大數(shù)據(jù)時(shí)代城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向

溫慧敏，全宇翔，孫建平

(北京交通發(fā)展研究院，城市交通運(yùn)行仿真與決策支持北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，城市交通北京市國際科技合作基地，北京100073)

大數(shù)據(jù)時(shí)代城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向

溫慧敏，全宇翔，孫建平

(北京交通發(fā)展研究院，城市交通運(yùn)行仿真與決策支持北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，城市交通北京市國際科技合作基地，北京100073)

伴隨大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，新技術(shù)與新思維必將引發(fā)城市交通學(xué)科的重大變革，首先是城市智能交通領(lǐng)域。從交通系統(tǒng)的基本屬性、交通大數(shù)據(jù)發(fā)展特征、城市交通發(fā)展的基本理念和戰(zhàn)略出發(fā)，深入剖析中國智能交通系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用存在的隱憂和傾向：高端智能決策支持欠缺、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)泛化、理論創(chuàng)新匱乏、系統(tǒng)建設(shè)依舊各自為政未形成合力等。強(qiáng)調(diào)城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展必須服從城市交通發(fā)展戰(zhàn)略的需要，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)。最后，提出未來智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向和系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)。

智能交通系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)；發(fā)展方向；互聯(lián)網(wǎng)

0 引言

隨著《大數(shù)據(jù)時(shí)代》一書風(fēng)靡全球，短短數(shù)年之間，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)風(fēng)暴帶來的信息技術(shù)革命不僅悄然改變了人們的生活和工作，甚至還改變了人的思維方式。今天，我們正在從小數(shù)據(jù)時(shí)代的抽樣分析向大數(shù)據(jù)時(shí)代總體數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)變；由數(shù)據(jù)精確化向數(shù)據(jù)容錯(cuò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變；由探索現(xiàn)象背后的因果關(guān)系和內(nèi)在機(jī)理，向注重從海量數(shù)據(jù)中發(fā)掘事物之間復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系的轉(zhuǎn)變；機(jī)器信息處理方式由自然思維向智能思維轉(zhuǎn)變。大數(shù)據(jù)技術(shù)基于復(fù)雜關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，找出隱藏于各類系統(tǒng)中各個(gè)組成部分間以及它與外部環(huán)境之間相互糾纏、互為因果的復(fù)雜相關(guān)性規(guī)律，這一特性與城市交通問題的研究內(nèi)容和特點(diǎn)高度契合，所以城市交通系統(tǒng)作為城市功能開放復(fù)雜巨系統(tǒng)之一，必將成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用的熱點(diǎn)。

毋庸置疑，伴隨大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，新技術(shù)與新思維必將引發(fā)城市交通學(xué)科的重大變革，首先受到?jīng)_擊的是城市智能交通領(lǐng)域。傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)著眼于將先進(jìn)的信息、通信、電子、控制、傳感等技術(shù)綜合運(yùn)用到交通系統(tǒng)中，在大數(shù)據(jù)時(shí)代思維的沖擊與碰撞下，其研究方法與理論基礎(chǔ)將發(fā)生深度變革。本文旨在辨析當(dāng)前智能交通系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)存在的隱憂，通過變革與傳統(tǒng)碰撞引發(fā)的一系列思考，厘清城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展思路，探討大數(shù)據(jù)時(shí)代城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向與建設(shè)任務(wù)。

1 交通系統(tǒng)與交通大數(shù)據(jù)

1.1 交通系統(tǒng)的基本屬性

交通系統(tǒng)是復(fù)雜的開放巨系統(tǒng)，信息不對(duì)稱的基本屬性決定其高效運(yùn)轉(zhuǎn)和管理必須依賴于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和實(shí)時(shí)反饋控制。大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨為此帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

從基本構(gòu)成來說，交通系統(tǒng)分為三大系統(tǒng)(見圖1)：1)交通參與者子系統(tǒng)，包括交通的規(guī)劃建設(shè)者、管理者、服務(wù)對(duì)象等；2)交通網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，包括交通網(wǎng)絡(luò)的布局、各級(jí)交通網(wǎng)絡(luò)的級(jí)配結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)中的路權(quán)分配等；3)出行和運(yùn)輸子系統(tǒng)，包括公共汽車、軌道交通、小汽車、步行、自行車、貨車等。

交通系統(tǒng)與外部環(huán)境系統(tǒng)相互影響和緊密依存，具有六大屬性：1)系統(tǒng)開放性，所有進(jìn)出系統(tǒng)的交通參與者均無須約定；2)隨機(jī)性，交通參與者進(jìn)入、退出系統(tǒng)的時(shí)間和地點(diǎn)，介入方式均是隨機(jī)的；3)系統(tǒng)構(gòu)成要素的依存與制衡關(guān)聯(lián)性，系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間既相互依存又相互制約；4)系統(tǒng)與外部環(huán)境的依存與制衡關(guān)聯(lián)性，系統(tǒng)與外部環(huán)境，特別是社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、城市規(guī)模、城市空間形態(tài)與功能配置，乃至社會(huì)人文均相互依存和制約；5)需求二重性，短時(shí)間內(nèi)難以調(diào)節(jié)控制的剛性原生需求與可調(diào)節(jié)控制的彈性派生需求并存，需求還兼具不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性和可預(yù)知的規(guī)律性；6)信息不對(duì)稱性，系統(tǒng)參與者大多是在不了解系統(tǒng)實(shí)施整體狀況的情況下介入系統(tǒng)，介入者之間行為信息無交換。

1.2 交通大數(shù)據(jù)發(fā)展情況

交通以移動(dòng)為基本屬性，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)交通信息采集的技術(shù)瓶頸被突破，對(duì)交通系統(tǒng)構(gòu)成要素(人、車、路、環(huán)境、土地、經(jīng)濟(jì)等)的采集精度、頻率以及樣本量得到顯著提升，因此交通數(shù)據(jù)也邁入了大數(shù)據(jù)行列。交通大數(shù)據(jù)不僅具備大數(shù)據(jù)的4V特征(數(shù)據(jù)量大Volume、種類多Variety、價(jià)值密度低Value、更新速度快Velocity)，更有獨(dú)特的3C特征(復(fù)雜性Complexity、時(shí)空連續(xù)性Continuing、關(guān)聯(lián)性Connecting)，凸顯交通大數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的人及貨物的流動(dòng)與區(qū)域和城市發(fā)展的深層交互關(guān)系。

截至2016年12月，中國網(wǎng)民數(shù)量達(dá)到7.31億人，其中以手機(jī)用戶為主體的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶6.95億人，占網(wǎng)民總量的95.1%[2]?；诨ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)開發(fā)的交通運(yùn)輸服務(wù)手機(jī)應(yīng)用已涵蓋個(gè)人出行、公共交通、貨運(yùn)、鐵路、民航、租賃、維修等多個(gè)領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)相關(guān)熱門手機(jī)應(yīng)用約60余款，累計(jì)下載量超過50億人次。中國手機(jī)用戶13.06億戶，以七號(hào)信令為主的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信令數(shù)據(jù)可以作為一種時(shí)空連續(xù)的出行探測(cè)器[3]。以中國移動(dòng)北京分公司的偽碼信令數(shù)據(jù)為例，其數(shù)據(jù)涵蓋1 800萬用戶，每人每天產(chǎn)生53.8條信令數(shù)據(jù)，在白天活動(dòng)時(shí)段，平均每小時(shí)產(chǎn)生信令3個(gè)，即20 min可獲取一個(gè)時(shí)空軌跡點(diǎn)，以個(gè)體為單位的出行特征采集和提取已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。而即將在全國范圍使用的汽車電子車牌，不但可以在車輛高速運(yùn)動(dòng)下完成流量和速度檢測(cè)，更可以完成身份識(shí)別、軌跡識(shí)別等，在獲得車輛行駛大數(shù)據(jù)外，還為未來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化出行調(diào)控奠定了基礎(chǔ)[4]。

2 城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展隱憂

圖1 交通系統(tǒng)構(gòu)成及與環(huán)境系統(tǒng)間的關(guān)系Fig.1 Components of transportation system and its relationship with environment system

自智能交通系統(tǒng)理論與技術(shù)引入以來，中國在這一領(lǐng)域已取得顯著成就。近些年，智能交通系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，投資額以年均25%以上的速度增長。2013—2015年，每年智能交通系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)407.99億元，500億元，659.6億元，增長率分別為28.5%，30%，31.92%[5]。以無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)輸服務(wù)等為代表的新興技術(shù)不僅受到資本市場(chǎng)的青睞，也成為許多地方政府規(guī)劃建設(shè)智能交通系統(tǒng)競(jìng)相追逐的重點(diǎn)和熱門方向。2015年更被稱為分享經(jīng)濟(jì)元年、無人駕駛汽車元年。

然而，以城市交通系統(tǒng)總體戰(zhàn)略大局觀冷靜審視，蒸蒸日上的局面背后則是前景迷蒙、隱憂猶存，令人不禁對(duì)城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展的方向產(chǎn)生一些疑問：迄今智能交通研發(fā)與應(yīng)用是否與城市交通發(fā)展模式契合？發(fā)展方向是否與城市交通可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方向完全一致？

2.1 智能交通未“智”在高端決策

《中國智能交通行業(yè)發(fā)展年鑒(2015)》以及政府文件中有關(guān)智能交通系統(tǒng)發(fā)展的評(píng)述，都表明智能交通系統(tǒng)應(yīng)用的主要方向集中在交通運(yùn)營管理、信息服務(wù)方面。而體現(xiàn)大數(shù)據(jù)價(jià)值與力量的戰(zhàn)略與規(guī)劃決策層面上的智能化應(yīng)用，卻鮮有成功案例。在“三系統(tǒng)、兩支撐”智能交通體系中[6]，有所建樹的也只是面向道路交通管理和出行在途誘導(dǎo)服務(wù)的智能運(yùn)行管理系統(tǒng)和智能運(yùn)輸服務(wù)系統(tǒng)，而真正面向交通與城市協(xié)調(diào)發(fā)展宏觀戰(zhàn)略與規(guī)劃智能化決策的高端智能決策支持系統(tǒng)則乏善可陳。當(dāng)前既存在混淆交通信息化與智能化，誤以信息化代替智能化的錯(cuò)誤傾向；也存在一味熱衷于單個(gè)子系統(tǒng)(例如道路、公共汽車運(yùn)行子系統(tǒng))個(gè)別服務(wù)范疇(運(yùn)行組織管理和出行在途信息服務(wù))的初級(jí)(低端)智能決策支持，而無意著眼于更為重要、也更為復(fù)雜的綜合交通大系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)智能干預(yù)理論技術(shù)體系建設(shè)的傾向。實(shí)現(xiàn)真正面向全體交通參與者，并基于對(duì)大系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境全因素交互作用機(jī)理的智能交通決策支持系統(tǒng)建設(shè)還任重而道遠(yuǎn)。

2.2 以治標(biāo)技術(shù)治本

長期以來，車聯(lián)網(wǎng)、車路協(xié)同系統(tǒng)以及無人駕駛一直是智能交通領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的主攻方向，政府與市場(chǎng)投入不斷升溫。然而這些研究方向的本質(zhì)都是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知復(fù)雜環(huán)境，獲取大數(shù)據(jù)的一種手段，旨在處理人(主要是機(jī)動(dòng)車使用者)—車(主要是小汽車)—路三者的協(xié)同關(guān)系。必須承認(rèn)這些新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于改善行駛安全、在特定時(shí)空范圍有條件地提升道路通行能力有一定作用。但是如果把它看作是平衡交通供需關(guān)系的有效工具，甚至是解決城市交通擁堵的治本之策，難免誤入與城市交通基本戰(zhàn)略原則相悖的歧途。

眾所周知，現(xiàn)代交通戰(zhàn)略以資源節(jié)約、環(huán)境友好和社會(huì)公平為基本原則，力主不斷擴(kuò)大集約化運(yùn)輸和綠色出行服務(wù)供給，改善人的生存活動(dòng)空間，提升城市運(yùn)轉(zhuǎn)活力(City Mobility)，而不是追隨個(gè)體機(jī)動(dòng)車無節(jié)制的交通需求、一味增加道路供給。城市運(yùn)轉(zhuǎn)活力絕不等同于道路機(jī)動(dòng)能力(Road Mobility)。即便僅就道路空間資源的合理利用和空間活動(dòng)保障而言，也并非只是處理機(jī)動(dòng)車道內(nèi)人—車—路的協(xié)同關(guān)系，而是要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地妥善處理道路及周邊范圍不同空間層次(空中、地面、地下)、不同交通方式(步行及自行車出行、多元化的公共客貨運(yùn)輸及個(gè)體機(jī)動(dòng)交通)的空間公平分享以及交互銜接關(guān)系。不僅如此，還要處理道路及周邊范圍交通與城市整體功能運(yùn)轉(zhuǎn)的協(xié)同保障關(guān)系。因此，車路協(xié)同系統(tǒng)不僅未考慮道路功能結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)改變對(duì)車輛駕駛?cè)诵袨?即實(shí)際需求)的反制作用效果，更忽視了其他非道路類的交通基礎(chǔ)設(shè)施配給結(jié)構(gòu)與分布對(duì)道路使用者的潛在影響。

當(dāng)斯定律(Downs Law)指出：“在政府對(duì)城市交通不進(jìn)行有效管制和控制的情況下，新建的道路設(shè)施會(huì)誘發(fā)新的交通量，而道路交通需求總是傾向于超過道路供給”[7]?？梢?，在城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展中，把技術(shù)與財(cái)力資源過分集中用于車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、車路協(xié)同等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)，確實(shí)值得商榷。

2.3 重技術(shù)研發(fā)，輕理論創(chuàng)新

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用被列入“十三五”時(shí)期規(guī)劃中，引發(fā)智能交通行業(yè)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)熱情，仿佛一夜之間依靠新的技術(shù)手段就可以解決城市交通面臨的種種窘境。

在此一定要避免否定理論作用的經(jīng)驗(yàn)主義。不要忘了不管數(shù)據(jù)的規(guī)模如何，大數(shù)據(jù)總會(huì)受制于自身的局限性和人的偏見。有人認(rèn)為采用大數(shù)據(jù)挖掘，不需要對(duì)數(shù)據(jù)提出任何問題，數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生知識(shí)。這種觀點(diǎn)非常不可取。無論是大數(shù)據(jù)技術(shù)，還是為智能交通系統(tǒng)研發(fā)的感知、仿真技術(shù)，都是對(duì)交通系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與基本方法的傳承、創(chuàng)新和應(yīng)用服務(wù)。大數(shù)據(jù)和“第四科學(xué)范式”的出現(xiàn)，并非一概否定傳統(tǒng)理論(例如，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)理、與外部環(huán)境的依存交互制約關(guān)系、需求二重性等)和傳統(tǒng)方法(例如，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的模型應(yīng)用)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)改變了數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，也改變了計(jì)算的內(nèi)涵，針對(duì)個(gè)人和群體行為研究的社會(huì)計(jì)算(social computing)和高頻度、高粒度的個(gè)人活動(dòng)與社會(huì)狀態(tài)記錄數(shù)據(jù)的獲取，無疑將大大拓寬交通研究的視野，必然引發(fā)交通戰(zhàn)略、規(guī)劃、決策理論上一系列的變革與創(chuàng)新。而目前在這方面的理論創(chuàng)新，特別是在交通與城市互動(dòng)關(guān)聯(lián)理論的創(chuàng)新上還處于空白狀態(tài)。

2.4 各自為政，未形成合力

目前，智能交通系統(tǒng)建設(shè)中各個(gè)子系統(tǒng)多采取分而處之的策略。例如，智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)與公共汽車智能運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)通常是兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，并未統(tǒng)籌融合。表面原因是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理存在一定困難，數(shù)據(jù)共享與公開受到政策掣肘。但更深層的原因是對(duì)城市交通系統(tǒng)內(nèi)在的依存與互動(dòng)關(guān)聯(lián)性認(rèn)識(shí)不足，沒有借助大數(shù)據(jù)量化手段探究各交通子系統(tǒng)內(nèi)部之間的相關(guān)關(guān)系及影響因素。也正是基于此，智能交通系統(tǒng)處理城市交通供給與需求平衡關(guān)系還只局限于對(duì)交通子系統(tǒng)各自運(yùn)行狀態(tài)的干預(yù)，并未進(jìn)行有機(jī)融合、建立反饋控制、形成治理合力。

3 智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向

大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能交通系統(tǒng)建設(shè)面臨的種種隱憂源于在技術(shù)變革與傳統(tǒng)思維碰撞的過程中，對(duì)新技術(shù)產(chǎn)生盲目崇拜，以至于對(duì)經(jīng)典理論方法的價(jià)值產(chǎn)生疑惑，陷入“大數(shù)據(jù)時(shí)代，理論已終結(jié)”的認(rèn)知誤區(qū)，迷失發(fā)展方向。大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究是第三研究范式還是第四研究范式姑且不論，它本質(zhì)上主要研究事物相關(guān)關(guān)系和總體態(tài)勢(shì)，但并非完全放棄對(duì)因果關(guān)系的探求和對(duì)事物演變機(jī)理的分析，不能改變和顛覆現(xiàn)有對(duì)于城市交通屬性的基本認(rèn)識(shí)，更不能背離城市交通發(fā)展戰(zhàn)略方向。因此，城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展必須服從城市交通發(fā)展戰(zhàn)略的需要。

3.1 城市交通發(fā)展戰(zhàn)略著眼點(diǎn)

城市交通發(fā)展戰(zhàn)略主要著眼于交通發(fā)展模式，即如何處理好幾大關(guān)系：系統(tǒng)外延擴(kuò)充與內(nèi)涵改造的關(guān)系；交通與土地使用、空間布局的協(xié)調(diào)關(guān)系；交通供給規(guī)模與城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的適配關(guān)系；交通發(fā)展與城市環(huán)境、資源的協(xié)調(diào)關(guān)系。同時(shí)，把交通結(jié)構(gòu)和城市空間布局兩大結(jié)構(gòu)調(diào)整作為實(shí)施城市交通發(fā)展戰(zhàn)略的基本途徑。

在制定城市交通發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)針對(duì)交通系統(tǒng)服務(wù)的開放性和系統(tǒng)介入的隨機(jī)性，首先要考慮解決信息不對(duì)稱問題，保障參與者行為決策的正確性。針對(duì)交通系統(tǒng)的內(nèi)在交互制約性，要以系統(tǒng)的整體協(xié)同效應(yīng)為著眼點(diǎn)。而針對(duì)系統(tǒng)與外部環(huán)境的交互性，要以交通、城市功能配置、城市空間三者的相互依存關(guān)系為著眼點(diǎn)。針對(duì)交通需求二重性(隨機(jī)性與可控性)，著眼于交通結(jié)構(gòu)合宜性及“頭尾并重”的需求管理體系(對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的交通需求實(shí)行“尾部”控制，對(duì)交通需求的源頭實(shí)行宏觀調(diào)控)[8]。

3.2 城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向

城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展必須服從于城市交通系統(tǒng)的整體發(fā)展戰(zhàn)略。在智能交通系統(tǒng)建設(shè)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是頂層設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)是解決系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)、方向、任務(wù)的問題。因此智能交通系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)必須與城市交通系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略相一致，即智能交通系統(tǒng)發(fā)展的目標(biāo)、方向、任務(wù)符合城市交通系統(tǒng)的需求。

城市進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能交通系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)應(yīng)是充分利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，以全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算、集成應(yīng)用與人工智能應(yīng)用為支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通與城市發(fā)展的智能化協(xié)同，對(duì)人的各類個(gè)性化活動(dòng)與物流需求做出智能響應(yīng)、實(shí)現(xiàn)城市智慧管理和運(yùn)行、保障城市的可持續(xù)發(fā)展。

理論與技術(shù)創(chuàng)新的主要著眼點(diǎn)應(yīng)該置于：各類交通參與者(戰(zhàn)略—政策—規(guī)劃—建設(shè)決策者、系統(tǒng)運(yùn)行管理者、系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象)行為主體個(gè)性特征及空間環(huán)境適應(yīng)性的研究；交通運(yùn)行環(huán)境與城市空間環(huán)境的關(guān)聯(lián)適配關(guān)系研究。

4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能交通建設(shè)任務(wù)

4.1 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)跟蹤評(píng)估判別

大數(shù)據(jù)具備高頻率特性，這使得解決城市交通系統(tǒng)中所有參與者行為決策正確性的問題成為可能。眾所周知，要解決此問題必須建立在對(duì)城市系統(tǒng)的認(rèn)知和判斷實(shí)時(shí)且時(shí)空連續(xù)的基礎(chǔ)之上，既要有歷史數(shù)據(jù)還要有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，這種認(rèn)知既關(guān)注交通系統(tǒng)自身各組成子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行態(tài)勢(shì)，也同時(shí)關(guān)注交通大系統(tǒng)外部環(huán)境狀態(tài)與變化趨勢(shì)。

1）交通系統(tǒng)外部環(huán)境動(dòng)態(tài)演進(jìn)趨勢(shì)自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)。

利用空、天、地一體化的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)手段，對(duì)城市交通系統(tǒng)外部環(huán)境(例如，城市空間拓展與土地利用、人口與就業(yè)分布、資源與環(huán)境容量等)與城市交通系統(tǒng)之間長期相互影響的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2）基于個(gè)體行為差異識(shí)別的需求子系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)與演變趨勢(shì)的連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式往往通過出行抽樣調(diào)查，分析方法是抽樣采集、建立模型、修正模型。而大數(shù)據(jù)是通過全樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析提取敏感因素，再根據(jù)敏感因素建模。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)具備探究不同個(gè)體活動(dòng)差異性規(guī)律的條件。例如擺脫基于傳統(tǒng)四階段法分析的約束，建立一套以多源異構(gòu)全時(shí)空數(shù)據(jù)采集及行為決策關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的可伸縮模型體系，揭示各類活動(dòng)行為決策因素及量化的關(guān)聯(lián)性規(guī)律。

3）各類服務(wù)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)是大數(shù)據(jù)之源，不斷向交通大數(shù)據(jù)層匯聚數(shù)據(jù)。通過挖掘這些大數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)城市交通各子系統(tǒng)(例如道路系統(tǒng)、停車系統(tǒng)、軌道交通系統(tǒng)等)的需求(負(fù)荷)時(shí)空分布特征，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)運(yùn)行狀況及服務(wù)水平，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擁堵點(diǎn)段聚集與消散的動(dòng)態(tài)變化。

4.2 基于人機(jī)交互的系統(tǒng)診斷

針對(duì)城市交通系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間交互制約性，通過大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合處理分析，在人機(jī)交互的模式下實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)中各子系統(tǒng)智能化交互和基于系統(tǒng)整體的協(xié)同一致。針對(duì)城市交通系統(tǒng)與外部環(huán)境的互動(dòng)關(guān)聯(lián)性，通過大數(shù)據(jù)的量化手段，準(zhǔn)確把握城市交通、城市空間、城市功能配置三者之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，并通過人機(jī)交互的模式，實(shí)現(xiàn)這些互為因果的復(fù)雜關(guān)系的可視化。

1）交通需求演變與城市發(fā)展互動(dòng)關(guān)聯(lián)性識(shí)別。

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐，智能交通系統(tǒng)可以對(duì)不同時(shí)期、不同交通供給方式對(duì)城市空間布局演變態(tài)勢(shì)的影響進(jìn)行評(píng)估；對(duì)城市通勤圈擴(kuò)展態(tài)勢(shì)及關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行相關(guān)性分析；對(duì)交通投資規(guī)模與城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析。

2）各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)交互作用關(guān)聯(lián)性識(shí)別。

以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，智能交通系統(tǒng)要著力解決各子系運(yùn)行狀態(tài)之間相互關(guān)聯(lián)的分析處理。例如對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施功能級(jí)配結(jié)構(gòu)與客貨運(yùn)輸(含無組織的個(gè)體出行)方式結(jié)構(gòu)關(guān)系的分析；對(duì)動(dòng)態(tài)交通與靜態(tài)交通之間的相關(guān)性量化分析；不同運(yùn)輸子系統(tǒng)之間的交互影響；中心城—市域—都市圈—大區(qū)域各層次綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)間的交互作用與關(guān)聯(lián)性分析等。

3）系統(tǒng)運(yùn)行波動(dòng)與故障(突發(fā)事件)自動(dòng)檢測(cè)與診斷。

通過大數(shù)據(jù)提取城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)敏感因素，例如道路功能級(jí)配結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交通組織方案、交通管制及意外事件，并對(duì)這些因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行量化分析，在出現(xiàn)系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)及時(shí)自檢測(cè)并給出診斷結(jié)果。

4.3 戰(zhàn)略、規(guī)劃、政策、實(shí)施方案決策支持

實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷、時(shí)空無空白的監(jiān)測(cè)，為精準(zhǔn)診斷提供技術(shù)支持；實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的精確診斷，為精準(zhǔn)治理(資源利用和資源開發(fā))提供技術(shù)支持。最終在大數(shù)據(jù)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自學(xué)習(xí)功能，以人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)干預(yù)者決策行為智能化。

1）對(duì)既往交通發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃、政策或某項(xiàng)具體對(duì)策方案的實(shí)施效果跟蹤評(píng)估和滾動(dòng)修正、完善。

以前只能通過交通調(diào)查或者傳統(tǒng)交通分析方法去評(píng)估交通政策、規(guī)劃的實(shí)施效果，不但實(shí)時(shí)性差，結(jié)果也不準(zhǔn)確。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)通過新型交通仿真系統(tǒng)檢驗(yàn)交通戰(zhàn)略、政策、規(guī)劃、運(yùn)行保障實(shí)施效果，并對(duì)政策、規(guī)劃、戰(zhàn)略的科學(xué)性和執(zhí)行力做出有針對(duì)性的意見反饋，反饋結(jié)果再次輸入到系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，如此往復(fù)滾動(dòng)修正直至最終完善。

2）基于需求自動(dòng)反饋的交通對(duì)策方案實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)響應(yīng)。

交通需求管理與道路交通管理及交通綜合運(yùn)輸管理有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)雙向管理。通過大數(shù)據(jù)可以精確反映交通需求二重性動(dòng)態(tài)變化。例如，通過智能交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施供給方案生成和優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定價(jià)等智能技術(shù)的需求管理和訂制服務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)行方案實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整等。

4.4 智能服務(wù)誘導(dǎo)與主動(dòng)式安全保障

大數(shù)據(jù)時(shí)代可以精準(zhǔn)分析運(yùn)輸服務(wù)對(duì)象的偏好和需求，利用超級(jí)運(yùn)算能力為其提供智能的一站式“套餐”運(yùn)輸服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)多模式運(yùn)輸?shù)臒o縫銜接。貨運(yùn)配送向無人化和實(shí)時(shí)響應(yīng)方向發(fā)展，主動(dòng)式安全保障成為運(yùn)輸服務(wù)的標(biāo)配。

1）新型一站式“套餐”交通服務(wù)。

為交通使用者提供一個(gè)面向不同交通服務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，通過整合各種服務(wù)系統(tǒng)資源，整合運(yùn)營服務(wù)信息，為出行者提供個(gè)性化的多方式一站式運(yùn)輸服務(wù)，滿足人們多層次、差異化的服務(wù)需求。例如，通過一個(gè)統(tǒng)一的入口實(shí)現(xiàn)出租汽車、公共交通、公共自行車統(tǒng)一付費(fèi)、聯(lián)乘安排，計(jì)算一次出行碳排放，鼓勵(lì)減碳出行組合等。

2）智能物流配送系統(tǒng)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，不只限于配載信息服務(wù)與運(yùn)輸組織調(diào)度智能化，而是以個(gè)體行為為對(duì)象，更多關(guān)注物流配送需求實(shí)時(shí)響應(yīng)和無人自動(dòng)配送等新型系統(tǒng)的研發(fā)。例如，著名的7-11便利店在美國與無人機(jī)快遞服務(wù)公司合作，通過GPS數(shù)據(jù)與客戶訂單信息相融合，利用無人機(jī)將食品及藥品配送到客戶手中，至今已經(jīng)成功完成77次[9]。

3）主動(dòng)安全保障。

除了基于車路協(xié)同技術(shù)和無人駕駛技術(shù)的個(gè)體道路機(jī)動(dòng)出行服務(wù)系統(tǒng)之外，要重點(diǎn)關(guān)注集約化大眾運(yùn)輸服務(wù)，特別是軌道交通運(yùn)行安全保障以及貨運(yùn)主動(dòng)安全保障技術(shù)和系統(tǒng)。

5 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能交通的發(fā)展并非一概否定傳統(tǒng)理論和傳統(tǒng)方法。應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)城市交通的基本屬性，秉持城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展必須服從城市交通發(fā)展戰(zhàn)略需要的理念，把握正確發(fā)展方向，充分利用大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)和計(jì)算變革，對(duì)交通參與者行為主體個(gè)性特征及空間環(huán)境適應(yīng)性、交通運(yùn)行環(huán)境與城市空間環(huán)境的關(guān)聯(lián)適配性等開展深入研究，并以此為基礎(chǔ)建設(shè)基于人機(jī)交互、全面診斷和高端智慧決策的智能交通系統(tǒng)。

致謝感謝北京交通發(fā)展研究院全永燊教授在本文撰寫過程中給予的悉心指導(dǎo)和斧正。

[1]潘柱廷，程學(xué)旗，袁曉如，周濤，靳小龍.CCF大專委2016年大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)：解讀和行動(dòng)建議[J].大數(shù)據(jù)，2016，2(1)：105-113.Pan Zhuting,Cheng Xueqi,Yuan Xiaoru,Zhou Tao,Jin Xiaolong.Developing Trend Forecasting of Big Data in 2016 from CCF TFBD:Interpretation and Proposals[J].Big Data,2016,2(1):105-113.

[2]中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心.第39次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告[R].北京：中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心，2016.

[3]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.工業(yè)和信息化部關(guān)于電信服務(wù)質(zhì)量的通稿(2016年1號(hào))(工信部信管函(2016)37號(hào))[EB/OL].2016[2016-12-10].http://www.miit.gov.cn/n1146285/n11 46352/n3054355/n3057709/n4704651/c5146097/content.html.

[4]劉燦.對(duì)于推行電子車牌對(duì)交通的影響的研究[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2015(1)：57.

[5]中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng).2016年中國智能交通行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告[R].北京：中國產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，2016.

[6]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).國家發(fā)展改革委員會(huì)交通運(yùn)輸部關(guān)于印發(fā)《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進(jìn)智能交通發(fā)展的實(shí)施方案》的通知(發(fā)改基礎(chǔ)[2016]1681號(hào))[EB/OL].2016[2016-12-10].http://www.ndrc.gov.cn/gzdt/201608/t20160805_814075.html.

[7]Downs.Stuck in Traffic:Coping with Peak-Hour Traffic Congestion[R].Washington DC:The Brookings Institution,1992.

[8]全永燊，潘昭宇.建國60周年城市交通規(guī)劃發(fā)展回顧與展望[J].城市交通，2009，7(5)：1-7.Quan Yongshen,Pan Zhaoyu.Development of Urban Transportation Planning:Looks Back&Ahead at 60th Anniversary of P.R.China[J].Urban Transport of China,2009,7(5):1-7.

[9]張帆.7-11便利店在美國用無人機(jī)送了77筆外賣[EB/OL].2016[2016-12-30].http://tech.sina.com.cn/i/2016-12-21/doc-ifxytqax6920126.shtml.

Developing Trend of Intelligent Transportation Systems in the Era of Big Data

Wen Huimin,Quan Yuxiang,Sun Jianping
(Beijing Transport Institute,Beijing Key Laboratory of Urban Transport Simulation and Decision Making Support,Beijing International Science and Technology Cooperation Base of Urban Transport,Beijing 100073,China)

With the advent of big data era,new technology and new ideas will certainly lead to a number of significant changes in urban transportation system,especially for Intelligent Transportation Systems(ITS).Focusing on the characteristics of transportation system and transportation big data,the concepts and strategies of urban transportation development,the paper discusses several potential and noticeable problems such as lack of high-level decision-making support system,overgeneralization of internet vehicle technology,insufficient innovations in transportation theory,ITS system construction without integration,and etc.The paper points out that ITS development should be line with urban development strategies and take a full advantage of big data technology.Finally,the paper outlines the development directions and key tasks in ITS development.

Intelligent Transportation Systems;big data;developing trend;internet

1672-5328（2017）05-0020-06

U491

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0504

2016-12-18

科技北京百名領(lǐng)軍人才培養(yǎng)工程“交通特征挖掘團(tuán)隊(duì)”(Z161100004916021)、北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“基于偽碼信令數(shù)據(jù)的京津冀出行分析關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)”(Z161100005116006)、北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“北京市路況信息融合與統(tǒng)一發(fā)布示范平臺(tái)”(Z161100001116094)

溫慧敏(1974—)，女，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，副院長，主要研究方向：交通規(guī)劃、智能交通。E-mail:wenhm@bjtrc.org.cn