交通大數(shù)據(jù)在智能高速公路中的應(yīng)用分析

王超，陳樂(lè)言

（長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 榆林 710054）

0 引言

目前，高速公路遍布全國(guó)，是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈。對(duì)于促進(jìn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的作用。在上一個(gè)五年計(jì)劃中，交通部就已經(jīng)做出指示，要進(jìn)一步落實(shí)交通運(yùn)輸智能化水平的提高。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的結(jié)合運(yùn)用，給我國(guó)的高速公路發(fā)展帶來(lái)了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 交通大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是信息時(shí)代的發(fā)展先鋒，它主要是指借助數(shù)據(jù)作為現(xiàn)代化的信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程中，可以不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)、發(fā)展模式的創(chuàng)新。交通大數(shù)據(jù)則是將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、電子感應(yīng)技術(shù)以及信息處理技術(shù)運(yùn)用到高速公路的發(fā)展與管理中。通過(guò)監(jiān)控、車(chē)票識(shí)別等多種信息采集系統(tǒng)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行綜合分析，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步獲取價(jià)值信息。目前，在交通運(yùn)輸系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都運(yùn)用到了大數(shù)據(jù)的處理，通過(guò)數(shù)據(jù)的挖掘與分析進(jìn)一步提升了運(yùn)輸效率，緩解了公路的交通問(wèn)題和運(yùn)輸壓力。交通數(shù)據(jù)具有多種種類(lèi)的海量數(shù)據(jù)，采集時(shí)間密集且獲取數(shù)據(jù)具有高速的特點(diǎn)。大數(shù)據(jù)的運(yùn)用核心就是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，因此結(jié)合云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分布式管理，實(shí)現(xiàn)價(jià)值信息的挖掘[1]。

就目前的情況而言，高速公路處于一個(gè)上升時(shí)期，有較好的發(fā)展趨勢(shì)。但是在發(fā)展得過(guò)程中，仍然存在著一些無(wú)法規(guī)避的問(wèn)題。比如，人們不能實(shí)時(shí)了解高速公路的路況信息，從而不能確定擁堵情況；高速公路上出現(xiàn)的路障以及事故現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法及時(shí)處理而影響正常的運(yùn)行；高速公路上設(shè)置的人工收費(fèi)窗口由于人為運(yùn)轉(zhuǎn)，使得整體收費(fèi)速度較慢，造成擁堵的情況。這些情況都會(huì)影響到高速公路的發(fā)展。隨著人們生活水平不斷提高，私家車(chē)的增多也使得高速公路的運(yùn)行壓力加劇，另外我國(guó)政策方面對(duì)于節(jié)假日的車(chē)輛運(yùn)行具有一定的收費(fèi)優(yōu)惠，越來(lái)越多的人選擇公路這種運(yùn)輸方式。根據(jù)目前我國(guó)高速公路的運(yùn)行現(xiàn)狀而言，想要加強(qiáng)公路安全方面的管理效率，就必須使用大數(shù)據(jù)的智能交通方式來(lái)進(jìn)行相關(guān)工作，通過(guò)高效率、自動(dòng)化、智能化的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)高速公路的發(fā)展。

2 交通大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及具體表現(xiàn)形式

2.1 大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的特征

首先，在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，它所包含的數(shù)據(jù)是來(lái)自于全球的信息網(wǎng)絡(luò)，這其中含有海量的信息資源。其次，大數(shù)據(jù)提供的數(shù)據(jù)不僅還有較多的數(shù)量，而且種類(lèi)繁多，具有極高的應(yīng)用意義。在交通方面，大數(shù)據(jù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即在較短時(shí)間內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)從海量數(shù)據(jù)中提取到符合某一交通特征的數(shù)據(jù)。例如從海量的經(jīng)過(guò)的車(chē)輛中，找到某一車(chē)輛的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛運(yùn)行軌跡、車(chē)輛基本信息、車(chē)輛使用狀況、車(chē)輛事故及違法情況等。在眾多的道路中能夠找出某一道路基本情況，包括道路基礎(chǔ)設(shè)施、通行流量、擁堵時(shí)間以及地點(diǎn)等，這對(duì)于分析交通擁堵原因，減少道路交通事故，指導(dǎo)各地解決相應(yīng)的交通矛盾都將發(fā)揮不可替代的作用。最后，大數(shù)據(jù)具有極大的潛在價(jià)值。它通過(guò)數(shù)據(jù)的整合、挖掘等一系列的分析應(yīng)用將使數(shù)據(jù)充分發(fā)揮效益。過(guò)去駕駛員在行駛時(shí)，需要借助地圖和指路標(biāo)志。而現(xiàn)在百度、高德等公司，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等手段能夠迅速分析道路擁堵?tīng)顩r，制定最優(yōu)化的導(dǎo)航路線，同時(shí)還能為駕駛員提供出行所需要的各種信息，例如停車(chē)場(chǎng)位置、高速公路上的公共服務(wù)站、加油站、賓館等。這不但對(duì)提高了道路交通管控能力和水平，提高工作效率起到了積極作用，還為提高公共服務(wù)水平開(kāi)啟了新的征程[2]。

2.2 在高速公路的系統(tǒng)之中，交通大數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式主要分為了以下幾種

2.2.1 應(yīng)用系統(tǒng)中的運(yùn)用

高速公路的應(yīng)用管理系統(tǒng)中，主要包括呼叫系統(tǒng)、分?jǐn)?shù)管理系統(tǒng)、復(fù)合卡的管理系統(tǒng)以及收費(fèi)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。

2.2.2 收費(fèi)軟件的應(yīng)用

在高速公路中，每過(guò)一段距離就有一個(gè)收費(fèi)站，收費(fèi)站主要是對(duì)過(guò)往的車(chē)輛收取一定的費(fèi)用。目前，使用最多的收費(fèi)方式是電子扣款的方式，這主要通過(guò)收費(fèi)軟件來(lái)完成。車(chē)輛經(jīng)過(guò)收費(fèi)站時(shí)，收費(fèi)員沒(méi)收取一筆費(fèi)用，軟件中就會(huì)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄[3]。

2.2.3 傳感器的使用

高速公路上一般都會(huì)設(shè)置相應(yīng)的傳感設(shè)置。交通傳感器主要分為出入口、路感線圈、微波以及標(biāo)識(shí)站傳感器。這幾種傳感器主要用于感知高速公路上的來(lái)往車(chē)輛，記錄車(chē)輛信息以及時(shí)刻信息，從而產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。

2.2.4 監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

高速公路上在重點(diǎn)區(qū)域，比如隧道或者收費(fèi)站口都會(huì)設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控裝置。公路上來(lái)往車(chē)輛較多，因此監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也將不斷產(chǎn)生。

3 交通大數(shù)據(jù)運(yùn)用于公路管理中特點(diǎn)

3.1 數(shù)據(jù)海量

所有的采集系統(tǒng)中，除了收費(fèi)收據(jù)，其余的應(yīng)用系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及各種傳感器都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而高速公路是24小時(shí)運(yùn)營(yíng)，因此每天都會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)形式多變

對(duì)高速公路上系統(tǒng)中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，可以將這些大數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式主要分為四種：視頻數(shù)據(jù)，一般產(chǎn)生于監(jiān)控系統(tǒng)中；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，一般產(chǎn)生于應(yīng)用系統(tǒng)中；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，大多產(chǎn)生于公路上設(shè)置的各種傳感器中；其他數(shù)據(jù)，比如公路段的天氣預(yù)報(bào)以及災(zāi)害預(yù)警等相關(guān)數(shù)據(jù)[4]。

3.3 采集數(shù)據(jù)具有較低的價(jià)值

盡管對(duì)于高速公路的數(shù)據(jù)采集，一般有應(yīng)用系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備以及傳感器或收集到海量的數(shù)據(jù)，但是具有價(jià)值的卻極少。比如，監(jiān)控系統(tǒng)每天都會(huì)監(jiān)控車(chē)輛的來(lái)往情況，但是除了某些車(chē)禍或者災(zāi)害區(qū)域的監(jiān)控信息具有作用價(jià)值之外，企業(yè)的信息基本無(wú)用。

4 交通大數(shù)據(jù)在高速公路上的具體應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，信息技術(shù)不斷得到了創(chuàng)新和發(fā)展。大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的結(jié)合使用給各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)機(jī)遇。交通大數(shù)據(jù)的使用，可以進(jìn)一步促進(jìn)高速公路的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

4.1 高速公路運(yùn)營(yíng)管理方面的應(yīng)用

監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于高速公路的運(yùn)營(yíng)管理具有重要的作用。安裝在收費(fèi)站的監(jiān)控系統(tǒng)可以記錄來(lái)往車(chē)輛的行駛記錄，判斷是否存在車(chē)輛更換車(chē)牌而躲避追查的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)往來(lái)的車(chē)輛進(jìn)行嚴(yán)格的把控和管理。高速公路可以依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的抓拍功能，追蹤某些違章的車(chē)輛，嚴(yán)格管理過(guò)站車(chē)輛。同時(shí)，高速公路系統(tǒng)還可以根據(jù)搞對(duì)某區(qū)域的人口情況與車(chē)流變化進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和路網(wǎng)趨勢(shì)，對(duì)車(chē)輛的具體流量進(jìn)行預(yù)測(cè)。進(jìn)一步估算出高速公路建成之后可以獲取的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[5]。

4.2 高速公路安全管理方面

隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)已經(jīng)逐漸成為日常出門(mén)的代步工具。汽車(chē)數(shù)量的劇增給公路的運(yùn)輸帶來(lái)了極大的壓力，在一定程度上也加劇了高速公路安全方面的問(wèn)題。對(duì)于把控安全方面的問(wèn)題，就可以借助交通大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)結(jié)合該區(qū)域當(dāng)時(shí)的路況，天氣情況以及自然災(zāi)害情況，進(jìn)行綜合分析，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)降低該路段事故發(fā)生概率。另外，為了進(jìn)一步加快車(chē)輛繳費(fèi)的速度，減少擁堵的概率，可以在各大收費(fèi)站廣泛地使用ETC自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，提升高速公路的通行效率[6]。

4.3 高速公路的道路保護(hù)方面

對(duì)于高速公路的后期養(yǎng)護(hù)一直是我國(guó)管理高速公路的重點(diǎn)部分，公路涉及的養(yǎng)護(hù)工作都交給交通運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行全權(quán)負(fù)責(zé)。通過(guò)借助大數(shù)據(jù)，綜合分析路面實(shí)際情況、汽車(chē)流量與周?chē)h(huán)境等等。道路養(yǎng)護(hù)部門(mén)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，合理地制定道路養(yǎng)護(hù)的計(jì)劃并付諸措施。另外還可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析出該路段車(chē)輛一般較少的時(shí)間段，在保證不影響道路的暢通情況下，對(duì)道路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，從而提高高速公路的運(yùn)行質(zhì)量，保障高速公路的安全運(yùn)輸[7]。

5 交通的大數(shù)據(jù)使用的技術(shù)

5.1 并行數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

高速公路已經(jīng)成為了我國(guó)交通樞紐中的核心，近年來(lái)發(fā)展趨勢(shì)十分迅猛，這也讓高速公路的信息采集系統(tǒng)積累下的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法處理這些超負(fù)荷的數(shù)據(jù)。另外，性能拓展方面的限制也成為了數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法繼續(xù)使用的原因。一般而言，并行數(shù)據(jù)庫(kù)的性能拓展主要由橫向和縱向兩種拓展方式。橫向拓展方式主要是指增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，讓節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)集群。而這個(gè)方式會(huì)增加資金成本。而且如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能太低，將會(huì)影響到整個(gè)節(jié)點(diǎn)集群的總質(zhì)量?？v向拓展則是指提升某些節(jié)點(diǎn)自身的性能，例如將硬盤(pán)的內(nèi)存進(jìn)行擴(kuò)充等方式。但是縱向拓展的方式也具有一些不可避免的制約因素，那就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一定的上升限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)限制的提升。因此，并行數(shù)據(jù)庫(kù)在逐漸的發(fā)展過(guò)程中被淘汰。

5.2 云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用

云計(jì)算是建立于互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)某些服務(wù)進(jìn)行增加、處理、使用以及交付的方式。一般所涉及到的是虛擬資源，借助互聯(lián)網(wǎng)提供的動(dòng)態(tài)資源。云指的是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)以及其基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。因此，云計(jì)算具有高速的運(yùn)算能力，可以達(dá)到每秒10萬(wàn)億次。由于云計(jì)算具有如此強(qiáng)大的計(jì)算能力，經(jīng)常被運(yùn)用到核工業(yè)技術(shù)、市場(chǎng)分析以及天氣預(yù)測(cè)等核心領(lǐng)域。用戶(hù)可以通過(guò)電腦等相關(guān)移動(dòng)智能設(shè)備進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，按照自己的需求和想法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算[8]。在并行數(shù)據(jù)庫(kù)逐漸被時(shí)代淘汰之后，云計(jì)算技術(shù)登上了科技的舞臺(tái)，成為大數(shù)據(jù)運(yùn)用中最關(guān)鍵的技術(shù)。云計(jì)算主要包括了三種重要的計(jì)算方式，分別是分布式計(jì)算、并行計(jì)算以及網(wǎng)格計(jì)算。云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)讓節(jié)點(diǎn)都集中在比較低廉的服務(wù)器上。相較于并行數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)集群而言，云計(jì)算的節(jié)點(diǎn)集群方式更具有拓展性和實(shí)用性以及更高的性能。云計(jì)算中逐漸引入編程模型，使得云計(jì)算在高速公路的管理中不斷發(fā)揮著巨大作用。加入的編程模型簡(jiǎn)化了分布式編程，有整體系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度和并行處理，程序員在研究時(shí)只需要注重程序邏輯。

6 結(jié)論

在高速公路的管理中運(yùn)用交通大數(shù)據(jù)是未來(lái)公路管理運(yùn)營(yíng)的必然趨勢(shì)，是提高管理質(zhì)量，促進(jìn)公路智能化、自動(dòng)化發(fā)展的前提。通過(guò)加入大數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)逐漸滿(mǎn)足社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們的生活水平所提出的需求。交通大數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)建立高效的高速公路系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高速公路管理的價(jià)值最大化有十分關(guān)鍵的作用，對(duì)交通運(yùn)輸?shù)奈磥?lái)發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。