基于交通影像大數(shù)據(jù)的車(chē)輛OD調(diào)查與分析

李 賀，王山東，方 琪，朱鴻博

（1.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

傳統(tǒng)的車(chē)輛OD調(diào)查方法有路旁訪(fǎng)問(wèn)法、走訪(fǎng)車(chē)主法、郵寄法、發(fā)送調(diào)查表法等[1,2]，隨著車(chē)輛和道路的增多，傳統(tǒng)的調(diào)查方法所投入的人力、物力和財(cái)力越來(lái)越大，并且數(shù)據(jù)處理也越來(lái)越復(fù)雜。陳滿(mǎn)堂[3]探究了路邊停車(chē)詢(xún)問(wèn)法的缺點(diǎn)并提出了基于車(chē)牌照OD調(diào)查的思想，認(rèn)為車(chē)牌照OD調(diào)查快速、簡(jiǎn)單、省時(shí)。巢國(guó)平[4]認(rèn)為車(chē)牌照采集設(shè)備可以連續(xù)不斷地獲取路網(wǎng)上所有車(chē)輛的出行特征，相對(duì)于傳統(tǒng)的調(diào)查方法精度更高，數(shù)據(jù)可靠性更強(qiáng)。

本文是利用最短路徑算法，根據(jù)獲取的大量車(chē)牌照數(shù)據(jù)還原出每輛車(chē)的運(yùn)行軌跡，這樣不需要實(shí)地OD調(diào)查，就可以近似統(tǒng)計(jì)出馬鞍山市主要道路上的交通流量，再對(duì)馬鞍山市區(qū)道路交通流量時(shí)間分布和車(chē)型分布特征進(jìn)行分析[5]，從而了解寧馬鞍山市區(qū)道路汽車(chē)流動(dòng)情況，為改善交通環(huán)境以及居民的出行提供參考資料。

1 基于車(chē)牌照的車(chē)輛OD調(diào)查方法

1.1 車(chē)輛軌跡還原方法

利用車(chē)牌照來(lái)進(jìn)行OD調(diào)查時(shí)，調(diào)查點(diǎn)主要是公路網(wǎng)中的十字路口，利用每個(gè)十字路口的交通探頭所拍攝的照片來(lái)獲取車(chē)牌照信息，車(chē)牌信息的處理過(guò)程包括：首先根據(jù)每輛車(chē)原始的車(chē)牌數(shù)據(jù)，確定每輛車(chē)由始至終經(jīng)過(guò)了哪些調(diào)查點(diǎn)，將調(diào)查點(diǎn)按時(shí)間先后順序排序，即可得到每輛車(chē)經(jīng)過(guò)調(diào)查點(diǎn)的時(shí)間序列[6]，對(duì)調(diào)查點(diǎn)序列中的相鄰兩個(gè)調(diào)查點(diǎn)，利用最短路徑算法還原出每?jī)蓚€(gè)相鄰調(diào)查點(diǎn)之間的最短路徑，最后將所有還原出的路徑連接起來(lái)，即可得到每輛車(chē)出行的軌跡，如圖1所示。通過(guò)以上方法將海量的的車(chē)牌照信息進(jìn)行整理和完善，得到每一輛車(chē)在交通道路網(wǎng)中的路徑信息，再將得到的每一條路徑進(jìn)行匯總和統(tǒng)計(jì)，即可得到整個(gè)交通道路網(wǎng)中每一條道路的交通流量，這樣就取代了傳統(tǒng)的公路網(wǎng)OD調(diào)查方法，不僅降低了調(diào)查的成本，也避免了因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查而產(chǎn)生的交通擁堵現(xiàn)象。

圖1 車(chē)輛行駛軌跡

1.2 調(diào)查時(shí)間選取方法

通過(guò)借鑒其他城市的車(chē)輛OD調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)查以15 min為一個(gè)時(shí)段，從7:30～18:30，一共持續(xù)11 h。由于工作日、休息日和節(jié)假日車(chē)流量的大小和分布是不同的，為了使調(diào)查結(jié)果能全面地反映不同時(shí)間段的車(chē)流量特征，每個(gè)交叉口調(diào)查4 d，其中2 d為工作日；1 d為休息日，1 d為節(jié)假日。

1.3 調(diào)查車(chē)型選取方法

藍(lán)底白字車(chē)牌主要用于普通小型車(chē)，這種車(chē)牌是生活中最常見(jiàn)的；黃底黑字車(chē)牌主要用于大型車(chē)輛、駕校教練車(chē)，它的形狀與大小與藍(lán)牌基本相似，教練車(chē)車(chē)牌在末尾會(huì)注明“學(xué)”字，而大貨車(chē)車(chē)牌會(huì)在末尾注明“掛”字。其他顏色的車(chē)牌由于數(shù)量少，在海量的車(chē)牌照數(shù)據(jù)中占的比例極低，對(duì)總體分析產(chǎn)生的影響極小，所以暫不考慮，因此從車(chē)牌照數(shù)據(jù)中可以明顯區(qū)分出小型車(chē)和大型車(chē)。

2 交通流量分析

為了能準(zhǔn)確反映馬鞍山市的交通流量，以14個(gè)城市道路交叉口來(lái)作為分析對(duì)象，分別是：江東大道與菊?qǐng)@路交叉口；江東大道與九華路交叉路口；江東大道與葛羊路交叉路口；湖東路與湖北路交叉路口；紅旗路與湖北路交叉路口；紅旗路與印山路交叉路口；雨田路與雨山路交叉路口；雨田路與安民路交叉路口；東暉路與健康路交叉路口；湖東南路與金山路交叉路口；軍民路與印山路交叉路口；湖東路與印山路交叉路口；湖西路與印山路交叉路口；九華路與湖西路交叉路口。理由如下：

1）這些交叉路口分布在馬鞍山市區(qū)內(nèi)的各個(gè)地方，可以全面反映主要交通要道的交通流量，得到的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確且有說(shuō)服力。

2）這些路口上的車(chē)流量比較穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)這14個(gè)交叉口的車(chē)輛基本上是在馬鞍山市城區(qū)道路上流動(dòng)的車(chē)輛，能夠相對(duì)客觀地反映馬鞍山市城區(qū)交通要道進(jìn)出口的流量。

2.1 交通流量時(shí)間分析

1）通過(guò)對(duì)兩個(gè)工作日市區(qū)內(nèi)主要道路的交通流量的統(tǒng)計(jì)，得到交通流量時(shí)間分布如圖2、3所示。

圖2 工作日1

圖3 工作日2

從圖2、3兩個(gè)工作日折線(xiàn)圖可以看出：①馬鞍山市區(qū)內(nèi)交通要道1 d內(nèi)會(huì)有3個(gè)高峰期和2個(gè)低峰期。第一個(gè)高峰期是在早晨的7:30～9:00這段時(shí)間；第二個(gè)是在傍晚的16:30～17:30這段時(shí)間；第3個(gè)是在中午的12:30～14:30這段時(shí)間。第一個(gè)低峰期是在早晨的8:30～10:30；第2個(gè)是在下午的15:00～16:30。②從高峰期我們可以大致推算出，馬鞍山市上班高峰期8:00左右和下班高峰期17:00左右，由于中午休息的時(shí)間較短，所以中午的上班高峰期和下班高峰期之間有所重疊。③馬鞍山市的主干道交通流量最大，其次為次干道，支路的車(chē)流量最小，所以馬鞍山市的主要交通壓力集中在主干道上，特別是在上下班的高峰期，甚至?xí)霈F(xiàn)過(guò)飽和現(xiàn)象，所以有關(guān)部門(mén)可以在必要的時(shí)候派出交警來(lái)維持秩序。

2）通過(guò)對(duì)休息日和節(jié)假日市區(qū)內(nèi)主要道路交通流量的統(tǒng)計(jì)，得到交通流量時(shí)間分布如圖4、5所示。

圖4 休息日

圖5 節(jié)假日

從圖4、5可以看出：①休息日和節(jié)假日的車(chē)流量明顯高于工作日的車(chē)流量，但是節(jié)假日的車(chē)流量又要高于休息日的車(chē)流量，這說(shuō)明人們?cè)诠ぷ魅蘸凸?jié)假日的外出活動(dòng)比較多，從而引起車(chē)流量的增多，如此之大的車(chē)流量必定會(huì)引交通擁堵，車(chē)速變慢，加上機(jī)動(dòng)車(chē)污染源排放高度低，且化油器車(chē)占絕大多數(shù)，進(jìn)一步增加了機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染[7]。②休息日和節(jié)假日沒(méi)有工作日的早高峰和晚高峰，早上9:00～10:30這個(gè)時(shí)間段車(chē)流量明顯上升，這說(shuō)明休息日和節(jié)假日睡懶覺(jué)的人比較多，到9:00以后才開(kāi)始外出活動(dòng)，11:00～14:00車(chē)流量一直居高不下，15:00之后車(chē)流量在小范圍內(nèi)波動(dòng)，變得相對(duì)比較穩(wěn)定，節(jié)假日在17:00左右出現(xiàn)了一個(gè)小高峰，這可能是外出游玩的人們返程所造成的車(chē)流量增加。③相關(guān)部門(mén)必須在節(jié)假日和休息日做好交通引導(dǎo)和疏通工作，特別是在主干道的各個(gè)路口增派警力維持秩序，只有有一個(gè)良好的道路交通環(huán)境，才能真正地為居民出行提供便利。

2.2 交通流量車(chē)型分析

將馬鞍山市主要交通道路4 d調(diào)查的交通流量中小型車(chē)和大型車(chē)數(shù)量取各自算術(shù)平均值即得到車(chē)型分布數(shù)據(jù)，其中大型車(chē)是指擁有黃色牌照（教練車(chē)除外），總質(zhì)量4.5 t以上、乘坐人數(shù)20人以上或車(chē)長(zhǎng)6 m以上的汽車(chē)。小型車(chē)是指擁有藍(lán)色牌照，總質(zhì)量不超過(guò) 4.5 t、乘坐人數(shù)不超過(guò)9人或車(chē)長(zhǎng) 6 m 以下的汽車(chē)。馬鞍山市主要交通道路車(chē)型流量分布如圖6所示。

圖6 馬鞍山市主要交通道路車(chē)型流量分布

從圖6可以看出，馬鞍山市不同道路上的車(chē)流量相差是很大的，總體來(lái)說(shuō)，每條道路上小型車(chē)仍占據(jù)主導(dǎo)地位，靠近市中心的道路上大型車(chē)比較少，紅旗路、葛羊路等外環(huán)道路上大型車(chē)比較多，這說(shuō)明城市內(nèi)交通擁堵問(wèn)題主要還是由小型車(chē)引起的，這就要求有關(guān)部門(mén)加強(qiáng)對(duì)小型車(chē)的管理，控制交通排量，不僅是對(duì)居民出行，對(duì)環(huán)境保護(hù)也有深遠(yuǎn)的意義。

3 結(jié)論與建議

1）根據(jù)馬鞍山統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)信息，2015年全市民用汽車(chē)擁有量為182 851輛，其中私人汽車(chē)擁有量為150 044輛，但是城市公路網(wǎng)的更新速度和密度遠(yuǎn)低于車(chē)輛的增長(zhǎng)速度，這勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生交通擁堵問(wèn)題，對(duì)于工作日，早晨8:00左右和傍晚5:00左右都是上下班的高峰期，這也是交通擁堵最嚴(yán)重的時(shí)期，建議不上班的居民不要選擇在以上兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)駕車(chē)外出。

2）對(duì)于非工作日，交通擁堵程度高于工作日，一方面是因?yàn)槌鞘泄δ懿粔蚍稚?，過(guò)于集中在市中心周?chē)行膮^(qū)交通自我疏導(dǎo)能力差，容易形成交通擁堵現(xiàn)象；另一方面道路交通管理法規(guī)還不夠完善，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不能形成一套完整和高效的道路整治體系。高峰期出現(xiàn)在9:00以后，所以要選擇早一點(diǎn)的時(shí)間駕車(chē)外出，建議在非工作日選擇步行或騎自行車(chē)等方式來(lái)代替駕車(chē)出行，有利于節(jié)約時(shí)間和緩解交通壓力。

3）同一條道路不同的交叉路口之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)一個(gè)路口出現(xiàn)交通擁堵時(shí)，其他交叉口也很有可能出現(xiàn)擁堵，這是造成道路擁堵的主要原因，所以當(dāng)兩個(gè)交叉口之間的相關(guān)性較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)疏導(dǎo)車(chē)輛，盡量使2個(gè)交叉路口的車(chē)流量高峰期不發(fā)生在同一時(shí)間。