互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用分析

周涌泉

貴州交咨工程檢測有限公司 貴州 貴陽 550003

1 互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的特征

1.1 客觀性

交通大數(shù)據(jù)的獲取不受人為因素的干擾，可以對(duì)交通設(shè)施、交通工具的空間分布和運(yùn)營狀態(tài)、路域和航道周圍環(huán)境以及交通事件的發(fā)展過程提供客觀的評(píng)價(jià)。交通大數(shù)據(jù)的客觀性對(duì)于交通路網(wǎng)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)評(píng)估、交通行業(yè)監(jiān)管等具有重要意義。

1.2 多源性

不同交通業(yè)務(wù)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的需求不同，交通大數(shù)據(jù)是對(duì)大氣環(huán)境、地表信息及地下管道等多個(gè)層次的立體觀測。交通大數(shù)據(jù)的獲取平臺(tái)包括航天、航空、地基等類型，傳感器波段涉及可見光、紅外、微波，另外還包括物探、測繪等實(shí)測數(shù)據(jù)，以及手持終端設(shè)備采集的交通業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)上報(bào)數(shù)據(jù)，具備典型的多源性特征。

1.3 現(xiàn)勢性

隨著全球?qū)Φ赜^測體系和地面交通傳感網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷完善，交通大數(shù)據(jù)獲取和傳輸?shù)臏?zhǔn)實(shí)時(shí)性大幅提升，依托人工智能等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了崩塌、滑坡、泥石流、沉陷等典型公路災(zāi)害的大范圍監(jiān)測提取與篩查，從數(shù)據(jù)和技術(shù)角度解決公路災(zāi)害普查難題。在交通災(zāi)害事故應(yīng)急搜救中，可以及時(shí)獲取目標(biāo)對(duì)象的最新數(shù)據(jù)和事故的周邊態(tài)勢，制定合理有效的救援方案。

1.4 海量性

智慧交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及人、車、路、環(huán)境等各種信息，其數(shù)據(jù)量大、包含的信息多，具有海量數(shù)據(jù)特征。受觀測對(duì)象的限制，相對(duì)于其他行業(yè)，交通行業(yè)對(duì)高空間分辨率遙感影像的需求更為迫切，如農(nóng)村公路屬性信息提取、車輛和船舶等交通工具類型識(shí)別、道路破損狀況監(jiān)測等都離不開高分遙感數(shù)據(jù)的支撐。同時(shí)，隨著遙感技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用的逐漸深入，遙感技術(shù)對(duì)交通信息提取和分析的全面性、時(shí)效性和精準(zhǔn)性要求也逐步提升。這些因素決定了交通遙感必將面臨海量大數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、處理和分析的挑戰(zhàn)[1]。

2 大數(shù)據(jù)在智慧交通研究與規(guī)劃中的作用

交通行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之一，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本和先決條件，對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率起著至關(guān)重要的作用?；ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在分辨率、數(shù)據(jù)數(shù)量、數(shù)據(jù)獲取效率等方面較傳統(tǒng)方法具有明顯優(yōu)勢，已經(jīng)在公路、鐵路、水運(yùn)、航運(yùn)、管道等交通業(yè)務(wù)領(lǐng)域得到了不同程度的應(yīng)用，有效地解決了傳統(tǒng)交通行業(yè)建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)過程中存在的信息采集覆蓋面窄、效率低、成本高、數(shù)據(jù)更新緩慢、數(shù)據(jù)資源共享程度弱等問題。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，智慧交通也逐漸成為我國今后重要發(fā)展方向，為“交通強(qiáng)國”建設(shè)提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.1 實(shí)現(xiàn)了以人為本的城市規(guī)劃

現(xiàn)階段，在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的交通規(guī)劃，要始終堅(jiān)持以人為本的原則，無論是在鄉(xiāng)村道路還是城市道路，所有的規(guī)劃與建設(shè)工作，都要以滿足人們出行需求為基本原則，進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)工作。而互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效運(yùn)用，不僅可以讓人們的出行更加智能，而且也可以對(duì)擁堵路段、事故路段提前給予提示，讓人們的出行更加安全。在智慧交通中，通過大數(shù)據(jù)對(duì)城市中的人流、車流、物流等方面的信息進(jìn)行收集，通過對(duì)數(shù)據(jù)的智能分析，為居民提供的服務(wù)，利用大數(shù)據(jù)來改進(jìn)城市的服務(wù)方式，提高城市發(fā)展水平。

2.2 加快了5G、BIM、GIS 在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在新基建方面，我國正在開始無人駕駛與車路協(xié)同、“北斗 + ”監(jiān)測預(yù)警、5G 交通應(yīng)用等項(xiàng)目，以上項(xiàng)目在智慧交通方面占領(lǐng)了制高點(diǎn)。如圖1所示。在交通智能技術(shù)的運(yùn)用方面，我國多地正逐步推進(jìn) BIM技術(shù)、決策系統(tǒng)、交通基礎(chǔ)設(shè)施快速監(jiān)測及預(yù)警技術(shù)、深度融合等技術(shù)的開發(fā)及運(yùn)用。在智慧交通新材料運(yùn)用方面，正在運(yùn)用固廢資源，確保固廢材料可以大規(guī)模二次運(yùn)用。在智慧交通系統(tǒng)裝備方面，對(duì)隧道、橋梁、高速公路出入口的電子設(shè)備進(jìn)行更新，運(yùn)用了一大批科技含量高的設(shè)備，使我國交通行業(yè)邁入智慧化、數(shù)字化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

圖1 5G 智能交通體系

2.3 實(shí)現(xiàn)了智慧養(yǎng)護(hù)

交通運(yùn)輸部門正在利用遙感大數(shù)據(jù)開展公路重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)篩查試點(diǎn)工作。利用衛(wèi)星遙感光譜及 AI 分析技術(shù)，精準(zhǔn)提取農(nóng)村公路健康狀況信息，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)農(nóng)村公路大面積隱患及潛在路況威脅，并將評(píng)定結(jié)果作為實(shí)地勘察或車載設(shè)備進(jìn)行公路技術(shù)狀況評(píng)定的前置依據(jù)，有效降低了公路巡查的成本。目前應(yīng)用于道路養(yǎng)護(hù)的遙感數(shù)據(jù)有高分二號(hào)、北京二號(hào)、高景一號(hào)和 Wrold View-3 等衛(wèi)星的數(shù)據(jù)[2]。

目前利用空天大數(shù)據(jù)初步對(duì)路面類型、路面寬度、路面損壞狀況等指標(biāo)開展了評(píng)定工作。在路面破損狀況智能識(shí)別方面，通過搭建公路大坑槽、大坑洞、返砂等路面破損樣本庫，綜合運(yùn)用公路路面的不同老化破損程度在大數(shù)據(jù)影像中表現(xiàn)出的不同特征，利用 AI 算法實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積、嚴(yán)重老化破損路面等重點(diǎn)區(qū)域的篩查。同時(shí)，為了彌補(bǔ)路面破損遙感樣本在空間分辨率和時(shí)間分辨率等方面的不足，提高遙感大數(shù)據(jù)路面破損監(jiān)測精度，融合地面檢測車、移動(dòng)端 App 等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的路面破損樣本數(shù)庫，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣本訓(xùn)練集和測試集的補(bǔ)充。此外，通過融合多期影像數(shù)據(jù)、車輛運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)（如車輛行駛速度等）、氣象數(shù)據(jù)（如降雨）、坡度坡向等多源信息，建立公路老化破損規(guī)律模型及全生命周期演變規(guī)律，進(jìn)一步分析挖掘存在或即將發(fā)生老化破損的道路，實(shí)現(xiàn)大面積隱患及潛在路況威脅的排查。

3 互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通發(fā)展中的應(yīng)用策略

3.1 以服務(wù)生產(chǎn)需求為導(dǎo)向，加速科技成果轉(zhuǎn)化落地

現(xiàn)階段，在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施、智能監(jiān)測設(shè)備及系統(tǒng)，形成一批階段性成果，為智慧交通的建設(shè)發(fā)展提供了很多智能設(shè)備。在今后的工作中，我們要加強(qiáng)科技創(chuàng)新規(guī)劃，以交通智慧化為發(fā)展導(dǎo)向，規(guī)劃與研究、發(fā)布科研立項(xiàng)清單，采取新的科技項(xiàng)目組織模式，完善科研成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，有效把科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的效益[3]。深化產(chǎn)學(xué)研合作，加速科研與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。同時(shí)，要圍繞智慧公路開展耐久延壽、安全、綠色建造、智慧維養(yǎng)等新技術(shù)、新工藝、虛擬現(xiàn)實(shí)、新設(shè)備的研發(fā)，以市場化方式推進(jìn)智慧交通的全面發(fā)展。見圖2-3。

圖2 VR 安全體驗(yàn)館

圖3 虛擬現(xiàn)實(shí) VR 體驗(yàn)

3.2 充分發(fā)揮智慧交通人才技術(shù)優(yōu)勢，搶抓戰(zhàn)略機(jī)遇

在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，我們要對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)科技創(chuàng)新體系、科技創(chuàng)新平臺(tái)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)、科技成果轉(zhuǎn)化等方面的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)智慧交通相關(guān)的配套設(shè)備加大研發(fā)投入，并強(qiáng)化與國內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)及各大院校交流合作，企業(yè)要自主創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新。要關(guān)注我國交通產(chǎn)業(yè)的變革趨勢，圍繞智慧交通相關(guān)的新設(shè)備、新技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，發(fā)揮人才技術(shù)的優(yōu)勢，緊抓市場機(jī)遇，確?？萍紕?chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化。如：對(duì)智能裝備制造技術(shù)、路面快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)、交通基礎(chǔ)設(shè)施快速監(jiān)測及預(yù)警技術(shù)等產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，確?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+智慧交通”深度融合，構(gòu)建“宏觀衛(wèi)星遙感+地面精細(xì)化檢測”將成為智慧公路的新趨勢，以此來提升市場競爭力。

3.3 建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，安排智慧交通專項(xiàng)資金

加大對(duì)科技創(chuàng)新先進(jìn)集體和個(gè)人的獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)力度。加大領(lǐng)軍人物、拔尖人才的引進(jìn)和使用力度，主動(dòng)對(duì)接國家重大人才工程，努力引進(jìn)院士和國家“千人計(jì)劃”等國內(nèi)外高端專家。要積極組織現(xiàn)有人才去國內(nèi)外知名大學(xué)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提升創(chuàng)新能力。輔助智慧交通規(guī)劃設(shè)備、人員布局，提高資金投放精度和資金使用效率。同時(shí)，要完善創(chuàng)新人才收益分配機(jī)制，加大對(duì)關(guān)鍵骨干人才的中長期激勵(lì)，健全成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬和利益分享機(jī)制，形成聚才育才引才用才的局面。

3.4 強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在公路管理養(yǎng)護(hù)一體化建設(shè)

現(xiàn)階段公路養(yǎng)護(hù)主要依靠人工巡查以及路檢的方式，很難提升公路養(yǎng)護(hù)管理的效果。為了深化公路管理養(yǎng)護(hù)體制改革，針對(duì)我國公路規(guī)模大、分布散等特點(diǎn)，交通運(yùn)輸部門正在利用遙感大數(shù)據(jù)開展公路重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)篩查試點(diǎn)工作。利用衛(wèi)星遙感光譜及 AI 分析技術(shù)，精準(zhǔn)提取公路健康狀況信息，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)公路大面積隱患及潛在路況威脅，并將評(píng)定結(jié)果作為實(shí)地勘察或車載設(shè)備進(jìn)行公路技術(shù)狀況評(píng)定的前置依據(jù)，有效降低了公路巡查的成本[4]。目前應(yīng)用于道路養(yǎng)護(hù)的遙感數(shù)據(jù)有高分二號(hào)、北京二號(hào)、高景一號(hào)和 Wrold View-3 等衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。根據(jù)遙感技術(shù)能力，目前利用空天大數(shù)據(jù)初步對(duì)路面類型、路面寬度、路面損壞狀況等指標(biāo)開展了評(píng)定工作。在路面破損狀況遙感智能識(shí)別方面，通過搭建公路大坑槽、大坑洞、返砂等路面破損樣本庫，綜合運(yùn)用公路路面的不同老化破損程度在遙感影像中表現(xiàn)出的不同特征，利用 AI 算法實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積、嚴(yán)重老化破損路面等重點(diǎn)區(qū)域的篩查。同時(shí)，為了彌補(bǔ)路面破損遙感樣本在空間分辨率和時(shí)間分辨率等方面的不足，提高遙感大數(shù)據(jù)路面破損監(jiān)測精度，融合地面檢測車、移動(dòng)端 App 等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的路面破損樣本數(shù)庫，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣本訓(xùn)練集和測試集的補(bǔ)充。此外，通過融合多期影像數(shù)據(jù)、車輛運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)（如車輛行駛速度等）、氣象數(shù)據(jù)（如降雨）、坡度坡向等多源信息，建立公路老化破損規(guī)律模型及全生命周期演變規(guī)律，進(jìn)一步分析挖掘存在或即將發(fā)生老化破損的道路，實(shí)現(xiàn)大面積隱患及潛在路況威脅的排查。

目前，基于遙感大數(shù)據(jù)的公路養(yǎng)護(hù)工作已經(jīng)在我國中西部等地開展了試點(diǎn)工作。如 2020 年某省采用衛(wèi)星遙感技術(shù)全面核查全省公路通暢情況以及嚴(yán)重破損路整治情況，并在重點(diǎn)區(qū)域利用移動(dòng) App 等設(shè)備對(duì)問題路段進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)地驗(yàn)證，遙感影像對(duì)破損道路的監(jiān)測具有一定的成效。利用遙感大數(shù)據(jù)開展公路養(yǎng)護(hù)具有廣闊的應(yīng)用前景。未來構(gòu)建“宏觀衛(wèi)星遙感+地面精細(xì)化檢測”將成為公路智慧養(yǎng)護(hù)的趨勢[5]。研究遙感公路健康狀況評(píng)定技術(shù)方法，構(gòu)建天地一體化的檢測體系及標(biāo)準(zhǔn)化流程，將有效提升公路健康狀況檢測效率，提高公路養(yǎng)護(hù)管理效率。因公路養(yǎng)護(hù)對(duì)道路在影像中的光譜、紋理特征要求非常精細(xì)，遙感數(shù)據(jù)的波段數(shù)以及數(shù)據(jù)質(zhì)量制約著其在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，雖初步具有一定成效，但其數(shù)據(jù)獲取途徑的快捷性、分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步提高，需要更豐富的遙感大數(shù)據(jù)源及處理分析技術(shù)的支撐。

4 結(jié)束語

綜上所述，如今，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)在公路建設(shè)、規(guī)劃、養(yǎng)護(hù)等方面顯示出巨大的潛力和無限的發(fā)展前景。未來，隨著大數(shù)據(jù)集成、融合、分析挖掘等理論技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展，大數(shù)據(jù)將在智慧交通領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。交通產(chǎn)業(yè)“十四五”堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，打造高質(zhì)量發(fā)展的引擎。要深刻認(rèn)識(shí)創(chuàng)新是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的第一動(dòng)力。打造交通數(shù)字化發(fā)展亮點(diǎn)，自覺適應(yīng)新形勢新挑戰(zhàn)，增強(qiáng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的緊迫感，推動(dòng)以觀念創(chuàng)新為先導(dǎo)、多領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合，是未來發(fā)展的重點(diǎn)，也是智慧交通未來發(fā)展的重要方向。