所有邊權之和,計為w(R),即w(R)=∑w(e)。求一條從 到 的最短路,即求從 到 的的一條權最小的路 使 w ( )=min w(R)就是救援最優路線的基本模型。
3 針對Dijkstra算法和線性規劃對具體算例的分析應用
3.1 最短路徑問題的數學模型和解決
如圖3.1所示,假設E點發生了化學事故,消防部隊接到報警信息后出發,如何選擇最短的路程到達目的地?
解決思想:此例中我們可以把從S到E的行駛過程分成5個階段,即S E,其中必至少有一條距離最短的路線。記d(X,Y)為交叉路口X和Y之間的直接距離(如果這兩個路口之間沒有道路直接相連,則可以認為直接距離無窮大),用L(X)表示出發地點S到路口X的最優行駛路線的路長。則可以建立模型:L(S)=0;L(X)=min{L(Y)+d(Y,X)},X S ,Y X。為了解決問題更加迅速,便于處理更加復雜的路網,采用LINGO軟件處理這個問題。為了簡潔起見,只給出程序的有效結果
3.2 最大流問題
之前的例子只是單純的考慮最短路徑的問題,并沒有考慮出警的警力資源和道路通行能力的因素?，F在假設道路的通行能力有限制,而警力資源足夠充足。如何保證最大的警力資源到達救援現場且不浪費多余的救援力量出警?現在請看圖3.2:
位于S的消防部隊接到E點發生化學事故的求援報警時,正處于交通高峰期,每個路段的通行最大流量有限制。假設我們的消防部隊救援資源充足,如何保證最大的救援力量到達現場?如圖所示,每個交叉口之間表明了在出警前得知的道路最大通行能力。建立數學模型:設最大流為 , 為點i到點j的流量, 為點i到點j的最大容量。我們可以推導出最大流的數學規劃表達式為:
根據數學規劃表達式我們用LINGO軟件求解最大流問題。
為了簡潔直觀,我們只保留有用的結果。Global optimal solution found.
由程序運行結果知:能到達事故現場的最大救援力量為11,F(i,j)為該道路上的通行量。
上面的實際問題中,在交叉路口之間道路的質量,紅綠燈和車流量等各種因素的影響下,通過單位長度的道路所花費的時間也各不相同。因此,除了考慮最大救援力量外,還需考慮最大救援力量全部到達的最小時間。如圖3.3:括號內第一個數字是所在道路的通行最大流量,第二個數字是通過該道路的單位時間。設 為弧上(i,j)上的流量, 為弧(i,j)上的單位消耗時間, 為弧(i,j)上的容量,d是節點i處的凈流量,則最大資源的最小消耗時間的數學規劃的表達式為:
當 為網絡的最大流是,數學規劃表示的就是最大流的最小時間問題。
用LINGO軟件求解該問題,運行結果如下:Objective value: 116.0000
因此,最大救援力量全部到達的最小時間為116單位。
4 結語
本文通過Dijkstra算法和動態規劃的基本原理,針對消防救援工作中最短路徑、最大救援力量、最佳救援時間等存在的一系列問題進行了層層深入研究,針對具體算例設計了數學模型并運用LINGO軟件編寫解決該類問題的通用程序來實現該數學模型。通過求解所得到的結果說明了該模型對消防救援工作選擇最優路徑,減少救援時間具有實際應用價值,可以幫助消防部隊在接到報警后更好的利用較短時間分配救援力量和選擇最佳的救援路徑,以爭取更多救援時間,取得更好救援效果,減少人員傷亡和財產損失。
參考文獻
[1] 盧開澄,盧華明.圖論及其應用.(第二版).北京:清華大學出版社,1995.
關鍵詞： 出租車；城市網格；合乘制；公交化
Key words： taxi； city grid；carpooling；bus-like operation
中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）14-0025-03
0 引言
出租車是一個城市交通不可或缺的部分，它具有方便、快捷、舒適和服務面廣等特點。出租車對城市的重要性毋庸置疑，據統計，城市中平均1/4的公交客運是由出租車承擔的[1]。然而，當前城市出租車的運營方式大都是盲目和粗放的，其表現特征是：一方面城市出租車空載率高，單位車輛平均搭載人數少；另一面公眾抱怨打不到出租車，造成出租車運營效率低下，社會總體運營成本居高不下。
出租車合乘運營，作為一種緩解城市交通擁堵，方便公眾出行的新型營運模式近年來引起了較多學者和城市交通管理部門的重視。國內學者如黃肇義、楊東援、夏凱旋、雷孟林、曹忠于等人開始通過分析國外的拼車發展，從理論上研究了在我國發展合乘的可行性和實現方式[2-4]。盧川、覃運梅、劉耀霞、張瑾、周和平等人對出租車合乘制從經濟分析到路徑選擇等做了可行性探討[5-9]。國內一些城市如南京和重慶，相繼出臺了鼓勵出租車合乘的政策。但從現有理論研究和城市試點的運營情況來看，采用合乘運營模式后，諸如運營線路選擇、調度方式、合乘收費方式等問題未得到合理、科學的解決，試點效果不甚理想。
本文提出一種基于城市網格劃分的出租車公交化運營模式，該模式下通過城市網格劃分，設立出租車停靠站點，將出租車停靠點由無限多變為有限多，減少出租車“掃馬路”的現象。同時，借鑒城市公交車的載客方式，在沿途網格劃分的合理經濟區域內拼載其他乘客，以提高提高出租車的運營效率，降低出租車對城市資源的占用。
1 基于網格劃分的出租車站點設置
目前的出租車是即招即停的運營模式，這種運營模式雖然在一定程度上方便了乘客的打車，但同時也極大地增加了社會成本。據杭州市2012年4月的所作的一項統計分析，該市26個交通道口上下班高峰時出租車所占經過汽車總數超過30%的就有22個。加劇道路擁堵和出租車空載率已構成當前出租車運營模式最最主要弊端。如果采用出租車定點?？康姆椒ǎ环矫婵梢酝ㄟ^將乘客聚集到相對集中的站點，降低出租車空駛率；另一方面可以減少出租車“掃馬路”現象，緩解道路擁堵，從而大大降低出租車運營的社會成本。
所謂出租車定點?？浚褪菍⒊鞘兄鞒菂^按照網格劃分方法劃分為N個單元，每個單元設置一個出租車站點，出租車在經網格化后固定的站點上下客，如圖1所示是杭州市主城區網格化出租車站點設置的示意圖。目前城市公交站點輻射半徑大概為300米，考慮到出租車乘客對便利性的要求，出租車網點可以設為輻射半徑為100米。網格內出租車的停靠點設置在人流密集的主干道上，旅游景點、大型百貨商場等人口密集的地方可以相應多設一些?？空军c。
2 推行出租車合乘的影響因素
采用基于網格劃分的出租車定點停靠運營模式為出租車合乘提供了可能與便利。當出租車搭載一名乘客后，在該站點（或沿路）候車且目的地路徑在該網格上的其他乘客均可選擇合乘，可以有效提高出租車滿載率和緩解道路擁堵。網格化出租車合乘的另一個好處是消除了出租車繞路情況的可能。即便如此，網格化出租車合乘運營也存在現實的影響因素，如未有效解決，將影響合乘的推行與實施。
首先是乘車成本（費用和時間）的分擔問題。合乘制能否順利推行，其關鍵是該模式是否會為出租車司機和乘客同時帶來利益。如圖2所示，Ae表示第一個乘客的乘車點，As表示第一個乘客的下車點；Be表示第二個乘客的乘車點，Bs表示第二個乘客的下車點。很顯然，由于第二位乘客的加入合乘，導致第一位乘客乘車路程和時間將略有變長。
其次是行車路徑的優化問題。行車路徑是否最短不但影響到乘客支付費用的多少，同時也是緩解道路擁堵，降低社會成本的關鍵。對行車路徑進行優化，將每次行車的路徑降到最小值是出租車合乘制必須解決的問題。
3 出租車合乘的運營模型
采用合乘制實現基于城市網格化的出租車公交化運營不但需要綜合考慮出租車司機的收益與乘客的出行成本，同時還應考慮社會出行總成本。這就要求對出租車司機收益最大化、乘客出行成本最小化以及出租車運行路線最小化分別進行計算。
3.1 出租車合乘運營的目標函數
3.1.1 路徑最短 所謂的最短路徑問題，就是在一個網絡中，相鄰節點間的線路長度是已知的，要從某一起點到某一終點之間，找出一條路線長度最短的通路。最短路徑算法是交通流分配中最基本的算法，幾乎所有的交通流分配方法都將它作為一個基本子過程反復使用。最短路徑算法的設計問題是圖論、運籌學和交通規劃領域的學者們廣為關注的問題，并設計出了多種方法[10]。
最短路問題的分析分為兩類：①起點到終點的最短路問題；②任意點之間的最短路問題。本文所涉及的出租車合乘不但需要解決出租車從起點到兩個終點的最短路徑，同時還需要計算終點間的最短路徑，即分析任意點間的最短路程。本文利用矩陣迭代法[11]來求解最短路徑。
出租車合乘路線選擇模型中，合乘的乘客必須是在合乘站點上車去往同一方向的兩個不同目的地，且目的地之間距離相近。在獲得兩組乘客的目的地后，出租車司機可以按照道路交通網絡選擇最短路徑并且在行駛過程中不再搭載其它乘客。
如圖3所示，如果出租車司機要將兩位乘客A和B分別送到各自的地第6點和第8點，則首先要找出從出發點1到目的地6的最短距離a、出發點1到目的地8的最短距離b和目的地6和8之間的最短距離c。然后用最短距離a和最短距離b中的最小值與最短距離c相加就得到出租車將兩位乘客送達兩個目的地所需最短距離。最后，通過反推法找出出發點到兩個目的地的最短路徑。
通過反向追蹤法找最短路徑。首先從最短路徑的起點開始，根據起點到各節點的最短路權來搜索最短路徑的每個節點直到路網的終點。設r為起點，s為終點。
①從起點r開始，尋找與r相鄰的節點i滿足
dri+Lmin （i，s）=Lmin （r，s）（1）
其中，dri為r到i的距離；Lmin （i，s）為i到s的最短路權；
Lmin （r，s） 為r到s的最短路權。
②再找到i到相鄰點j，滿足dij=Lmin （i，s）-Lmin （j，s）
3.1.2 時間成本 目標函數中的時間成本由系統中全部合乘出行者的時間成本共同構成。這里的時間成本主要是指車輛運行中的時間：■■■■■x■■t■q■■（2）
式中： k∈K，K表示車輛的集合；v，u∈H，H為乘客各需求點的集合；i，j∈G，G為路網中各節點的集合；tij為（i-j）的運行時間； q■■為u點上第k臺車至v的客流量。
3.1.3 費用最小 目標函數中的費用成本是指出行者乘坐出租車需要支付的費用。但是在合乘時，由于出租車搭載多個乘客，各個乘客出行目的地的各異，合乘費用應由合乘者共同分擔。對于不同出行者需要制定不同的費率，保障出行者之間的公平性。
我們需要綜合考慮路徑最短、時間成本最低和費用最小三個指標。為了將三者統一起來，設定一個時間費用轉化系數α和β，通過轉化系數α和β的轉化，最終構成以時間費用總成本為目標的目標函數：
MinZ=α（Lmin （i，s）-Lmin （j，s））+■■■■■x■■t■q■■
+β■■■R■■q■■P■■（3）
式中：tij（i-j）q■■ukvu，v∈Hk∈K，Ki，j∈G，GHr0（D■■-N■■L■）+C■■N■■？燮■■R■■q■■P■■？燮r■■（■■D■■-N■■L■）+C■■N■？坌kR■■
3.2 出租車合乘運營的約束條件 采用合乘制出租車運營模式，必須保證在乘客可以在忍受的范圍內犧牲一點方便性，必須滿足乘客和出租車司機在經濟上的心理預期，同時出租車的最大乘客數量不能大于4人。
3.2.1 司機收益
r0（D■■-N■■L■）+C■■N■■？燮■■R■■q■■P■■？燮r■■（■■D■■-N■■L■）+C■■N■，？坌k；式中：N■■為第k輛車在當前路徑距離下非合乘載客人數； D■■為第k輛車在當前路徑距離下非合乘載客距離；N■■ 為第k輛車接受預約的乘客總數；D■■為第k輛車經過需求點（u-v）的距離。
3.2.2 乘客收益 必須保證乘客合乘付出費用低于單獨乘車費用。每一輛車的每一位乘客在合乘時的費用要小于非合乘時的費用，即滿足R■■
4 結論
基于網格劃分的城市出租車合乘就是在將城市主城區進行網格化劃分的基礎上，設置相對固定的出租車上下客站點，乘客可以在網格劃分的合理經濟區域內進行拼車搭乘，以此來提高公眾出行的便利性并減少因道路擁堵等造成的社會成本。文章通過建立出租車合乘運營的目標函數及約束條件，研究了出租車司機、乘客利益最大化及出租車行車路徑的數學模型，以期為改變目前粗放的出租車運行方式，推行城市出租車合乘運營提供參考。
參考文獻：
[1]陳潔行，沈悅林，龔勤，盧亞萍.城市出租車營運管理創新探討——以杭州市為例[J].生活品質，2010（1）：59-60.
[2]雷孟林.卡普若干問題研究.城市問題，2007，（10）：67-71.
[3]夏凱旋，明升.國外汽車共享服務的理論與實踐[J].城市問題，2006（4）：87-93.
[4]曹忠于.車輛合乘研究——現狀調查與對策分析：（碩士學位論文）.上海：華東師范大學，2005.
[5]盧川，吳群.城市居民出行合乘出租車問題的研究[J].道路交通與安全，2007（10）：52-55.
[6]覃運梅，石琴.出租車合乘模式的探討[J].合肥工業大學學報，2006，28（1）：77-79.
[7]劉耀霞，張爽.車租車合乘[J].交通與安全，2008（6）：188-191.
[8]張瑾.出租車“拼車”問題研究及其服務系統設計實現：（碩士學位論文）.蘭州交通大學，2009.
南水北調西線工程大規模的跨流域調水改變了原有水資源的時間、空間分布狀況，相應地引起了調水區、受水區的自然環境、生態環境和社會經濟發展的變化，并產生諸多有利的和不利的影響；同時，在施工和運行調度管理等方面，西線又是一個復雜、龐大、艱巨的系統工程，存在著許多世界性的難題。如：如何正確評價南水北調西線工程調水后對促進受水區社會經濟發展以及生態環境改善的作用、對調水區可能引起的自然環境和生態環境變化？如何評價西線調水對黃河水資源的補償作用？如何分析不同調水量的供水目標和供水范圍？如何優化確定合適的壩高與洞線長度？如何研究遠景規劃中的后續水源的戰略性問題？等等，對工程的規劃決策及工程建成后的運行管理都有著重要意義。未雨綢繆，必須認真研究這些問題。
為解決南水北調西線工程實施中的一些世界性難題，通過全數字化數據平臺的構建和數字仿真技術的應用，建立全新的數字化研究環境和虛擬調水工程環境，依靠大尺度、高精度情景數字模擬研究和實際驗證，構建復雜系統優化決策模型，為回答西線調水中涉及國民經濟建設和生態環境建設的重大戰略問題以及工程的可行性和科學性問題提供工作平臺。
2目的
南水北調西線工程虛擬仿真及應用研究的目的：為解決南水北調西線工程實施中的一些世界性難題，集成全數字攝影測量、遙感、地理信息系統、全球定位系統、計算機輔助設計、數字三維仿真和多源空間數據無縫集成(SeamlessIntegrationofMulti-sourceSpatialData)等高新技術，建設南水北調西線工程勘測設計一體化數字集成平臺和虛擬環境，完成多比例尺、多數據類型資料的數字集成，以功能強大的系統軟件與模型為支撐，為相關科學家、工程規劃設計人員高效的工作提供詳實靈活便捷的數字流域研究環境，通過對南水北調西線工程調水區、輸水沿線、受水區和后備水源區的數字仿真手段，對調水工程的可行性、有效性及存在的可能方案進一步予以綜合分析與論證?？稍谡{水線路沿線依據其地形、地震、工程地質等條件，對不同調水實施方案的投資規模、工程實施條件進行比選，并初步估計其生態環境影響；依據調水前提對受水區社會、經濟與生態環境效益做出分析，提出客水分配與利用的優化模式；通過對后備水源區的相關研究，探討后續擴大調水的可行性及其影響。為水資源跨流域配置方案的優化選擇提供全新的高技術支撐工具，加快南水北調西線工程的準備，為規劃決策及工程實施提供科學依據。
3南水北調西線工程虛擬仿真及應用研究主要內容
研究內容主要包括兩個方面，第一個方面，針對南水北調西線工程研究多信息源集成的數字平臺和虛擬仿真的關鍵技術，構建一個涵蓋調水區、輸水沿線、受水區的數字平臺和虛擬仿真系統；第二方面，在數字平臺和虛擬仿真系統的支持下，對西線調水工程中的不同調水量、供水目標、外調水和內地水分配利用、輸水路線以及對生態環境影響等問題進行系統分析和優化研究。
3.1南水北調西線數字集成系統研究
研究如何以南水北調西線（含后備水源區）跨流域調水工程規劃勘測設計準備工作為需求背景，在調水線路區、受水區、水源區構建一體化的數字集成平臺，提供數字仿真研究數據基礎。主要內容包括：
3.1.l空間數據庫設計及關鍵技術研究——1)數字化集成平臺設計、數據標準規范制定、數據字典和表結構設計。研究數據庫應包含的內容、數據項、涵蓋范圍、組織策略等；2)海量多數據源、多類型、多要素、多尺度、多時相空間數據庫管理系統的研究。在以往工作積累的基礎上根據本項目的要求，完善大型空間數據庫管理系統，使之能夠管理圖形數據、影像數據、三維高程數據和屬性數據等多類型數據，探討數據庫多源數據邏輯一致性協調與管理方法。完善系統安全管理設計，最大限度地實現空間數據庫系統與虛擬現實系統、計算機輔助設計系統的互操作。
3.1.2南水北調西線數據庫集成——開展西線調水環境與工程數據庫建設。分別在調水工程線路、受水區和調出區建設多比例尺系列的多要素地理環境空間數據庫，作為宏觀和典型區域環境虛擬仿真研究的數據本底。在各方面數據條件允許的情況下具體內容為：1)區域背景影像數據庫,覆蓋全部區域，配合1/5萬、1/25萬尺度分析需要，擬采用2000年ETM影像圖為基礎，對圖像時相不佳的圖像以2000年以后的夏季影像更替后制作成相應比例尺影像圖；在需用1/1萬數據的工程線路典型區段，如地圖條件不能滿足需要的情況下，不排斥使用高分辨率衛星立體對影像數據。2)區域電子地形圖、數字高程模型（DEM）數據庫：1/25萬數據覆蓋全部工作區，1/5萬數據覆蓋調水區線路兩側、受水區黃河干流兩側300m高程區間，1/1萬數據覆蓋工程線路典型區段。3)區域土地覆蓋、土地資源數據庫：1/25萬土地覆蓋數據庫覆蓋全部工作區域，1/5萬土地覆蓋數據庫覆蓋調水區線路兩側、受水區黃河干流兩側200M高程區間，1/1萬土地覆蓋數據庫覆蓋工程線路典型區段。依據影像數據參照2000年1/10萬土地利用現狀圖解譯編繪制作。1/100萬土地資源數據庫覆蓋全部工作區域，由已有成果移植修編完成。4)區域構造地質、水文地質、地勘數據庫：1/20萬普通地質空間數據庫覆蓋全部調水水源區;1/20萬或更大比例尺普通地質電子地圖、水文地質電子地圖覆蓋調水工程典型地段。5)區域氣象、水文數據庫：兼顧受水區、重點在調水區和后備水源區，盡可能長地搜集時間序列基本氣象(如氣溫、地溫、降水、風速、蒸發、輻射等參數)、水文（流量、水位、懸移質含量、水質等參數）數據，在展布觀測站空間位置的基礎上，內插構成各要素的空間等值線分布或沿程分布數據庫。6)區域社會經濟、人文綜合基礎數據庫：在全部工作區以縣為基本單位的人口、耕地面積、產值等社會經濟狀況統計數據，工程沿線展布到圖斑。將重要文物、重點宗教設施等標定在電子地形圖數據基底上構綜合數據庫層面。7)區域水資源數據庫：以受水區水資源利用三級分區數據庫為基礎，補充調水區相應分區構成覆蓋全部工作區的水資源及利用分區數據庫；以地形數據為基底將全部工作區水利工程現狀和規劃資料展布在二維空間上。8)生態環境數據庫：生物多樣性、林草地表覆蓋度、土壤類型和質量、土壤侵蝕、人口承載力、荒漠化、鹽堿地、主要野生動植物分布等。
3.2南水北調西線虛擬仿真系統研究
虛擬仿真系統是在數據集成平臺軟硬件環境的支持下，研制模擬仿真、綜合分析的工具。內容包括：
3.2.1空間分析與仿真基本算法研究及開發擴展GIS的空間分析功能，研究三維疊置分析、三維緩沖分析、三維最優路徑與工程優化分析，為虛擬仿真研究提供基本三維空間分析函數庫。
3.2.2工程沿線可視化的三維虛擬地理環境構建構建南水北調西線工程沿線可視化的三維虛擬地理環境，模擬地表質地、地表覆蓋、道路交通、高程、坡度、氣候等地理環境因素為不同調水方案工程實施研究提供三維地理環境。
3.2.3工程沿線可視化的三維工程施工虛擬環境構建構建南水北調西線工程沿線可視化的三維工程施工虛擬環境，模擬不同調水方案的各種工程參數，提供進行線路投資空間三維分布的計算手段；以三維工程施工虛擬環境提供解決壩高與洞線長度優化、多庫聯調輸水方式優化等技術問題的工具。
3.2.4工程沿線可視化的三維地質虛擬環境構建在三維虛擬地理環境的基礎上，結合南水北調西線工程沿線的活動斷裂帶、地震烈度區劃、崩塌、滑坡、泥石流等地質災害資料，對不同選線方案主要地質災害危害和風險性進行虛擬研究和評估提供可視化平臺和手段。
3.2.5虛擬系統集成應用在虛擬系統工具組件開發的基礎上，根據調水區、受水區、水源區不同的應用目標，在數據集成平臺的支持下，結合各專業模型，使虛擬系統平臺將水資源優化配置、調水方案優化、調水線路及聯合調度、生態環境影響等仿真模型能夠完整地集成在一起，形成一個面向具體應用的虛擬仿真系統。
3.3南水北調西線水資源合理配置研究
西北地區作為21世紀我國新的經濟增長點，在國家糧食安全、能源、原材料工業等方面擁有無可替代的作用，突出的區位優勢和相對薄弱的水資源條件，形成了該區域可持續發展的主要矛盾。在西部大開發和西部地區嚴重缺水的背景下，依據受水區對水資源的內在需求，就水資源開發、利用、配置、保護、管理等問題，進行受水區不同水平年的需水預測和缺水識別；論證南水北調西線外調水與當地水結合利用方式；對不同調水量的供水目標及供水范圍進行分析，為確定西線各期調水工程合理的供水范圍、供水線路提供決策手段和方法。主要內容包括：
3.3.1受水區水資源演變內在規律研究區域產水量變化的趨勢，將直接影響水資源危機發生的頻次和程度。伴隨著工業化和城鎮化進程以及不當用水方式，受水區生態環境有繼續惡化的趨勢。事實上，所研究的受水區的生態退化是水危機即將發生的重大征兆。根據流域水循環演變趨勢，利用區域水資源二元演化模型，模擬受水區水資源在一定演變速率情景下流域供水和缺水變化趨勢，揭示未來水資源演變對受水區供水和缺水形勢的影響。
3.3.2不同水平年需水與缺水預測隨著人口增加和經濟發展，西北地區水資源需求不斷上升，而脆弱的生態環境和資源型缺水的自然條件，加劇了城市與農村、工業與農業、經濟與生態之間的用水競爭。以經濟社會發展的長期態勢和生態環境建設的需要為基礎，在西部大開發的宏觀戰略指導下，結合受水區土地功能分區的分析，研究受水區不同水平年的需水預測，進行水資源供需形勢和對經濟發展影響展望，分析缺水性質以及缺水分布等態勢。
3.3.3供水工程方案研究利用數字動態模擬系統，對受水區的不同供水線路、供水工程進行虛擬仿真，為確定供水工程的規模指標，分析供水工程的可能性、可行性，提供技術方案和建議。
3.3.4水資源合理配置研究根據受水區缺水分布和調水區的不同輸出水量方案，利用虛擬研究環境平臺，針對不同供水范圍和供水目標，進行技術和經濟合理性分析，提出不同來水條件下的水資源合理配置方案。
3.3.5外調水與當地水置換方式研究基于虛擬仿真環境，對南水北調西線外調水與當地水結合利用方式進行研究，主要內容包括：對黃河流域各支流進行流域水量的綜合平衡，合理確定從各支流的引水量，合理確定受水區的用水規模，進一步確定支流向黃河干流的入流減少量，并通過水資源供需分析，合理確定南水北調西線工程需要對黃河干流增加的補水量。
3.3.6沿線輸水方式優化布置及調度研究西線調水區的蓄水水庫分處不同的河流，在同一年份其水量豐枯不同，為滿足調水需要，對多庫聯合調度進行研究。輸水方式若采用無壓流，則輸水隧洞斷面大，但襯砌要求相對簡單；若采用有壓輸水則斷面可縮小，但襯砌要求高，不同方式的輸水能力也不同，通過對輸水方式進行優化研究，對合理確定西線工程的輸水方式提供技術方案和建議。
3.4南水北調西線后備水源戰略研究
在建立的南水北調西線遠景調水區虛擬仿真平臺的基礎上，重點研究西線調出區自然變化和人類活動影響下的水資源狀況，遠景調水區調水線路評價以及可調水量分析，主要內容有：
3.4.1水源區水資源評價。調出區人跡罕至，水文、氣象資料極度缺乏通過對時空變異規律的分析，提出不同類型地區水文、水資源仿真模擬模型，從而在過去工作的基礎上，進一步摸清調出區不同地區、不同海拔、不同時間水資源的數量與質量，較好地填補這一地區水資源時空分布和垂直變化的空白，為西線調水奠定可靠的物質基礎。
3.4.2遠景調水區工程線路與規模研究根據我國地勢西高東低的特點，在大量空間數據支持下，采用地理信息技術，在可預見的時間尺度內，進一步探討和評價西線調水可能實施的路線和調水路線上各種參數以及配套的工程型式和規模。在綜合分析的前提下，客觀反映各種調水線路的優缺點和存在的主要問題，為西線南水北調遠期決策服務。
3.4.3遠景調水區可調水量研究可調水量在一定程度上取決于水源區的各種限制條件,通過中長期社會經濟發展需水分析、豐平枯不同頻率下的影響模擬、流域生態系統用水預測、調水工程系統水量損失仿真以及調水區可能外援的水量，然后結合受水區的實際需要，擬定不同調水線路的調出水量。
3.5南水北調西線調水對生態環境影響研究
3.5.1調水對受水區土地利用/覆蓋影響研究在對受水區土地利用和生態環境評價基礎上，研究不同調水量對土地利用/覆蓋變化和生態環境的影響。進一步分析西線調水對生態建設的影響；研究西線調水對風沙帶的影響。
3.5.2調水對調出區生態環境影響研究在不同調水方案基礎上，研究不同調水量對調出區土地利用和生態環境的影響。分析調水對水源調出區在不同的水量調出方案(包括不同年調水總量和季節分配方案)，對土地利用和生態環境變化的影響。模擬供水量的時空變化對旱澇災害調節與防災減災的影響，并提出綜合應對策略。
