互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用策略研究

周 正

(交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院,北京 100029)

十四五的智慧交通建設(shè)是全局性、全方位的，并不局限于如自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同、智慧公路等某一應(yīng)用場景。而隨著這些應(yīng)用場景的落地，智能將交通企業(yè)必須要做到數(shù)據(jù)開放，生態(tài)建設(shè)和融合，市場走向也將從TO B端轉(zhuǎn)向TO C端，這是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)跨界智慧交通行業(yè)的市場的一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢。從智慧交通的發(fā)展角度分析，離不開技術(shù)的支持。采用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類交通數(shù)據(jù)的匯聚分析，比如路側(cè)交通數(shù)據(jù)，進(jìn)行認(rèn)知決策等大數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過算法分析，促使智慧交通的功能實(shí)現(xiàn)，比如路徑引導(dǎo)和車速建議等，可提高交通通行的效能，解決交通擁堵，提高交通安全性，為人們出行提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1 智慧交通的基本概述

智慧交通的概念來源于智能交通，智能交通最早在1960年由美國智能交通協(xié)會(huì)提出，其認(rèn)為智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Transportation System)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成并運(yùn)用于交通系統(tǒng)，從而提高交通系統(tǒng)效率的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的快速發(fā)展，促使智慧交通系統(tǒng)發(fā)展。未來，基于人工智能的車路協(xié)同、自動(dòng)駕駛以及智能出行等為主要方向。我國的智慧交通發(fā)展起步晚，隨著政策與技術(shù)等的支持，促使智慧交通快速發(fā)展。2019年，《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》將智慧交通作為行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)之一，中國智慧交通進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。2021年，《關(guān)于科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)加快建設(shè)交通強(qiáng)度的意見》提出要加強(qiáng)新一代信息技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。將大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，與交通行業(yè)深度融合，可促進(jìn)交通強(qiáng)國的建設(shè)和發(fā)展。

智慧交通的應(yīng)用，有以下優(yōu)勢：(1)增加公眾出行便利性?；诨ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的智慧交通，可滿足群眾對(duì)出行信息的需求，使其及時(shí)獲得多維互動(dòng)的交通信息服務(wù)，比如出行路況信息和電子付費(fèi)以及ETC等，起到提高公眾行車效率的積極作用，并且為其提供停車導(dǎo)航服務(wù)，使得整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到提高。(2)增強(qiáng)城市交通管理效能。傳統(tǒng)的城市交通體系，由于缺少完善的數(shù)據(jù)共享體系，出現(xiàn)了信息孤島問題。隨著城市交通的發(fā)展，對(duì)資源整合需求更加強(qiáng)烈。采用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集和分析，可為交通決策提供支持，增強(qiáng)交通管理效能。例如，實(shí)現(xiàn)跨部門信息系統(tǒng)的集成，協(xié)同開展業(yè)務(wù)，促使辦事效率得到提高[1]。(3)促進(jìn)節(jié)能低碳綠色交通發(fā)展。將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，與交通行業(yè)深度結(jié)合，提高智慧化水平，可促進(jìn)節(jié)能低碳綠色交通發(fā)展。將交通信息、運(yùn)輸工具以及基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)網(wǎng)化，既可以提高交通運(yùn)輸資源的利用水平，也能夠提高精細(xì)化管理水平，增強(qiáng)交通行業(yè)治理能力。對(duì)于城市交通擁堵問題，基于新技術(shù)手段構(gòu)建城市交通擁堵模型，可有效解決問題。此外，對(duì)交通能源消耗和排放進(jìn)行檢測，能夠打造低碳綠色交通建設(shè)，促進(jìn)交通行業(yè)綠色發(fā)展[2]。

2 互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 案例分析

以深圳為例，2017年7月，聯(lián)合華為打造了城市交通大腦，在智慧交通領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的成績?；诨ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市交通大腦，覆蓋了五個(gè)典型的應(yīng)用場景，為交通管理提供了支持和保障，有效解決了交通問題。現(xiàn)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行具體的分析。

2.2 城市交通大腦的應(yīng)用場景

從應(yīng)用場景分析如下：(1)場景1?；诨ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用公路側(cè)的監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，借助各類終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流量的實(shí)時(shí)化監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)全城交通流量的感知。構(gòu)建的道路動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過視頻手段進(jìn)行交通流量的檢測，檢測的準(zhǔn)確率能夠達(dá)到95%，為道路管理提供了支持。每月采集過車數(shù)據(jù)達(dá)到7億條，并且整合內(nèi)外部78個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫大約40TB的數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)手段進(jìn)行道路擁堵分析，并且制定道路優(yōu)化方案，有效解決擁堵問題。(2)場景2。采用人工智能圖片識(shí)別，可助力交通執(zhí)法?；诔鞘薪煌ù竽X，利用大數(shù)據(jù)研判平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)卡扣數(shù)據(jù)運(yùn)算的秒級(jí)響應(yīng)；利用車輛外觀特征識(shí)別的二次識(shí)別技術(shù)，每日處理圖片超過1 000萬張，違章圖片的識(shí)別率能夠達(dá)到95%。采用人工智能技術(shù)手段，促使違章圖片識(shí)別效率提高10倍，支持違章圖片的閉環(huán)處理。通過開車打手機(jī)、未系安全帶以及刷臉執(zhí)法等的AI應(yīng)用，顯著提高了執(zhí)法效率。(3)場景3。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)打擊，顯著提高了違法違章查處效率。根據(jù)交通業(yè)務(wù)的需求，依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)和交通分析建模引擎，構(gòu)建了各類大數(shù)據(jù)分析模型，比如“失駕”和“毒駕”以及多次違法等模型，30 min便可以形成情報(bào)精準(zhǔn)推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)打擊，做到了精準(zhǔn)查處、定向清除，促使工作效率得到顯著提高，有力打擊了套牌、假牌以及報(bào)廢車輛等問題。(4)場景4。利用城市交通大腦，智能優(yōu)化交通信號(hào)，增強(qiáng)了公眾的出行體驗(yàn)感。實(shí)際應(yīng)用中，基于交通時(shí)空引擎，融合卡口和浮動(dòng)車等各類數(shù)據(jù)，搭建全市所有信號(hào)交叉口的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建精準(zhǔn)的交通信號(hào)管控模式。利用道路交通管控大數(shù)據(jù)，科學(xué)設(shè)置路口渠化和交通組織，促使交通通行能力顯著增強(qiáng)。至2020年，深圳劃定了10個(gè)典型的智能信控場景區(qū)域，例如僑香交通走廊和梅林生活區(qū)以及龍華工業(yè)區(qū)等，逐步擴(kuò)大智能信號(hào)燈控試點(diǎn)，促使平均車速得到提升，平均延誤顯著下降。(5)場景5。數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，奠定大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。建立的城市交通大腦提供了完整、高性能的全網(wǎng)視頻存儲(chǔ)方案，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)層級(jí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一分析以及統(tǒng)一管理，支持存儲(chǔ)資源全局共享、業(yè)務(wù)快速部署和彈性伸縮，促使交警資源自用率，減少重復(fù)投資。城市交通大腦的應(yīng)用，使得城市道路交通事故死亡率大幅度降低，同時(shí)道路交通擁堵指數(shù)顯著降低[3]。

3 互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用策略

3.1 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)搭建

智慧交通的建設(shè)，需進(jìn)行能力平臺(tái)的搭建，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)為核心內(nèi)容和重點(diǎn)。未來，城市交通大腦的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)體系，主要涵蓋三個(gè)方面，包括邊緣計(jì)算、云計(jì)算與云平臺(tái)、高性能計(jì)算，以此支持能力平臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)。具體分析如下：(1)邊緣計(jì)算。此技術(shù)是一種新的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作用下的分布式結(jié)構(gòu)，為5G的核心技術(shù)之一，有著低時(shí)延和大帶寬的優(yōu)勢，發(fā)揮著重要的作用。實(shí)際應(yīng)用中，通過在終端設(shè)備與云之間引入邊緣設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力與云服務(wù)的拓展，拓展到網(wǎng)絡(luò)邊緣，并且在彈性與虛擬化環(huán)境下完成數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過計(jì)算節(jié)向周圍的終端與智能通信設(shè)備以及用戶等，提供通信與計(jì)算服務(wù)，具有安全性和隱私保護(hù)的優(yōu)勢。在智慧交通方面，邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用廣泛[4]。例如，城市交通管理方面，通過智能路側(cè)邊緣服務(wù)器，可實(shí)時(shí)獲取與分析數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)獲取交通違章和交通路況以及擁堵等信息，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，為決策提供支持，使得智慧交通更加安全且經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用案例：華為的FusionServer高性能邊緣計(jì)算服務(wù)器，被深圳智能交通系統(tǒng)應(yīng)用，發(fā)揮著重要的作用。實(shí)際應(yīng)用中主要負(fù)責(zé)將采集的實(shí)時(shí)化數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過存儲(chǔ)和過濾以及處理后，傳輸?shù)饺A為的交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)，再提供相應(yīng)的信息，比如移動(dòng)對(duì)象時(shí)空引擎與實(shí)時(shí)交通出行量計(jì)算結(jié)果等。將分析的結(jié)果傳輸?shù)竭吘墏?cè)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)優(yōu)從被動(dòng)采集到主動(dòng)感知，由局部優(yōu)化到整體規(guī)劃，最終有效制定信號(hào)配時(shí)策略和交通誘導(dǎo)設(shè)施以及對(duì)流量來源地的疏導(dǎo)智慧策略，促使交通管制的效率得到提高。邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，雖然能夠?yàn)橹腔劢煌ńㄔO(shè)和發(fā)展提供技術(shù)支持，但是也面臨很多挑戰(zhàn)。例如，邊緣計(jì)算設(shè)備如何適應(yīng)高熱、高寒以及高濕等復(fù)雜環(huán)境。再例如，5G通信、車聯(lián)網(wǎng)以及海量視頻等大規(guī)模異構(gòu)數(shù)據(jù)，給計(jì)算的性能要求不斷提高，需要加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制與數(shù)據(jù)聚合等關(guān)鍵技術(shù)的研究，突破更多的技術(shù)難題，促使技術(shù)應(yīng)用水平得到提高[5]。(2)云計(jì)算與云平臺(tái)。利用云計(jì)算的超強(qiáng)計(jì)算能力，以及動(dòng)態(tài)資源調(diào)度能力等，可助力智慧交通領(lǐng)域的問題解決，比如信息孤島和共享困難等，提高相應(yīng)的支持。例如，阿里云將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)等，運(yùn)用到城市大腦中，并且在杭州與合肥等城市落地，助力智慧交通的建設(shè)和運(yùn)行管理。(3)高性能計(jì)算。智慧交通領(lǐng)域已經(jīng)開始搭建高性能計(jì)算中心，為不同交通場景下大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜算法的快速預(yù)算，提供有力的支持。當(dāng)前的技術(shù)研究，聚焦于高性能大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，此技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在智慧交通領(lǐng)域，起到了積極的作用[6]。例如，基于大數(shù)據(jù)的時(shí)空活動(dòng)研究，利用各類設(shè)備采集多元異構(gòu)時(shí)空感知數(shù)據(jù)，借助高性能計(jì)算技術(shù)，運(yùn)用人類時(shí)空活動(dòng)模式的分析方法與時(shí)空現(xiàn)象的建模方法等。利用基于RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的道路停車智能管理系統(tǒng)，通過對(duì)路邊停車信息的全面完整采集，進(jìn)行停車行為的分析，進(jìn)而采取相應(yīng)的管理措施。

3.2 完善基礎(chǔ)設(shè)施

為有效發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值，促使智慧交通管理效能得到提高，需注重基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。從互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用分析，要圍繞新基建，包括5G通信、高性能計(jì)算等加大建設(shè)投入力度，結(jié)合車路協(xié)同、自動(dòng)化駕駛等應(yīng)用場景下的智慧管理需求，完善相應(yīng)的設(shè)施，全面提高智慧交通管理的水平，助力管理的水平得到提高，發(fā)揮智慧交通的價(jià)值。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用需求，進(jìn)行相應(yīng)的分析，了解設(shè)施的需求和要求，加大對(duì)資源的配置力度，全面提高智慧交通的水平，支持智慧交通的高質(zhì)量發(fā)展[7]。

3.3 做好數(shù)據(jù)安全建設(shè)

互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用日益廣泛，數(shù)據(jù)采集的精細(xì)化和“互聯(lián)網(wǎng)+交通”的深度融合，無人駕駛和車聯(lián)網(wǎng)以及車路協(xié)同等領(lǐng)域獲得長足進(jìn)步，不過數(shù)據(jù)安全也面臨更多的挑戰(zhàn)，各類網(wǎng)絡(luò)攻擊不斷出現(xiàn)。例如，2016年Uber公開的大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)泄露事件。再例如，2017年瑞典交通的數(shù)據(jù)泄露事件等。交通運(yùn)輸行業(yè)的數(shù)據(jù)泄露更加嚴(yán)峻，不僅威脅到公民個(gè)人的隱私安全，還會(huì)威脅到國家安全[8]。從智慧交通的建設(shè)分析，必須注重?cái)?shù)據(jù)安全建設(shè)。結(jié)合復(fù)雜的應(yīng)用場景特點(diǎn)，建立相應(yīng)的大數(shù)據(jù)處理中心，并且采取各類有效的防止數(shù)據(jù)泄露措施，促使大數(shù)據(jù)成為交通運(yùn)輸系統(tǒng)全網(wǎng)點(diǎn)狀、條狀乃至塊狀聯(lián)動(dòng)、協(xié)同應(yīng)用的重要安全支撐，進(jìn)而保證交通運(yùn)輸行業(yè)信息系統(tǒng)能夠在安全且可信的環(huán)境下建設(shè)與運(yùn)行。此外，還必須藥注重?cái)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)控制，保證整個(gè)過程的安全性和傳輸速度，做到精準(zhǔn)反映交通信息，滿足使用者的信息需求。積極開展5G通信基礎(chǔ)的建設(shè)，為未來智慧交通系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展提供技術(shù)支持，更好地服務(wù)于交通管理部門，為出行者提供更加便利和安全的服務(wù)。

4 結(jié) 語

綜上所述，智慧交通發(fā)展中需要各類技術(shù)的支持，采用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，通過對(duì)各類設(shè)施互聯(lián)網(wǎng)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的全面采集和分析，挖掘數(shù)據(jù)信息的價(jià)值，助理交通決策和管理，增強(qiáng)交通管理效能，有效解決出行安全、擁堵、能耗等問題，促使交通行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。文中結(jié)合實(shí)踐，分析了互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，提出技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用策略。