大數(shù)據(jù)應(yīng)用智能交通綜合治理

孫群

【摘 要】大數(shù)據(jù)應(yīng)用智能交通綜合治理模式研究，采用數(shù)據(jù)采集手段、綜合數(shù)據(jù)處理方法，提出構(gòu)建面向城市的智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)理念。研究?jī)?nèi)容包括：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集，云計(jì)算環(huán)境下大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及管理，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及城市交通數(shù)據(jù)分析等。研究成果主要服務(wù)于政府、交通企業(yè)和社會(huì)公眾，可以為政府和企業(yè)提供決策支持，為公眾提供交通服務(wù)，并能夠依靠平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)急指揮，為城市交通安全監(jiān)管和應(yīng)急決策提供有力保障。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)應(yīng)用；智能交通

中圖分類號(hào)： U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）28-0171-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.078

近年來(lái)我國(guó)城市交通擁堵日益嚴(yán)重且持續(xù)擴(kuò)大，現(xiàn)有交通系統(tǒng)管控功能急需提升，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System，簡(jiǎn)稱ITS）應(yīng)運(yùn)而生。智能交通研究的核心，是針對(duì)日益嚴(yán)重的城市道路交通擁堵壓力，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)與信息相關(guān)技術(shù)，對(duì)城市道路交通管理網(wǎng)絡(luò)與管理技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，提升城市道路使用效率，有效緩解道路交通擁堵情況，實(shí)現(xiàn)車輛順暢同行。

1 我國(guó)城市交通問(wèn)題與破解

1.1 我國(guó)城市交通問(wèn)題

我國(guó)城市化、汽車化、信息化發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但城市化的高速發(fā)展、 流動(dòng)人口的大量涌入、機(jī)動(dòng)車輛的爆炸性遞增，使中國(guó)城市交通問(wèn)題在短短十幾年內(nèi)從無(wú)到有，日趨嚴(yán)重。我國(guó)城市交通問(wèn)題包括：（1）城區(qū)道路車輛行駛狀況較差，擁堵嚴(yán)重。（2）公共交通工具占比較低，數(shù)量結(jié)構(gòu)比例不合理，公共交通建設(shè)長(zhǎng)期處于緩滯狀態(tài)。（3）城市交通管理方式落后，智能化水平低。（4）城市交通缺乏整體統(tǒng)籌規(guī)劃，應(yīng)急性管控與建設(shè)成為常態(tài)。

1.2 能交通有效破解城市交通難題

智能交通系統(tǒng)通過(guò)信息、通信、控制、傳感、計(jì)算器等技術(shù)和系統(tǒng)綜合應(yīng)用，建立城區(qū)一體化綜合智能交通體系，實(shí)現(xiàn)道路、行人、車輛協(xié)調(diào)發(fā)展的智能生態(tài)系統(tǒng)，有效滿足城市道路高速發(fā)展的需求。智能交通主要有七大部分構(gòu)成，如圖所示：

2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用智能交通綜合治理模式

2.1 綜合治理模式目標(biāo)

建立基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用智能交通綜合治理模式，構(gòu)建智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，給智能交通系統(tǒng)注入新的技術(shù)內(nèi)涵，同時(shí)對(duì)智能交通系統(tǒng)的模式、理念帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。綜合治理模式目標(biāo)為：

（1）構(gòu)建一體化綜合感知網(wǎng)。構(gòu)建智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)城市道路交通數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，使城市道路交通數(shù)據(jù)有效互聯(lián)互通，交通狀況實(shí)時(shí)綜合感知，消除既有信息孤島，建立高效智能交通網(wǎng)絡(luò)。

（2）實(shí)現(xiàn)城市道路問(wèn)題預(yù)警與智能引導(dǎo)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析城市道路交通問(wèn)題，預(yù)知交通發(fā)展趨勢(shì)，提前預(yù)警問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)智能方案引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)城市道路交通擁堵前置化管理。

（3）為城市居民提供個(gè)性化智能服務(wù)。有效推進(jìn)個(gè)性化的移動(dòng)服務(wù)發(fā)展，讓民眾隨時(shí)隨地享受到交通信息智能服務(wù)帶來(lái)的生活便利。

2.2 綜合治理模式架構(gòu)

2.2.1 總體架構(gòu)

該模式具有城市交通信息綜合管理、城市交通事務(wù)綜合管理、城市交通管理輔助決策、城市緊急交通事件快速反應(yīng)等主要功能。通過(guò)構(gòu)建智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)，連接城市智能交通監(jiān)控和管理各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，從多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中收集和傳送交通信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和發(fā)出控制指令。通過(guò)城市交通管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的交通監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或管理運(yùn)作計(jì)劃進(jìn)行集成、優(yōu)化、分析、存儲(chǔ)和應(yīng)用。通過(guò)GIS地理信息展示，實(shí)現(xiàn)城市道路交通的可視化監(jiān)控與管理。平臺(tái)提供專家級(jí)的突發(fā)交通事故的處理預(yù)案，提供及時(shí)的道路交通狀況分析，預(yù)測(cè)該事故的影響范圍和道路阻塞的嚴(yán)重程度，提供適當(dāng)?shù)慕煌☉?yīng)變和疏導(dǎo)交通的方案及解決措施，通過(guò)城區(qū)一體化官網(wǎng)進(jìn)行交通事故信息發(fā)布?？傮w框架如圖2所示：

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

城市道路交通數(shù)據(jù)量大，諸多交通設(shè)施作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源時(shí)刻都在產(chǎn)生龐大交通數(shù)據(jù)，且如此巨大的交通時(shí)效信息需要不間斷進(jìn)行處理，智能分析并實(shí)現(xiàn)問(wèn)題預(yù)警預(yù)報(bào)，具體處理方案如下：

（1）根據(jù)交通管控需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分篩選，對(duì)其中需要實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳實(shí)時(shí)處理，而對(duì)非實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)則可采用集中批處理方式，以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（2）根據(jù)數(shù)據(jù)特性進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，針對(duì)不同特性的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)異構(gòu)傳輸與同步層。

（3）大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)交通數(shù)據(jù)處理的核心層為數(shù)據(jù)處理層，不僅需要處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)需要對(duì)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理，生成歷史數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。其計(jì)算框架為：生態(tài)Hadoop系統(tǒng)計(jì)算與Storm實(shí)時(shí)計(jì)算。無(wú)論是實(shí)時(shí)計(jì)算框架和非實(shí)時(shí)計(jì)算框架，各自獨(dú)立承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)，由Mesos集群管理器管理。

（4）數(shù)據(jù)處理的臨時(shí)結(jié)果和最終結(jié)果都需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)分為關(guān)系型和非關(guān)系型兩種，以適應(yīng)數(shù)據(jù)的不同類型。

（5）為屏蔽異構(gòu)存儲(chǔ)邏輯以及對(duì)Impala，Hive等組件使用進(jìn)行封裝，在存儲(chǔ)層之下設(shè)計(jì)了對(duì)外接口層，以方便開發(fā)人員進(jìn)行統(tǒng)一接口操作，提高系統(tǒng)開放性與共享性。

（6）對(duì)交通數(shù)據(jù)的應(yīng)用拓展，如預(yù)警預(yù)案、智能引導(dǎo)等，均統(tǒng)一設(shè)置在系統(tǒng)應(yīng)用層。

2.3 綜合治理模式平臺(tái)

平臺(tái)具體分為三個(gè)部分，數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析挖掘系統(tǒng)、智慧交通應(yīng)用服務(wù)集。

2.3.1 數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)城市道路交通數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理，不同交通數(shù)據(jù)滿足分別不同使用需求。如：交通監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)道路與車輛行駛等狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，是城市道路交通管理的重要數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)量龐大；道路交通流數(shù)據(jù)是對(duì)道路交通負(fù)載信息進(jìn)行跟蹤管理的數(shù)據(jù)，而道路交通負(fù)載信息隨著交通高峰與波谷等不同時(shí)段進(jìn)行波動(dòng)變化，需要高并發(fā)支持；道路交通信息發(fā)布數(shù)據(jù)是為滿足城市居民出行要求而提供的服務(wù)數(shù)據(jù)，同時(shí)也是進(jìn)行交通前置化管理實(shí)現(xiàn)智能疏導(dǎo)的有效工具，具有高時(shí)效性、高準(zhǔn)確性特點(diǎn)，以及高個(gè)性化需求的特點(diǎn)，為民眾提供高品質(zhì)、高安全、保暢通的服務(wù)是ITS的主要功能。

2.3.2 數(shù)據(jù)分析挖掘系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析挖掘系統(tǒng)是根據(jù)城市道路交通系統(tǒng)中交通監(jiān)控、預(yù)警預(yù)案等分析需求，對(duì)采集與傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與建模分析，特別是道路交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理和分析，及時(shí)呈現(xiàn)城市道路交通現(xiàn)況，并據(jù)此生成預(yù)警預(yù)案智能引導(dǎo)等交通管控行為。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面采用行列混合存儲(chǔ)、高效壓縮技術(shù)把海量數(shù)據(jù)復(fù)制分布存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行并行處理，同時(shí)采用內(nèi)存計(jì)算技術(shù)將需要實(shí)時(shí)處理的高效壓縮的優(yōu)化數(shù)據(jù)上載到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中，并把大數(shù)據(jù)量和計(jì)算量分散到不同處理器上，滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理的需要，同時(shí)保證任何節(jié)點(diǎn)宕機(jī)都不影響數(shù)據(jù)的完整性和業(yè)務(wù)的連續(xù)性。建立數(shù)據(jù)分析與挖掘模式庫(kù)和領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)，使用相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)，使用最優(yōu)的挖掘算法對(duì)城市交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘。

2.3.3 智慧交通應(yīng)用服務(wù)集

以城市交通大數(shù)據(jù)分析挖掘?yàn)榛A(chǔ)，為政府、交通企業(yè)、公眾用戶提供各類應(yīng)用服務(wù)。

（1）智能交通管理系統(tǒng)

系統(tǒng)通過(guò)道路預(yù)埋與輻射檢測(cè)器采集城市道路交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)城區(qū)道路交通效率、暢通性能、通行速度、延遲時(shí)間等信息進(jìn)行城市交通大數(shù)據(jù)挖掘分析計(jì)算，平衡城市各道路綜合交通負(fù)載，通過(guò)智能引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)城市綠波交通。

（2）智能信息服務(wù)系統(tǒng)

智能交通信息服務(wù)是利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)滿足個(gè)性化的交通出行信息需求的一種新型的服務(wù)業(yè)務(wù)，主要包括交通路況信息、城市指路信息、公交線路信息、交通管制信息、車輛違法記錄信息等。

（3）智能公交管理系統(tǒng)

智能公交管理系統(tǒng)由公交調(diào)度子系統(tǒng)、車輛監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)等組成。其綜合利用北斗/GPS技術(shù)與電子地圖、移動(dòng)感知等現(xiàn)代化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共交通運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)時(shí)、實(shí)地、時(shí)效跟蹤，預(yù)測(cè)公眾使用需求進(jìn)行智能調(diào)度平衡負(fù)載。良好的公共交通，不僅可以為公眾出行提供便利，同時(shí)可以有效分擔(dān)城市道路交通壓力，建立綠色、環(huán)保的交通體系。

（4）應(yīng)急事件處理服務(wù)系統(tǒng)

為了提高交通應(yīng)急處理能力、預(yù)防和處置交通突發(fā)事件的能力，建立面向城市的以智慧交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)為中心的統(tǒng)一指揮、分級(jí)負(fù)責(zé)、反映靈敏、保障有力的交通突發(fā)事件應(yīng)急體系。實(shí)現(xiàn)以智慧平臺(tái)為中心的資源共享、建立統(tǒng)一的報(bào)警號(hào)碼臺(tái)、建立以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)和指揮體制，為應(yīng)急決策提供必要和及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周翼華，俞曉.大數(shù)據(jù)時(shí)代下的智能交通[J].現(xiàn)代信息科技，2018（05）.

[2]邱衛(wèi)云.智能交通大數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)技術(shù)[J].中國(guó)交通信息化，2013（10）.

[3]季振東.大數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用研究[J].硅谷，2015（01）.

[4]楊正.基于大數(shù)據(jù)架構(gòu)的智能交通解決方案[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（10）.

[5]葉亮.“大數(shù)據(jù)”背景下我國(guó)交通數(shù)據(jù)管理應(yīng)用的轉(zhuǎn)型與發(fā)展[J].交通與運(yùn)輸（學(xué)術(shù)版），2013（12）.