我国高速公路建设迅速，高速公路事故危害严重，成为迫切需要解决的问题。通过对国内外高速公路事故相关指标分析对比，表明我国高速公路紧急救援能力薄弱，尤其缺乏高效的紧急救援指挥系统。首先该文通过对高速公路紧急救援指挥系统基本概念的论述，对我国高速公路现行紧急救援指挥系统的现状的分析，认为指挥系统构建一要从集中指挥着手，二要考虑资源优化配置，进而构建出集中式高速公路紧急救援指挥系统模型，并对其组织、结构层次、工作流程进行了研究，最后，阐述了地理信息系统(GIS)技术在指挥系统构建中的基础平台作用和相关的通讯组件。为实现紧急救援相关资源优化配置，在综合调研资料、行业标准，以及高速公路管理人员经验数据的基础上，用救援指挥响应时延、巡逻到达时延、紧急医疗服务(EMS)到达时延、急救用消防和清障车到达时延五项指标，并运用空间分析和概率统计等方法，对紧急救援过程进性量化与优化分析，从而提出相应的资源优化配置方案和提高效率的措施。论述了集中式高速公路紧急救援指挥GIS构建、高速公路空间数据组织，确定了空间参照、地图投影和空间数据结构，分析了电子地图的元素构成，设计了空间数据库；完成了对集中式紧急救援指挥GIS框架结构和主要功能的设计；最后，在ArcGIS平台运用MapObjects二次开发对方案进行实现，并给出了几个主要的决策支持空间分析算法实现过程。论文构建的反应快速、辅助决策科学、事故分析直观明了且系统资源配置优化的高速公路紧急救援指挥系统，能够提高高速公路紧急救援效率，减少因救援时间延误导致的伤亡，缩短道路拥堵的时间。