大數(shù)據(jù)在高速公路中的應用研究

曹鑫勝，韓一德

(1.山西省交通信息通信公司，山西 太原 030006；2.青海省高等級公路建設管理局，青海 西寧 810008)

1 大數(shù)據(jù)概念

1.1 大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)(BigData)從提出起來，有很多的解釋，但都不夠完美，筆者以為從技術上講，大數(shù)據(jù)指的是一種分布式的技術，是指在傳統(tǒng)的單臺計算機無法處理的計算任務時，采用的一種多臺計算機協(xié)作處理的新技術，使得其計算的數(shù)據(jù)可以無限“大”；從應用上講，大數(shù)據(jù)是指在傳統(tǒng)的解決方案無法達到的數(shù)據(jù)分析結果情況下，通過更多的數(shù)據(jù)的匯聚和融合，使得能完成以前無法完成的數(shù)據(jù)處理任務。在高速公路領域，大數(shù)據(jù)表現(xiàn)出大容量(實時的視頻數(shù)據(jù))、多種數(shù)據(jù)(結構化的和非結構化)、快速讀取(前端大量的感應器，比如車道線圈、VD、VVD設備)、價值密度低等“4 V”特點[1]。

1.2 大數(shù)據(jù)應用現(xiàn)狀

隨著智能交通系統(tǒng)(ITS)的廣泛利用，交通三要素(人流、車輛、道路)連續(xù)不斷采集的多源交通數(shù)據(jù)流產生了海量的交通數(shù)據(jù)，具有典型的“4 V”特性：大容量、多樣性、高速度，也具有價值、復雜性的特點，屬于名符其實的交通“大數(shù)據(jù)”[2]。

由于進行智能交通系統(tǒng)建設的各政府和企業(yè)在進行系統(tǒng)建設的過程中，都是逐步和逐個進行信息系統(tǒng)建設的，使得各個系統(tǒng)相互獨立產生一個個的數(shù)據(jù)孤島[3]，如何將這些體量不一、結構不同的數(shù)據(jù)進行高效地匯集和融合，是進行大數(shù)據(jù)分析的基本前提，因此需要建立一個能夠將多個交通信息系統(tǒng)進行匯集和融通的大數(shù)據(jù)平臺，成為當務之急。

大數(shù)據(jù)平臺的建設是每個大數(shù)據(jù)項目面臨的重要課題。在國內，百分點是一家專門從事企業(yè)大數(shù)據(jù)分析和應用的互聯(lián)網企業(yè)，它基于開源的hadoop技術，開發(fā)出一套進行大數(shù)據(jù)匯集和融通的大數(shù)據(jù)平臺，該平臺可以有效地進行互聯(lián)網電商數(shù)據(jù)的整合，并成功地應用于國內某知名企業(yè)的大數(shù)據(jù)分析平臺上。

在美國，Inrix是一款基于大數(shù)據(jù)技術，致力于為全球交通問題帶來智能數(shù)據(jù)和先進的分析方法的交通智能化平臺。在這個平臺上，匯集了來自政府、企業(yè)和個人的不同的數(shù)據(jù)，也融合了不同業(yè)務系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)，形成一個開放的大數(shù)據(jù)平臺，全球32個國家的企業(yè)提供了服務。Inrix可以為用戶清晰地標識出附近的道路狀況，使用綠、黃、紅三種顏色顯示出附近的事故和施工路段情況，使用戶能夠提前選擇更加通暢的道路通行。

Inrix交通智能平臺收錄了影響每條具體路線的交通影響因素，比如日歷、季節(jié)、節(jié)假日、當前和未來天氣數(shù)據(jù)、交通事故以及道路建設情況，甚至還有學?；顒?、運動會、音樂會等信息，這些都能讓Inrix在基于當前和未來的動態(tài)基礎上更好地預測路況信息，幫助司機節(jié)省時間、汽油和避免不必要的延誤。

在國內，千方科技與世紀高通是交通信息服務的領先者[4]。千方科技是智能交通大數(shù)據(jù)領軍者，其優(yōu)勢在于依托現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集體系,數(shù)據(jù)來源豐富，可提供的成熟數(shù)據(jù)基數(shù)大、精準度高,數(shù)據(jù)常年供應百度地圖、微信路況等。千方業(yè)務分為三個市場：面向城市交通信息化、面向高速公路信息化、面向公眾的交通信息服務。

北京世紀高通科技有限公司是中國領先的出行信息服務提供商，以“提供高效的出行信息服務，讓人們的出行更便捷”為使命[5]。2008年最早實現(xiàn)全國商用服務，擁有來自互聯(lián)網、企業(yè)、行業(yè)的海量多源數(shù)據(jù)，構建全國最大的實時交通信息服務中心及交通大數(shù)據(jù)分析平臺，為公眾提供優(yōu)質的交通信息服務。

這兩家的交通信息服務，數(shù)據(jù)來源都是主要基于浮動車，在市內交通領域處于領導地位。而在高速交通領域，由于數(shù)據(jù)源比較單一，其準確性和實時性有一定差距。

2 大數(shù)據(jù)在高速公路中應用的總體思想

經過調研和對現(xiàn)有問題的分析，并參照國內外建設大數(shù)據(jù)項目的成功經驗，我們總結出建設智慧高速大數(shù)據(jù)平臺的總體思路：聚-通-用。

2.1 “聚”即“匯聚”

經過多年的努力，集團的信息化水平達到了一定的水平，并且積累了一定規(guī)模的數(shù)據(jù)。但是，大量的業(yè)務數(shù)據(jù)還是分散于各業(yè)務系統(tǒng)中，集團內部的“數(shù)據(jù)壁壘”和“信息孤島”現(xiàn)象普遍。因此，大數(shù)據(jù)建設的第一步是“匯聚”，把分散在各個業(yè)務系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到一個平臺上，以此奠定數(shù)據(jù)應用的基礎。

2.2 “通”即“融通”

不可否認，集團積累的各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)雖然數(shù)量巨大，但是數(shù)據(jù)本身的質量并不是太高。在我們的業(yè)務調研中，無論是一線的操作員、業(yè)務分析員還是集團的管理人員，對此都頗有怨言。全程監(jiān)控中的事件報警器重復發(fā)送同一事件信息；微波車檢器對一些特殊情況(特殊情況下的慢車或者擁堵情況)無法給出準確判斷；收費系統(tǒng)中沒有客/貨車區(qū)分的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)統(tǒng)計時無法給出客/貨車的準確統(tǒng)計等。

但是，當我們把各個業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)“匯聚”到一個統(tǒng)一平臺后，即可利用來自多個業(yè)務系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)進行交叉比對、互相校驗，從而大大提高數(shù)據(jù)的準確性。單一事件報警器可能出現(xiàn)信息不準，但如果結合全程監(jiān)控的視頻數(shù)據(jù)，即可大幅降低有關事件的誤報率。單個微波車檢器的交調數(shù)據(jù)不可靠，但是把沿途多個微波車檢器的數(shù)據(jù)串起來，再結合視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，就可以對當?shù)氐膶崟r交通情況有個直觀、準確的把握。

2.3 “用”即“應用”

有了可以信賴的數(shù)據(jù)質量為基礎，我們將分階段、分優(yōu)先級在大數(shù)據(jù)平臺上開發(fā)各種智能交通應用，為集團的分公司和管理部門提供日常運營和管理的數(shù)據(jù)基礎；為相關的政府部門提供統(tǒng)一規(guī)劃和決策的有力支持；為需要及時的交通信息的企業(yè)提供交通信息服務，降低交通運輸成本，減少擁堵造成的環(huán)境污染；為每天都離不開交通出行的廣大人民群眾出行提供及時準確的出行建議，方便大家的日常生活。

3 大數(shù)據(jù)在高速公路中應用的場景分析

高速公路的應用有很多，但需要使用大數(shù)據(jù)技術的應用不多，筆者以為可以在實際中應用的大數(shù)據(jù)應用有如下幾個：

1) 偷逃費現(xiàn)象。偷逃費現(xiàn)象每年都給高速公路的運營帶來巨大損失，逃費現(xiàn)象給高速公路管理部門帶來負面影響。高速公路的管理運行需要龐大的團隊，這其中收費員又占了很大一部分。車輛在駛入高速收費口和駛出高速收費口的停留時間較長。同時，入口每個車道都配備了收費員，人員較多。

2) 分析問題的精細需求。高速的運營管理在沒有大量數(shù)據(jù)分析的情況下會出現(xiàn)經驗主義的決策方式，這樣決策會存在誤差和精準性。企業(yè)管理人員對公司業(yè)務的運營數(shù)據(jù)的結果的分析和未來業(yè)務的判斷通過經驗去分析，對未來業(yè)務的預測可能會出錯。管理人員對高速上車流的車型分類、來自哪里、去到哪里等需要更加全面的了解，為針對不同車流特點的具體管理措施和高速公路建設的科學規(guī)劃管理需要更加精細的分析。

3) 車輛擁堵。出入口車牌不一致、經常性超時等造成時間的浪費，還有交通事故的發(fā)生沒有得到及時的處理以及交通高峰的車流沒有得到提前的預測和播報。交通高速的擁堵會影響社會的正常運行，將給人們的生活帶來很大的不方便。

4 大數(shù)據(jù)在高速公路中應用的主要途徑探究

4.1 全路網數(shù)據(jù)匯聚解決逃費現(xiàn)象

通過分析高速公路各種逃費行為，研究基于大數(shù)據(jù)技術的逃費稽查系統(tǒng)。基于大數(shù)據(jù)技術的逃費稽查系統(tǒng)是獨立于收費系統(tǒng)之外的系統(tǒng)，逃費稽查系統(tǒng)接收收費系統(tǒng)定期推送過來的收費數(shù)據(jù)，包括收費交易數(shù)據(jù)、車道抓拍圖片和視頻等數(shù)據(jù)。逃費稽查系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行分析處理之后，會定期把逃費嫌疑車輛名單以及有關證據(jù)信息發(fā)送回收費系統(tǒng)，由相關部門/人員確定逃費車輛并采取下一步治逃措施。

4.2 全面提升交通服務效能

通過將各個業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，將數(shù)據(jù)資源實現(xiàn)合理利用，利用大數(shù)據(jù)技術，分析現(xiàn)有的交通結構，提出一些有針對性的解決措施，從而使高速公路的結構更加完整，使交通運輸功能得到最大程度的發(fā)揮。構建大數(shù)據(jù)信息共享平臺，實現(xiàn)某個路段、或整個城市各區(qū)域范圍內的交通情況的及時監(jiān)控。

4.3 通過信息的精準發(fā)布解決擁堵問題

通過將高速公路中的車流量、主要行駛車輛、路況信息及實時天氣狀況相互結合，對高速公路的交通狀況進行實時監(jiān)控，為每個駕駛員實時推送他感興趣的信息，同時智能地誘導駕駛者避開擁堵路段，最大限度地減少高速公路的擁堵情況，保證高速公路上的順暢通行。

5 結語

在我們的不知不覺中，中國已經迅速步入大數(shù)據(jù)決策的時代，而政府也在利用大數(shù)據(jù)對國家進行更科學的建設。大數(shù)據(jù)在高速公路領域的應用僅僅是眾多領域的一面，是大數(shù)據(jù)的全局應用的一個縮影，隨著科技的進步，相信大數(shù)據(jù)在各領域發(fā)揮更加長久重要的作用。