大數(shù)據(jù)背景下智能交通系統(tǒng)發(fā)展綜述

肖自乾+陳經(jīng)優(yōu)+符石

摘要摘要：大數(shù)據(jù)在智能交通領(lǐng)域有著非常重要意義，智能交通中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用對交通模式、理念都將產(chǎn)生巨大影響，能較好地解決或緩解交通面臨的諸多難題?；诖髷?shù)據(jù)應(yīng)用，對智能交通系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：智能交通；大數(shù)據(jù)；智能交通系統(tǒng)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162356

中圖分類號：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001018203

大數(shù)據(jù)（Big Data）指“無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)”。大數(shù)據(jù)具有5V特點（IBM提出）：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價值）、Veracity（真實性）。

1.2大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)成倍增長，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理模式已不能適應(yīng)現(xiàn)實需求。據(jù)統(tǒng)計， 2014年，中國大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場規(guī)模為80.54億元，同比增長3.2%，2015年市場規(guī)模約增長37.3%，至110.56億元，預(yù)計到2020年，中國大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場規(guī)模將增長至5 019.58億元[1]。

大數(shù)據(jù)時代最大意義在于利用大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)造價值。大數(shù)據(jù)應(yīng)用可分為企業(yè)應(yīng)用和政府應(yīng)用，其關(guān)注點有所不同。企業(yè)主要應(yīng)用在醫(yī)療、生物技術(shù)、金融、零售、電商、農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域；政府主要應(yīng)用在交通、天氣預(yù)報、農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、宏觀調(diào)控和財政支出、社會群體自助及犯罪管理等領(lǐng)域，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的全局、準(zhǔn)確、高效的數(shù)據(jù)，政府可以實現(xiàn)精細(xì)化管理。以前政府都是使用數(shù)據(jù)作為管理依據(jù)，但由于缺乏高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和平臺，只是完成了數(shù)據(jù)的堆積，并沒有從數(shù)據(jù)中找出有價值的信息。由于完整性、規(guī)范性不足，這些數(shù)據(jù)沒有體現(xiàn)出應(yīng)有的價值。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已逐漸成熟，政府可通過應(yīng)用這些技術(shù)和平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，從中找到更有價值的信息。政府對這些信息加以利用，則可以進(jìn)行更加高效的管理，實現(xiàn)各種資源的精細(xì)化配置和宏觀調(diào)控[2]。

能技術(shù)、人機交互技術(shù)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，都為智能家居帶來了春天[9]。

隨著智能家居技術(shù)的不斷成熟，人們可通過手機或移動終端經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)在任何地方對家中電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制[10]。智能家居系統(tǒng)還具備安防報警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽等多種功能，智能家居前景不可限量

高新科學(xué)技術(shù)手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種高科技系統(tǒng)統(tǒng)稱，相關(guān)的高新技術(shù)包括信息技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)等。智能交通改善交通狀況主要指提高交通運輸效率和提高汽車行駛性能，緩解交通問題主要指減少交通事故和降低交通對環(huán)境的污染[3]。

2.2智能交通系統(tǒng)發(fā)展

智能交通系統(tǒng)（ITS）1994年正式認(rèn)定為國際術(shù)語。在此之前，美國稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項目為智能車輛道路系統(tǒng)（IVHS，Intelligent Vehicle Highway System），日本稱之為UTMS、VICS ，歐盟則稱之為道路交通信息技術(shù)（RTI）。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為ITS設(shè)立的專項稱為ISO/TC-204，使用的術(shù)語是“TICS（交通運輸信息與控制系統(tǒng)）”[3]。

2.2.1美國ITS發(fā)展歷程

美國在60年代末就已研究開發(fā)電子導(dǎo)行系統(tǒng)ERGS（Electronic Route Guidance System）。1989年提出制定IVHS戰(zhàn)略計劃；1991年和1992年分別提出新一輪的道路交通建設(shè)法案（即簡稱ISTEA的《陸上綜合交通運輸效率化法案》）和IVHS戰(zhàn)略計劃；1994，美國把IVHS改名為ITS，形成現(xiàn)在的ITS 研究構(gòu)架?！癐TS 2015-2019 Strategic Plan”是美國在2014年提出的，該計劃對美國2015-2019年這5年的智能交通發(fā)展指明了方向，汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為該戰(zhàn)略計劃的核心，成為美國解決當(dāng)前一系列交通問題的關(guān)鍵技術(shù)手段[4]。

2.2.2日本ITS發(fā)展歷程

1991年，日本警察廳、建設(shè)省、郵電省開始聯(lián)合開發(fā)VICS系統(tǒng)（Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年在東京試運行獲得成功。UTMS21系統(tǒng)是以ITS為基礎(chǔ)的綜合系統(tǒng)概念，由NPA（National Police Agency）等5個相關(guān)部門和機構(gòu)共同開發(fā)。日本在1992至1997年間在全國設(shè)置14000臺左右，2000年時已擴展到30000臺規(guī)模[5-6]。UTMS21系統(tǒng)如圖1所示。

2.2.3歐洲ITS發(fā)展歷程

德國、英國、瑞典、法國等國家在80年代初期先后開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，歐共體經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）對這些國家研究的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)查，認(rèn)為應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)將顯著改善道路交通。早期主要有DRIVE計劃和PROMETHEUS計劃，其中DRIVE計劃旨在實現(xiàn)移動無線通信的動態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)、交通事故自動檢測系統(tǒng)等綜合性研究。PROMETHEUS計劃則在1986年提出，是歐洲EUREKA聯(lián)合開發(fā)項目的一部分[6]。進(jìn)入21世紀(jì)，歐洲在智能交通領(lǐng)域有了新的發(fā)展，如CVIS（Cooperative Vehicle Infrastructure Systems）項目，它的目標(biāo)是開發(fā)出集硬件和軟件于一體的綜合交流平臺，該平臺可提高交通管理效率，涉及諸多應(yīng)用層面。Navteq與德國航空航天中心共同開發(fā)定位平臺，解決交通通信問題。歐洲還有另一PREVENT綜合項目，它是歐洲第六屆系統(tǒng)項目（the 6th Framework Programmer of the European Commission）的一部分[7]。

2.2.4中國ITS發(fā)展歷程

1999年，我國成立了全國智能交通系統(tǒng)（ITS）協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年，全國智能交通運輸系統(tǒng)（ITS）專家咨詢委員會成立，啟動 “九五”科技攻關(guān)課題和國家“十五”科技攻關(guān)課題。目前我國在智能交通領(lǐng)域已擁有智能公路磁誘導(dǎo)、車輛自動保持車道控制、安全輔助駕駛等自主知識產(chǎn)權(quán)成套技術(shù)成果。國家ITS中心還承擔(dān)了一系列相關(guān)科研項目及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，涉及智能道路、環(huán)境感知、智能標(biāo)識、道路災(zāi)害信息等[7]多領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)。

3基于大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)

3.1智能交通需求與大數(shù)據(jù)契合

隨著城市的迅速發(fā)展，交通工具不斷增多，交通堵塞、大氣污染日益嚴(yán)重，交通事故時有發(fā)生，這些都是各大城市亟待解決的問題，建設(shè)智能交通系統(tǒng)是改善交通必要的技術(shù)手段。智能交通系統(tǒng)面臨的主要難題是及時、準(zhǔn)確獲取交通數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)建出交通數(shù)據(jù)處理模型，大數(shù)據(jù)技術(shù)能很好地解決這一難題。

智能交通整體框架包括物理感知層、軟件應(yīng)用平臺及分析預(yù)測及優(yōu)化管理的應(yīng)用[8]，如圖2所示。

3.2智能交通系統(tǒng)建設(shè)面臨的問題

（1）交通數(shù)據(jù)的完善。目前我國交通數(shù)據(jù)存在幾個問題：①數(shù)據(jù)收集量存在較大差距，較多智能交通設(shè)施未部署交通數(shù)據(jù)感知設(shè)備；②收集的數(shù)據(jù)格式存在差異或不完整，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；③數(shù)據(jù)存在孤島現(xiàn)象，數(shù)據(jù)來源復(fù)雜。

（2）交通數(shù)據(jù)的整合。目前缺乏完備的網(wǎng)絡(luò)化交通信息環(huán)境，跨區(qū)域、大范圍的交通數(shù)據(jù)處理存在困難，這些困難有技術(shù)上的，也有與政府部門職能相關(guān)的；對文本、圖像的檢索及分析的關(guān)聯(lián)性、實時性處理還需不斷加強；需建立完善的交通數(shù)據(jù)信息安全體系。

（3）建設(shè)高度集中的智能交通控制系統(tǒng)。從日本的UTMS21可以看出，必須建立高度集中的智能交通控制系統(tǒng)，將各交通管理子系統(tǒng)有效銜接，形成一個完善的智能交通系統(tǒng)。

（4）需進(jìn)一步推進(jìn)智能交通產(chǎn)業(yè)化、市場化發(fā)展。目前智能交通領(lǐng)域缺乏有效的市場推進(jìn)機制，也缺乏相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)的交通信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈尚未真正形成。

3.3建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)措施

（1）提升城市交通智能化水平，建設(shè)完善感知體系[9]。目前我國大多數(shù)城市的交通智能化建設(shè)處在不斷改進(jìn)完善過程中，車輛動態(tài)組網(wǎng)、狀態(tài)實時獲取、環(huán)境智能感知、車路信息交互等技術(shù)需要進(jìn)一步突破。要加大交通路網(wǎng)智能化建設(shè)投入，形成全路網(wǎng)智能監(jiān)控體系，實現(xiàn)各類交通、交管、氣象、治安反恐、消防部門的信息共享，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）制定交通數(shù)據(jù)描述規(guī)范，整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)類型在不斷變化、數(shù)據(jù)內(nèi)容不斷增多，急需制定一套可擴展的數(shù)據(jù)描述規(guī)范。交通數(shù)據(jù)描述規(guī)范建設(shè)主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)交互接口規(guī)范的制定，要設(shè)計面向多維數(shù)據(jù)的本體描述框架，全面描述多維語義內(nèi)容，為跨區(qū)域、跨部門的信息交互奠定基礎(chǔ)。制定相應(yīng)的安全制度和規(guī)范，加強數(shù)據(jù)安全保障，尊重和保護(hù)部門、組織及個人的機密和隱私不受侵犯。對現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立綜合性立體交通信息體系，形成智能交通數(shù)據(jù)資源共享平臺，提升交通數(shù)據(jù)資源的整體服務(wù)能力，為后續(xù)智能交通系統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）創(chuàng)新交通大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，建立新一代智能交通信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)高效集中控制管理。通過應(yīng)用分布式智能全文檢索技術(shù)、基于圖像識別的檢索技術(shù)、關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可視化分析等技術(shù)，有效縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間、提高系統(tǒng)性能、滿足用戶業(yè)務(wù)需求；找出隱藏在大數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性信息，在不同信息之間建立公共元素和聯(lián)系。建立高度集中的交通控制系統(tǒng)，將大數(shù)據(jù)、云計算、智能終端等新技術(shù)應(yīng)用于交通管理子系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)與管理，實現(xiàn)高效聯(lián)動的交通管理機制。

（4）加快交通信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。進(jìn)一步完善智能交通技術(shù)創(chuàng)新體系，聯(lián)合智能交通科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟平臺、企業(yè)、高等院校，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新，并將科研成果及時轉(zhuǎn)化；利用國際先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，積極開展相關(guān)領(lǐng)域的國際合作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]智慧城市系列之智能交通系統(tǒng)[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.

[4]ITS 2015-2019 Strategic Plan[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.