大數(shù)據(jù)在城市智能交通中的應(yīng)用研究

王綱　李月榮　賈冬艷

【摘 要】隨著城市的發(fā)展，交通已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的主要因素之一，如何實現(xiàn)智能化交通，是當(dāng)前社會研究的重點。將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到城市交通中，實現(xiàn)交通的智能化，提高城市發(fā)展的速度，已經(jīng)成為城市化建設(shè)的必要基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；智能交通；架構(gòu)

2016年3月17日，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》發(fā)布，其中 “實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”的提出，將大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略資源，促進各行業(yè)的大數(shù)據(jù)發(fā)展，推動資源的共享、開發(fā)和應(yīng)用，提高社會的創(chuàng)新發(fā)展。

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)對社會的發(fā)展提供更大便利。大數(shù)據(jù)應(yīng)用可分為企業(yè)應(yīng)用和政府應(yīng)用，對于公眾來說，主要是體驗到大數(shù)據(jù)對生活的改變，其中城市交通和人民的生活息息相關(guān)。早期，城市交通主要通過人工進行管理，根據(jù)道路的堵塞程度以及歷史數(shù)據(jù)進行人工管控。隨著城市交通的發(fā)展，交通管理已經(jīng)遠遠落后于交通自身的發(fā)展。因此，大數(shù)據(jù)成為當(dāng)下解決此矛盾的主要途徑和方法。

1 大數(shù)據(jù)下城市智能交通平臺介紹

大數(shù)據(jù)下的城市智能交通系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用等多個方面。信息采集主要是通過相關(guān)技術(shù)收集車倆信息和路況信息，數(shù)據(jù)處理則是應(yīng)用大數(shù)據(jù)對采集的海量數(shù)據(jù)進行分類、整理、分析等，使用數(shù)據(jù)挖掘得到實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)用則是根據(jù)得到的實時數(shù)據(jù)對交通進行宏觀調(diào)控和圍觀把握，為交通的方案制訂以及管控提供科學(xué)依據(jù)。

2 大數(shù)據(jù)下城市智能交通平臺架構(gòu)分析

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)的城市智能交通系統(tǒng)覆蓋面大，可對城市交通實施立體化全方位的綜合交通管控。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、從動態(tài)監(jiān)控到數(shù)據(jù)挖掘，從智能管理到智能調(diào)整都比以前的人工系統(tǒng)有很大的不同。在講交通數(shù)據(jù)的采集方面通過各種途徑將多種格式信息采集匯總到庫后，數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘會對數(shù)據(jù)進行處理，最終通過大數(shù)據(jù)得到資源配置方案。隨著交通管理系統(tǒng)的技術(shù)升級，通過終端采集的數(shù)據(jù)信息形式不只包括圖像和動態(tài)視頻，還包括各種文本統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)的處理既要獲得有用有益數(shù)據(jù)，又要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性。

大數(shù)據(jù)下的城市智能交通系統(tǒng)的基本框架主要分為4 層：

（1）感知層。感知層主要用于數(shù)據(jù)采集，一般采用基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，通過多種終端設(shè)備，比如傳感器、攝像頭等，對車輛信息、運行狀況和交通信息數(shù)據(jù)進行感知和采集。

基于物聯(lián)網(wǎng)的感知終端一般采用微波、GPS、地磁檢測等多種途徑進行信息采集，結(jié)合公交、出租車、私家車的運營，采用搭載車載定位裝置和無線通訊系統(tǒng)的浮動車檢測等技術(shù)，實現(xiàn)路網(wǎng)的交通流量、占有率、平均速度等交通信息要素的全面全天候?qū)崟r獲取。主要是識別目標(biāo)物體、根據(jù)特征識別類型、采集信息。采集物理世界中發(fā)生的各類事件中所產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，比如車輛經(jīng)過的影音數(shù)據(jù)和道路的狀況，事件發(fā)生時的時間和地點信息等。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。將采集到的信息通過電信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器中，這就要求數(shù)據(jù)庫在設(shè)計過程中能夠接納各種設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，并能對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。

數(shù)據(jù)傳送回服務(wù)器，需要借助現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)，通過有線和無線等方式將數(shù)據(jù)發(fā)回，因為網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實時性必須得到保障。

（3）數(shù)據(jù)層。將通過網(wǎng)絡(luò)層獲取到的數(shù)據(jù)進行處理，如數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)學(xué)建模等技術(shù)，實現(xiàn)道路交通堵塞預(yù)警、公共交通優(yōu)先、緊急事件設(shè)置綠色通道、急救火警最優(yōu)路徑規(guī)劃及最高權(quán)限、突發(fā)事件交通疏導(dǎo)和管制等功能。

（4）應(yīng)用層。在經(jīng)過數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)處理后，針對不同的用戶和群體，提供各自優(yōu)化、高效、科學(xué)、安全的交通方案。將實時的交通信息反饋到當(dāng)下的道路交通中，進行交通管控和車輛分流，實現(xiàn)城市交通的最優(yōu)化；同時將信息通過移動終端傳送給用戶，讓用戶根據(jù)實時交通選擇最優(yōu)路徑，縮短消耗時間，同時緩解交通壓力，提高信息的綜合利用。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）定位功能：如 GPS 定位、互聯(lián)網(wǎng)定位、基站定位、聲波定位等。這些定位主要是為了采集道路車輛信息，根據(jù)定位分析當(dāng)前道路車流量，獲取車輛方位、行車速度、行車方向、時間信息等等。由監(jiān)控調(diào)度中心進行跟蹤管理。車輛和系統(tǒng)之間可以單次互聯(lián)定位，也可以固定頻率定位，還可以通過數(shù)據(jù)連接報告實時位置。

（2）查詢功能：查詢車輛當(dāng)前位置、車輛狀態(tài)、車輛牌照、駕駛員個人信息等；查詢沿途主要建筑物和線路；查詢前進方向道路狀況，包括當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，避開道路的堵塞。。

（3）通信功能：車輛能夠和交通管理控制中心進行信息交流，主要是道路信息的查詢及當(dāng)前道路信息反饋。

（4）建議功能：根據(jù)用戶通過道路管理平臺選擇的行車路線，結(jié)合用戶的需求，根據(jù)最優(yōu)方案，該方案在實施過程中系統(tǒng)應(yīng)該能夠隨時調(diào)整。

（5）報警功能：一旦通過終端設(shè)備或者用戶車輛數(shù)據(jù)采集或者收到異常狀態(tài)，系統(tǒng)應(yīng)該能立即向監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)出警報提示，系統(tǒng)根據(jù)警報內(nèi)容對道路進行管控和數(shù)據(jù)調(diào)整。

（6）數(shù)據(jù)保存功能：系統(tǒng)應(yīng)該具有數(shù)據(jù)備份功能，能夠?qū)步煌暗缆返亩氯畔⑦M行保留。從而為道路狀態(tài)預(yù)測、車輛歷史狀態(tài)回放提供依據(jù)。

（7）終端設(shè)備統(tǒng)一管理

能夠?qū)尤氲母鞣N數(shù)據(jù)接入設(shè)備統(tǒng)一管理，對設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和信息格式交互融合。對于終端設(shè)備的更新?lián)Q代，可以進行遠程調(diào)控和統(tǒng)一部署。

（8） 數(shù)據(jù)格式交互融合

終端采集設(shè)備以及消息發(fā)布和接受設(shè)備的不同，導(dǎo)致智能化交通平臺的數(shù)據(jù)樣式較多。如何在各個平臺以及終端上進行數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換已經(jīng)分發(fā)，是系統(tǒng)應(yīng)該解決的基礎(chǔ)問題。

（9）提供智能通道

比如近年來出現(xiàn)的不停車收費（ETC）系統(tǒng)。該系統(tǒng)就是將車輛信息和車主的個人數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，由系統(tǒng)直接扣費，不僅方便了收費，更重要的是提高了道路的利用率，減少了堵塞的可能。在城市中，減少等待時間，減少車輛的擁堵，在不違反交通法則的情況下，適時提供各種智能通道。

（10）容錯性和可靠性

傳感設(shè)備、攝像頭等采集信息設(shè)備容易受到損壞以及惡劣天氣的影響，這些情況都會導(dǎo)致信息采集不準(zhǔn)確或者無法采集信息，如何保證在這些情況下數(shù)據(jù)的采集不受影響，因此提出了物理層（設(shè)備層）保護的要求。此外，由于惡劣條件或電源耗盡，若某個或者某些節(jié)點失效，整個網(wǎng)絡(luò)的操作都不能受到影響，這些都要求在搭建基礎(chǔ)物理層時考慮容錯性和可靠性，通過設(shè)備鋪設(shè)冗余及替代來實現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用

城市智能交通管理系統(tǒng)的應(yīng)用主要是面向政府的交通管理部門和居民，對于政府而言，在進行交通管控中提供科學(xué)實時的決策，包括對于公共交通進行線路規(guī)劃，對于民眾出行進行路線建議；公共交通和民眾根據(jù)獲得的圖像和聲音信息進行實時調(diào)整，實現(xiàn)交通的智能化。

3 結(jié)語

大數(shù)據(jù)下智能交通應(yīng)用在我國還是起步階段，真正得到應(yīng)用的城市并不是很多，從應(yīng)用的廣度和深度來說還處于基礎(chǔ)發(fā)展階段，道路和車輛數(shù)據(jù)的復(fù)雜度、數(shù)據(jù)的遷移、數(shù)據(jù)的格式控制都需要有更加完善的解決方案。但隨著國家大數(shù)據(jù)建設(shè)的推進，把城市還給人，把路面、空間還給人理念的推廣，智能交通會越來越得到公眾的認可，人們出行也會體驗到智能交通帶來的便利，享受到科技惠民，也提高了政府的管理和服務(wù)水平。

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