在我国高速公路建设大发展期间，高速公路密度不断提高，高速公路交通 网络逐步形成，但同时已建成通车的高速公路在运营中也出现了较为严重的交 通安全问题。这很大一部分原因是管理手段滞后，管理体制不完善，管理水平 低造成的。因此，迫切需要采用先进的信息、安全与管理技术，建立一个高速 公路运营安全管理系统，以确保高速公路的行车安全。 通过调研国内外相关系统和技术的研究应用现状可知，本系统的发展趋势 是：交通安全网络全局化管理；GIS安全分析决策工具的支持；基于全天候、综 合事件的运营安全管理；运用多元化、信息化和智能化的交通管理与控制手段。 因此，本文依托上海沪宁高速公路和杭州湾跨海大桥两项工程，以高速公路网 为研究对象，以影响路网运行安全的事件 (灾害性天气、不良交通状态、交通 事件和临时施工) 为基本研究条件，以地理信息技术为研究手段，研究了建立 基于GIS的高速公路网运营安全管理系统的一些关键技术和问题。 首先，在全面分析高速公路网运营安全客观影响因素的基础上，进一步从 用户需求和功能需求两方面深入分析了系统的需求，由此提出了基于 GIS 的高 速公路网运营安全管理系统的层次结构和功能结构。 其次，在总结现有交通网络 GIS 数据模型的不足的基础上，提出了满足系 统安全管理需要的，基于交通流特性的高速公路交通网络 GIS 数据模型，确定 了该模型的基本建模要素、各要素逻辑表达方式和建模规则，设计了其概念、 逻辑和物理数据模型。该模型在系统中的应用表明：它有利于响应路网突发事 件和迅速触发安全管理决策，是 GIS-T数据模型向行为视图发展的较好尝试。 再次，在完善高速公路网运营安全管理各类标准形式的基础上，基于所提 出的高速公路交通网络GIS数据模型，综合运用系统工程的建模方法、优化方法、 仿真方法、预测方法、评价方法和决策方法，建立和设计了不同安全管理条件 下的高速公路网运营安全管理决策模型与算法。这些安全管理条件主要是由各 种灾害性天气、不良交通状态、交通事件和高速公路临时施工等事件组合成的 综合条件。在决策研究过程中，还提出了适用于高速公路网运营安全管理决策 的，多层次多目标路网安全管理单元划分方法，以及一种称为“三维决策网络” 的系统决策分析方法。 再次，通过进行系统数据特征分析和数据分类整理，提出了一种基于信息 分类的数据库框架结构模型，借助于该模型建立了基于 GIS 的高速公路网运营 安全管理系统的数据库框架，并具体研究了数据库各组成部分的内容、关系、 数据结构以及编码规则。 最后，依托杭州湾跨海大桥工程，将基于 GIS 的高速公路网运营安全管理 系统研究成果应用于工程实践。并对进一步工作的方向进行了简要的讨论。 关键词：高速公路网，运营安全，管理系统，GIS数据模型，决策模型与算法， 灾害性天气，不良交通状态，交通事件，数据库