基于北斗的運輸信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程

● 文|中國交通通信信息中心 林榕 李濤 牛文江 王洵 李晶

基于北斗的運輸信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程

● 文|中國交通通信信息中心 林榕 李濤 牛文江 王洵 李晶

一、引言

道路運輸行業(yè)信息化發(fā)展肩負(fù)著提高政府工作效率、轉(zhuǎn)變政府職能以及推動社會信息化的重要使命。在“互聯(lián)網(wǎng)+”大潮的帶動下，我國信息化進入全面高速發(fā)展階段，大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息化技術(shù)已經(jīng)逐步引入交通運輸行業(yè)，并為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。由我國自主研發(fā)、獨立運行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在交通運輸行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為我國衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的時空基準(zhǔn)?；谝陨匣A(chǔ)，建設(shè)基于北斗的運輸信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程對于提升行業(yè)主管部門服務(wù)能力、促進政府轉(zhuǎn)型、規(guī)范道路運輸經(jīng)營行為、提升行業(yè)服務(wù)水平、保障道路運輸安全、加強應(yīng)急處置能力等方面都有十分重要的意義。

二、道路運輸信息化的發(fā)展歷程

伴隨著我國改革開放近40年的發(fā)展步伐，交通運輸信息化的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有、從單機事務(wù)處理到基于大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展，現(xiàn)已進入基于大數(shù)據(jù)的智慧交通新階段。

20世紀(jì)70至90年代初是我國交通運輸信息化發(fā)展的起步階段，交通信息化技術(shù)主要應(yīng)用在運輸計劃編制、工程計算等方面。受限于國外計算機的封鎖和計算機國產(chǎn)化發(fā)展現(xiàn)狀，當(dāng)時我國交通運輸信息化經(jīng)歷了艱難的起步。20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初是交通運輸信息化探索與互聯(lián)網(wǎng)化的發(fā)展階段。在此期間，我國交通運輸信息技術(shù)逐步滲透到運輸生產(chǎn)內(nèi)各環(huán)節(jié)，初步開展了運輸業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息化，并向大型應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方向發(fā)展。21世紀(jì)初至21世紀(jì)10年代是交通運輸信息化綜合集成的發(fā)展階段。交通部采取一系列政策措施，從宏觀上保證信息化建設(shè)順利進行。成立“交通部信息化領(lǐng)導(dǎo)小組”，出臺了《交通信息化“十五”發(fā)展規(guī)劃》等交通信息化相關(guān)的多項規(guī)劃和方案。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成熟和先進信息化技術(shù)的推廣應(yīng)用，交通信息化更加側(cè)重于跨業(yè)務(wù)領(lǐng)域、跨地區(qū)的整合與綜合集成。21世紀(jì)10年代至今，交通運輸信息化發(fā)展迎來基于大數(shù)據(jù)和云計算的“互聯(lián)網(wǎng)+”時代。在這個信息化高速發(fā)展的背景下，云計算、大數(shù)據(jù)和大量的移動應(yīng)用引入交通運輸行業(yè)，促使交通運輸進入全面互聯(lián)互通的發(fā)展新階段。

大數(shù)據(jù)時代的到來使得政府和企業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識到“得數(shù)據(jù)者得天下”，未來手中握有數(shù)據(jù)將不啻于站在金礦上?；跀?shù)據(jù)交易能產(chǎn)生良好的效益，基于數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒄Q生許多新的管理服務(wù)和商業(yè)模式。對采集的海量原始數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，還需要通過成百上千個項目的支撐，需要使用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計算等高精尖技術(shù)，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的儲存、管理和應(yīng)用。這也正是交通運輸信息化發(fā)展的重要契機。

三、道路運輸信息化的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，交通運輸部已經(jīng)構(gòu)建了基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、海事衛(wèi)星、高分遙感衛(wèi)星等在內(nèi)的交通運輸信息化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。這是一個集路、海、空天地一體化的交通運輸信息網(wǎng)絡(luò)，可以完成公共交通信息化管理、交通應(yīng)急指揮、公眾導(dǎo)航、客運管理、物流管理等各類信息化管理和應(yīng)用研發(fā)工作。

圖1 天地一體化交通運輸信息網(wǎng)絡(luò)

衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)大量應(yīng)用于道路交通中,正向深度應(yīng)用發(fā)展?，F(xiàn)已建成的基于北斗的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用包括車聯(lián)網(wǎng)、智能公路、交通物流和下一代交通工具等方面。行業(yè)覆蓋到客運、貨運、維修、駕培、執(zhí)法、安全等各業(yè)務(wù)領(lǐng)域。通過對交通運輸信息化的建設(shè)，可以應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航來建設(shè)安全、可靠、環(huán)境友好的道路交通新生態(tài)，提高交通的能效和流動性，減少擁堵、能源消耗和碳排放。

在交通運輸信息化的生態(tài)系統(tǒng)中，由北斗衛(wèi)星等定位系統(tǒng)確定的終端位置信息，通過廣域增強系統(tǒng)，形成泛在精確的應(yīng)用定位信息，并按照設(shè)計傳送到交通運輸信息化位置服務(wù)平臺。服務(wù)平臺結(jié)合導(dǎo)航電子地圖和各類交通相關(guān)的專題數(shù)據(jù)，向用戶提供精準(zhǔn)的位置服務(wù)。廣大用戶通過基于北斗的各類感知系統(tǒng)終端，智能感知和上報終端需要采集的信息，通過云計算和大數(shù)據(jù)分析，獲得平臺提供的各類信息化服務(wù)。交通運輸信息化生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。

圖2 交通運輸信息化生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

中國交通通信信息中心通過建設(shè)全國重點營運車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)、道路貨運車輛公共監(jiān)管與服務(wù)平臺和全國道路運政系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)，已完成對社會商用車輛的多項管理與服務(wù)改進。首先是實現(xiàn)各類商用車的人、車、戶檔案管理功能日臻完善。其次是進一步完善許可受理和查詢等系統(tǒng)功能。第三是實現(xiàn)了交通信息化各類業(yè)務(wù)辦理可跟蹤、可追溯的流程化管理。第四是對營運車輛的動態(tài)監(jiān)管成為常態(tài)，安全監(jiān)管能力得到大幅提升。第五是車載視頻設(shè)備已被普遍應(yīng)用，人臉識別、RFID等車聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)已逐步應(yīng)用到業(yè)務(wù)管理當(dāng)中。

中國交通通信信息中心受交通運輸部委托，于2010年4月建設(shè)并運維全國重點營運車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)。通過聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)了各級營運車輛監(jiān)管平臺的互聯(lián)互通，以及全國營運車輛動態(tài)數(shù)據(jù)的資源匯聚。目前，全國入網(wǎng)車輛總數(shù)超過420萬輛，日均上線車輛超過100萬輛?！皟煽鸵晃！避囕v入網(wǎng)在 70萬輛以上，為行業(yè)安全監(jiān)管提供了有效手段，為信息化引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控平臺的一個重要功能是完成交通信息數(shù)據(jù)的匯聚和交換。平臺通過位置判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)向各省轉(zhuǎn)發(fā)入境車輛的位置信息等數(shù)據(jù)，有效支撐了各省對入境車輛的安全監(jiān)管和交通服務(wù)。

如圖3所示，通過對營運車輛的運行時段數(shù)據(jù)分析可以看到，凌晨2:00至5:00，由于客運車輛停車休息，班線客車和旅游包車實時在線數(shù)量都明顯下降，但是并沒有出現(xiàn)劇降的曲線。這應(yīng)該是仍有部分車輛沒有很好的落實夜間停車休息的制度。

圖3 營運車輛運行時段數(shù)據(jù)分析

道路交通運輸行業(yè)的流動性是最大的特點，一個省的運管系統(tǒng)，如果沒有其它省份的交通數(shù)據(jù)支持，無法很好的提供綜合交通信息服務(wù)。通過對重載貨車全年經(jīng)營區(qū)域的分析，可以得出道路貨運車輛中平均在省內(nèi)運輸?shù)能囕v占47%，異地運營的車輛占9%，跨省運輸車輛占44%，貨運車輛月平均單車跨省運輸?shù)拇螖?shù)為17次。由此可知，構(gòu)建全國有效協(xié)同的道路運輸系統(tǒng)，建設(shè)完善的道路交通信息共享體系十分必要。

疲勞駕駛是導(dǎo)致群死群傷等惡性交通事故的重要原因。如圖4所示，通過對營運車輛疲勞駕駛發(fā)生時段的數(shù)據(jù)分析可知，疲勞駕駛主要集中在每天凌晨1點至7點，凌晨3點達到最高峰為13.3%?？缡∵\行的車輛日夜兼程行駛較為普遍，疲勞駕駛隱患嚴(yán)重。

圖4 疲勞駕駛情況統(tǒng)計圖

十次事故九次快，超速駕駛一直是引發(fā)交通事故的重大誘因。貨運平臺根據(jù)道路限速情況對車輛的超速行為進行了統(tǒng)計，如圖5所示。

貨車的超速行為主要集中在每天的13點至18點之間。同時根據(jù)數(shù)據(jù)可知，分段限速報警的比率比車輛終端上報的超速報警率高約3倍。

圖5 貨運車輛超速統(tǒng)計圖

通過對70萬輛重載貨車一年的運行數(shù)據(jù)抽樣可得出，重載貨運車輛日均行駛里程的統(tǒng)計為，100km以下的車輛所占比重最大，占48.53%。100～500km的車輛占44.64%，500～800km的車輛占5.44%，800～1000km的車輛占0.91%，1000km以上的車輛占0.46%。也就是載重貨車日均行駛里程在100km以內(nèi)的和100km以上的貨運車輛各占一半。如圖6所示，通過對這些車輛在每天的4個6小時時間段的行駛車輛比例統(tǒng)計可以看出，貨車每天四個主要時段的行駛車輛較為平均，分別為61.5%、78.9%、74.8%、62.3%。相對來說6點至18點所占比重稍大一些，貨車不分晝夜行駛的特性十分顯著。

從2014年2月開始，平臺運維團隊利用聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)營運車輛的定位數(shù)據(jù)，組織地圖測繪公司積累并繪制了全國營運車輛運輸路網(wǎng)專題數(shù)據(jù)地圖。

圖6 貨運車輛全天運行時段統(tǒng)計圖

四、道路運輸信息化發(fā)展遇到的問題

近年來隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和新一代信息技術(shù)的發(fā)展，我國道路交通運輸信息化也在以前所未有的速度高速發(fā)展。但也遇到區(qū)域發(fā)展不均衡、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、服務(wù)能力不足等問題。首先是信息化建設(shè)區(qū)域發(fā)展不均衡，各自為政，制約了管理業(yè)務(wù)的協(xié)同應(yīng)用。當(dāng)前在基于大數(shù)據(jù)的道路運輸信息化方面尚缺乏權(quán)威性和系統(tǒng)性的統(tǒng)籌規(guī)劃組織。各地運管機構(gòu)組織形式和管理程序存在差異，地方政府對運政管理存在本地化要求。其次是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范修訂滯后，且難以執(zhí)行到位。各類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)制修訂存在滯后，難以滿足信息化發(fā)展的需要。不同管理部門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺乏統(tǒng)籌，一致性、關(guān)聯(lián)性不強。部分標(biāo)準(zhǔn)出臺后，推廣和執(zhí)行性差，難以落實。第三是現(xiàn)有系統(tǒng)服務(wù)功能仍然不足?，F(xiàn)有的道路運輸信息化系統(tǒng)側(cè)重監(jiān)管，服務(wù)功能仍然不足，無法滿足管理轉(zhuǎn)型升級的需要。同時對于大型信息化系統(tǒng)的運營維護需要持續(xù)投入大量專項經(jīng)費，這部分運維費用的投入往往被低估。

五、道路運輸信息化系統(tǒng)工程建設(shè)的建議

為了解決如上問題，中國交通通信信息中心將著力構(gòu)建統(tǒng)一的基于北斗的運輸信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程。構(gòu)建本系統(tǒng)將有助于中國交通通信信息中心強化多方面的管理和能力。

首先是加強頂層設(shè)計，提高統(tǒng)籌規(guī)范管理能力。達到全國道路運輸管理工作規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高道路運輸管理水平，提升交通信息化管理部門的工作效率、決策質(zhì)量、調(diào)控能力。

其次是提高業(yè)務(wù)協(xié)同能力，形成發(fā)展合力。實現(xiàn)跨地區(qū)、跨部門間的信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，提升道路運政業(yè)務(wù)跨區(qū)域、跨部門業(yè)務(wù)協(xié)同辦理能力，從根本上解決跨區(qū)域執(zhí)法及相關(guān)業(yè)務(wù)辦理難的問題。

再次是提高綜合服務(wù)能力，促進管理轉(zhuǎn)型。強化各種運輸方式高效銜接，為行業(yè)運政業(yè)務(wù)辦理，社會公眾基礎(chǔ)信息查詢、投訴監(jiān)督等手段，提升道路運輸管理服務(wù)水平。

最后是提高信息共享能力，推動征信體系建設(shè)。實現(xiàn)全國范圍內(nèi)道路運輸行業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享與交換，形成信用信息數(shù)據(jù)采集、整合的規(guī)模效益。

系統(tǒng)還將完成交通行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的架構(gòu)設(shè)計。將交通運輸行業(yè)管理的過程數(shù)據(jù)、車輛靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲于大數(shù)據(jù)平臺中，做到管理信息的全流程記錄，并通過引入大數(shù)據(jù)架構(gòu)和云計算技術(shù)，使得運輸信息化大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)工程具備大數(shù)據(jù)的基因，通過云計算系統(tǒng)獲取的分析結(jié)果實現(xiàn)輔助決策。為此根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，需要按照“先聯(lián)后統(tǒng)再提升，邊聯(lián)邊用出成果”的系統(tǒng)推進思路，將整體工作推進將分為“整合”、“服務(wù)”、“協(xié)同”三個步驟。即實現(xiàn)道路信息化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（包括：各省、部級、部際數(shù)據(jù)）在部級道路運輸行業(yè)數(shù)據(jù)中心的整合；實現(xiàn)部級道路運輸行業(yè)數(shù)據(jù)中心為全國各級道路運輸管理機構(gòu)、行業(yè)從業(yè)者、社會公眾提供全方位的信息服務(wù)；以部級數(shù)據(jù)交換平臺為中心實現(xiàn)部分省、跨省道路運輸行業(yè)管理業(yè)務(wù)的協(xié)同辦理。

六、結(jié)束語

構(gòu)建基于北斗的運輸信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程，將有助于交通運輸信息化與時俱進的快速發(fā)展，既符合國家建設(shè)北斗系統(tǒng)和推動北斗產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，也為現(xiàn)代交通運輸業(yè)的科學(xué)發(fā)展提供了重要的發(fā)展基礎(chǔ)和契機，伴隨著北斗系統(tǒng)建設(shè)和交通運輸行業(yè)示范應(yīng)用的陸續(xù)實施，實現(xiàn)交通運輸信息化的跨越式發(fā)展，在交通運輸行業(yè)中發(fā)揮更大的作用。

國家863項目基金（2013AA122403）