城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及設(shè)計探討

徐樂西，欒玉婷，曹 越，劉 寒，程新洲，董潤莎，張 恒（.中國聯(lián)通網(wǎng)絡技術(shù)研究院，北京 00048；.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 000；3.深圳北航新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，深圳 8063；4.北京航空航天大學交通科學與工程學院，北京 009；.中國信息通信研究院，北京 009）

1 概述

5G 技術(shù)將催生豐富的通信業(yè)務和以交通行業(yè)應用為代表的海量垂直行業(yè)應用，并將極大地推動萬物互聯(lián)。在“5G+萬物互聯(lián)”時代，交通管理部門、電信運營商、移動互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)以及相關(guān)政府部門等將產(chǎn)生海量的交通領(lǐng)域相關(guān)數(shù)據(jù)資源。交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)具有6V 特性（見圖1）：交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)來源廣泛且類型多樣化（Variety），交通數(shù)據(jù)體量極大（Volume）且數(shù)據(jù)信息密度低并伴隨錯誤和缺失（Veracity），多源海量交通數(shù)據(jù)對運算和處理提出了更快更準確的要求（Velocity），交通數(shù)據(jù)的分析挖掘?qū)a(chǎn)生極高的價值效益（Value）并可視化呈現(xiàn)（Visualization）。此外，交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)源還具有信息化水平差異化、數(shù)據(jù)服務場景簡單、數(shù)據(jù)流向單一、數(shù)據(jù)流通共享壁壘等問題，極大地影響了交通數(shù)據(jù)的應用及價值效益。

圖1 交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)6V特性

與此同時，隨著我國城市化進程的加快以及各類機動車數(shù)量的快速增長，城市道路交通量飛速提升，各種交通問題凸顯。智慧交通將人、車、道路等資源進行動態(tài)組合，其數(shù)據(jù)信息將覆蓋城市的道路、高速公路、停車場等交通樞紐，這使得交通資源在時空范圍內(nèi)的適配優(yōu)化及管理成為可能。如何精準采集、高效存儲、專業(yè)管理、關(guān)聯(lián)分析、高效應用海量的交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源，進而打造城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺，將助力未來城市交通管理及運營、政府的決策支撐，并助力“智慧城市”的發(fā)展。

本文開展城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)研究，能夠為平臺的設(shè)計及建設(shè)提供理論支持和技術(shù)積累。首先對交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀進行分析，并進一步提出智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計及建設(shè)原則，然后對智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)進行闡述，隨后對平臺的主要功能結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)進行詳細介紹。

2 平臺建設(shè)原則

城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)設(shè)計之初，需要針對性地分析當前交通管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源整合及共享的現(xiàn)狀。

在城市交通管理領(lǐng)域，數(shù)據(jù)所涉及的部門、企業(yè)非常廣泛，除了交通管理部門，還涉及氣象、環(huán)保、水務、市政管理、城市規(guī)劃等政府部門，以及移動互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電信運營商、車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等。交通管理部門、政府部門雖然構(gòu)建了一系列的系統(tǒng)平臺，但各系統(tǒng)主要是為某些特定需求所搭建的，功能較為單一、跨系統(tǒng)融合性差；移動互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電信運營商、車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)所擁有的交通管理領(lǐng)域相關(guān)數(shù)據(jù)還存在數(shù)據(jù)分散、聚合度較低等問題。在城市交通管理領(lǐng)域，缺乏一套完備的系統(tǒng)平臺，進而實現(xiàn)較完備的交通數(shù)據(jù)歸納、統(tǒng)一，助力交通數(shù)據(jù)專業(yè)化管理。

與此同時，交通管理部門、部分政府單位存在信息化軟件及硬件設(shè)備設(shè)施老化及架構(gòu)不完整，數(shù)據(jù)整合、運維、管理、應用能力弱，缺乏體系化服務支撐能力，交通業(yè)務創(chuàng)新性較低，氣象、環(huán)保、水務、市政管理、城市規(guī)劃等部門間壁壘導致影響交通的重要數(shù)據(jù)共享不順暢，數(shù)據(jù)利用率低等問題。

除此之外，電信運營商通過遍布全國的基站，能夠獲取司機、乘客、車輛的7×24 h 的位置及運行軌跡數(shù)據(jù)，以及城市各區(qū)域的人群聚集及遷徙特性。滴滴、Uber、百度、高德、摩拜、貨拉拉等移動互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也將產(chǎn)生并獲取海量車輛運行、導航、共享電單車等數(shù)據(jù)，此外，作為國家產(chǎn)業(yè)融合的發(fā)展重點，車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)也將產(chǎn)生大量車輛運行及交互，道路監(jiān)測等數(shù)據(jù)。上述電信運營商、移動互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)也是交通管理領(lǐng)域的重要數(shù)據(jù)源。交通數(shù)據(jù)類型多種多樣，包括圖樣數(shù)據(jù)、動態(tài)視頻數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、數(shù)字信息、文本數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。

為了實現(xiàn)專業(yè)化的交通數(shù)據(jù)管理，提升交通數(shù)據(jù)效益，城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺將按照五大原則進行設(shè)計。

a）開放的平臺架構(gòu)：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺采用開放式架構(gòu)，可加載第三方算法，支持并行計算、按需使用、動態(tài)分配、分布式部署、云存儲、雙活數(shù)據(jù)中心等，有效提升交通數(shù)據(jù)整合效率、平臺智能化水平。

b）海量數(shù)據(jù)的整合存儲能力：一方面，城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)來源廣泛、數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)存儲時間較長。另一方面，2016 年8月，交通運輸部發(fā)布《關(guān)于推進交通運輸行業(yè)數(shù)據(jù)資源開放共享的實施意見》，以推進交通行業(yè)的數(shù)據(jù)共享和應用。智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺將參考此實施意見以及交通行業(yè)相關(guān)標準，實現(xiàn)對圖樣數(shù)據(jù)、動態(tài)視頻數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、數(shù)字信息、文本數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合。

c）交通數(shù)據(jù)分析能力：交通數(shù)據(jù)分析處理時效性要求高，而且分析維度多樣。通過匯聚技術(shù)和數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換技術(shù)產(chǎn)生高質(zhì)量的交通數(shù)據(jù)，采用流式數(shù)據(jù)庫并配合Hadoop、Spark 等大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)，并基于機器學習、分布式并行計算等技術(shù)，構(gòu)建快速且完備的交通大數(shù)據(jù)分析能力，保障交通管理業(yè)務。

d）交通數(shù)據(jù)挖掘能力：通過交通數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對海量交通數(shù)據(jù)的深度挖掘和應用，通過統(tǒng)計學、傳統(tǒng)機器學習、深度學習等算法進行交通數(shù)據(jù)分類、聚類、關(guān)聯(lián)、預測，進而發(fā)掘海量交通數(shù)據(jù)中隱藏的交通數(shù)據(jù)知識，通過梳理隱藏在交通數(shù)據(jù)知識中的內(nèi)在規(guī)則，提取潛在的高價值交通信息，挖掘交通數(shù)據(jù)的效益。

e）符合智慧交通管理需求:以未來智慧交通管理多元化服務為目標，研發(fā)交通數(shù)據(jù)分析模型，包含可視化車輛運行軌跡分析查詢、交通擁堵分析、智能交通統(tǒng)計分析、智能交通信號控制、道路動態(tài)監(jiān)測及預警分析、智慧泊車等功能，輔助交通管理等部門的日常工作，并為其決策制定提供數(shù)據(jù)支撐。

3 平臺總體架構(gòu)

基于上述的設(shè)計原則，城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)包含交通數(shù)據(jù)接入、交通數(shù)據(jù)處理、交通數(shù)據(jù)管理、交通數(shù)據(jù)組織、交通數(shù)據(jù)服務五大模塊（見圖2）。交通領(lǐng)域相關(guān)的異構(gòu)數(shù)據(jù)源匯集入城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺后，將在五大模塊中實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)的層層傳遞以及交通數(shù)據(jù)的價值閉環(huán)。

圖2 城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺五項核心功能

a）交通數(shù)據(jù)接入模塊：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的交通數(shù)據(jù)接入模塊將對接城市交通管理部門業(yè)務系統(tǒng)、與交通相關(guān)部門的對應業(yè)務系統(tǒng)、電信運營商數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等，并進行交通領(lǐng)域多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入。在進行交通數(shù)據(jù)存儲時，按照使用頻度、重要性、交通數(shù)據(jù)類型，在各數(shù)據(jù)中心、云存儲數(shù)據(jù)中心分級存儲；并對低頻使用交通數(shù)據(jù)進行冷存儲，以及高頻使用交通數(shù)據(jù)進行熱存儲。

b）交通數(shù)據(jù)處理模塊：在交通數(shù)據(jù)接入模塊匯集的交通領(lǐng)域多源異構(gòu)數(shù)據(jù)之后，城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)處理模塊將按照分布式ETL（Extract-Transform-Load）模式，進行交通數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)比對、數(shù)據(jù)標識及規(guī)范化的處理，建立標準化的數(shù)據(jù)處理模式，支撐交通管理的各類應用。

c）交通數(shù)據(jù)管理模塊：梳理整合元數(shù)據(jù)、主數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)倉庫。通過交通數(shù)據(jù)資源目錄構(gòu)建、交通數(shù)據(jù)分級分類、交通數(shù)據(jù)血緣關(guān)系管理、交通數(shù)據(jù)質(zhì)量管控、交通數(shù)據(jù)運維，構(gòu)建質(zhì)量保障體系，使用規(guī)則校驗和源頭管控等多種數(shù)據(jù)檢查模式保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。

d）交通數(shù)據(jù)組織模塊：統(tǒng)一規(guī)劃交通管理部門、交通業(yè)務專題數(shù)據(jù)的云上建庫，分階段推進建設(shè)交通管理原始庫、交通管理主題庫、交通管理業(yè)務庫，提供高質(zhì)量的交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)整合和高效的數(shù)據(jù)共享，助力交通管理大數(shù)據(jù)總索引、總導航。交通管理原始庫、交通管理主題庫、交通管理業(yè)務庫將根據(jù)其使用優(yōu)先級、使用頻度、業(yè)務匹配情況，將分散存儲于交通管理部門大數(shù)據(jù)中心以及備份中心，并實現(xiàn)冷、熱分級存儲。

e）交通數(shù)據(jù)服務模塊：為建設(shè)多渠道、多維度、扁平化調(diào)度的城市智慧交通數(shù)據(jù)服務模式，交通數(shù)據(jù)服務模塊將提供查詢檢索、分析挖掘、下載推送等基礎(chǔ)應用服務；還能提供分布式聯(lián)動分析、跨域管理等智能數(shù)據(jù)服務。通過交通數(shù)據(jù)服務模塊，可覆蓋多種交通管理業(yè)務、各級交通管理部門的數(shù)據(jù)服務需求，進而支撐快速、高效的城市交通分析、響應及管理。

4 主要功能結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

4.1 交通數(shù)據(jù)接入模塊

如圖3 所示，交通數(shù)據(jù)接入模塊是城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)，其將對接多源異構(gòu)交通數(shù)據(jù)源，并以數(shù)據(jù)庫采集、接口采集、文件介質(zhì)采集等方式，實現(xiàn)交通領(lǐng)域多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入。進而提供交通數(shù)據(jù)抽取匯聚的接口通道，并實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)交換任務同步，提供交通數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分發(fā)、任務配置及調(diào)度、斷點續(xù)傳等功能。

a）交通數(shù)據(jù)采集：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺通過數(shù)據(jù)庫采集（主動采集、被動采集）、服務接口采集（API 接口采集、服務注冊采集等）、文件介質(zhì)數(shù)據(jù)采集（拉取采集、推送采集），實現(xiàn)對各類系統(tǒng)平臺的異構(gòu)采集。

（a）交通管理部門各類業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：包括交通管理局以及交通運輸委員會下轄的出租車管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、電子警察設(shè)備數(shù)據(jù)庫、交通誘導系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、交通違章及事故處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、交通信號控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、重點車輛相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、車牌及駕駛證管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、ETC電子不停車收費系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、違法及事故處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等。

圖3 城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

（b）與交通相關(guān)的政府企事業(yè)單位數(shù)據(jù)資源：包括城市居民及戶籍管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、城市規(guī)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、卡口布控數(shù)據(jù)庫、城市警務數(shù)據(jù)庫，還包括城市管理局、水務局、環(huán)保局、氣象局等能對交通造成外部條件影響的相應數(shù)據(jù)庫，此外還包括應急救援系統(tǒng)（警保聯(lián)動、應急救援摩托車、應急救援車、拖車）等。

（c）電信運營商數(shù)據(jù)：包括用戶經(jīng)緯度信息、用戶所接入基站/小區(qū)信息、基站/小區(qū)工程參數(shù)信息、用戶基礎(chǔ)信息、用戶工作、居住、休閑娛樂所在區(qū)域信息、用戶業(yè)務偏好、用戶日常運動軌跡、各區(qū)域人群聚集及遷徙等信息。

（d）移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息資源：包括互聯(lián)網(wǎng)出行平臺數(shù)據(jù)，譬如滴滴、Uber 的快車/專車/順風車的行車軌跡、用戶出行線路信息；地圖平臺數(shù)據(jù)，譬如百度、高德的地圖數(shù)據(jù)、實時的交通路況信息、實時擁堵報警等；還包括共享單車系統(tǒng)數(shù)據(jù)，譬如ofo 小黃車作為面向政府開放數(shù)據(jù)的共享單車企業(yè)，已向全國20余城市開放了其交通大數(shù)據(jù)平臺。

（e）車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息資源：采集并整合包括RFID數(shù)據(jù)庫、車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、車輛運行及交互數(shù)據(jù)庫，道路監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、車載終端數(shù)據(jù)等。

b）交通數(shù)據(jù)分發(fā)：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的交通數(shù)據(jù)分發(fā)功能采用分布式架構(gòu)，跨平臺支撐，統(tǒng)一調(diào)度與監(jiān)控。其關(guān)鍵技術(shù)包括管道技術(shù)、內(nèi)存技術(shù)、多線程技術(shù)等，從而提升其分發(fā)性能。為方便使用者進行操作，還采用可視化、定制化界面及操作流程。交通數(shù)據(jù)分發(fā)子模塊還具備跨系統(tǒng)統(tǒng)一處理能力，使之支持跨Hadoop、MPP、傳統(tǒng)RDBMS 等平臺及數(shù)據(jù)庫調(diào)度。交通數(shù)據(jù)分發(fā)子模塊還應支持對小型機、X86 服務器、調(diào)度流程的監(jiān)控與處理。

c）交通數(shù)據(jù)同步：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺采用基于后臺程序編碼，實現(xiàn)交通管理部門各類業(yè)務系統(tǒng)，水務局、環(huán)保局、氣象等與交通相關(guān)單位的業(yè)務系統(tǒng)，能夠與本交通管理大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)同步。還采用發(fā)布/訂閱方式、SQL JOB 方式、Service Broker 消息隊列方式，實現(xiàn)城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺與相關(guān)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫同步。

d）任務配置調(diào)度：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺基于Azkaban，實現(xiàn)迅速、易操作、企業(yè)級、易擴展的分布式任務配置調(diào)度。

e）統(tǒng)一用戶權(quán)限管理：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺設(shè)計了統(tǒng)一用戶認證、用戶統(tǒng)一授權(quán)。統(tǒng)一用戶認證基于交通管理局的證書體系（或PKI 證書），進而有效解決多個相關(guān)系統(tǒng)平臺的多重賬號、多重口令管理問題。

f）斷點續(xù)傳：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺允許交通數(shù)據(jù)接入模塊從抽取、匯聚、分發(fā)中斷的位置繼續(xù)傳送，進而提升交通數(shù)據(jù)接入模塊的執(zhí)行效率。

4.2 交通數(shù)據(jù)處理模塊

針對城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺匯聚的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，采用分布式ETL 技術(shù)，按照交通數(shù)據(jù)提取、清洗、關(guān)聯(lián)、比對、標識規(guī)范化的流程，實現(xiàn)標準化的交通數(shù)據(jù)處理模式，從而提升城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的交通數(shù)據(jù)質(zhì)量，有效解決數(shù)據(jù)缺失、更新時效性低、數(shù)據(jù)冗雜及處理延遲等問題。進而協(xié)助城市交通管理部門更及時的交通監(jiān)控、更準確的道路擁堵監(jiān)測疏導以及城市路網(wǎng)規(guī)劃、交通肇事及逃逸分析。

a）交通數(shù)據(jù)抽取：對原始的交通領(lǐng)域多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，將所有的結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)抽取轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)。

（a）結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)：交通數(shù)據(jù)抽取功能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)的全量抽取和增量抽取。全量抽取類將完整抽取交通數(shù)據(jù)源中的交通數(shù)據(jù)表、交通數(shù)據(jù)視圖。增量抽取將提取新增、修改、刪除的交通數(shù)據(jù)。

（b）非結(jié)構(gòu)交通數(shù)據(jù)：主要是從交通監(jiān)控視頻、交通圖片、遙感等多媒體文件、文本內(nèi)容等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中提取車輛、車主、軌跡、位置、狀態(tài)等信息，形成結(jié)構(gòu)化交通數(shù)據(jù)，一般采取全量抽取。

b）交通數(shù)據(jù)清洗：過濾不合規(guī)的交通數(shù)據(jù)，刪除重復的交通數(shù)據(jù)，糾正錯誤數(shù)據(jù)，完成格式轉(zhuǎn)換，并進行清洗前后的交通數(shù)據(jù)一致性檢查，保證交通數(shù)據(jù)結(jié)果集的質(zhì)量，將“臟數(shù)據(jù)”清洗掉。針對缺失值，采用刪除法、替換法、插補法等方式進行清洗。針對格式內(nèi)容清洗，可采用邏輯錯誤清洗、箱型圖分析、基于聚類的離群點等方式去除不合理值，并修正矛盾內(nèi)容。

c）交通數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)：數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是將來源于不同的業(yè)務系統(tǒng)、不同的數(shù)據(jù)通過關(guān)鍵字段關(guān)聯(lián)在一起。關(guān)聯(lián)的過程包括關(guān)聯(lián)鍵值的生成、組內(nèi)關(guān)聯(lián)、組間關(guān)聯(lián)、并行關(guān)聯(lián)等處理邏輯。城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的交通數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)包括離線數(shù)據(jù)的批處理和流式數(shù)據(jù)的實時處理。

d）交通數(shù)據(jù)對比：實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)比對，關(guān)鍵詞比對，圖像語音文本相似度比對，二進制比對以及生物特征比對等。通過交通數(shù)據(jù)對比功能，可以協(xié)助交通管理及政府相關(guān)部門快速定位出交通信息來源，提高對比效率和準確率。

e）交通數(shù)據(jù)標識：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺將通過直觀事實、統(tǒng)計加工、模型挖掘、組合定義等方法進行交通數(shù)據(jù)標識。在交通數(shù)據(jù)標識模塊基礎(chǔ)上，對交通擁堵及交通事故等按照類型和性質(zhì)進行分類統(tǒng)計，可以幫助交通管理部門進行輿情分析、高擁堵區(qū)域車輛監(jiān)控、交通事故車輛及人員追蹤分析等。

綜上，城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺將主要采用基于MapReduce 的ETL 技術(shù)，并結(jié)合多Agent 方式，進行交通數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換、加載。此外，還將固化成型的分析算法，并支撐交通數(shù)據(jù)管理模塊、交通數(shù)據(jù)組織模塊、交通數(shù)據(jù)服務模塊。需要搭建混合型的數(shù)據(jù)庫集群包括Oracle、TimescaleDB、Impala、Vertica等。

4.3 交通數(shù)據(jù)管理模塊

城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺將建立交通管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)管理模塊，并展開交通數(shù)據(jù)分級、交通數(shù)據(jù)資源目錄構(gòu)建、交通數(shù)據(jù)分級分類定義、交通數(shù)據(jù)血緣關(guān)系梳理、交通數(shù)據(jù)運維監(jiān)控，實現(xiàn)全平臺交通數(shù)據(jù)的歸集聚合、融合管理、共享服務。

a）交通數(shù)據(jù)資源目錄：通過交通數(shù)據(jù)資源目錄與數(shù)據(jù)分類展現(xiàn)快速地實現(xiàn)數(shù)據(jù)定位，幫助交通管理及政府相關(guān)部門快速地找到期望的交通數(shù)據(jù)，模塊實現(xiàn)交通管理資源目錄、交通管理主體數(shù)據(jù)目錄、交通管理專題數(shù)據(jù)目錄。

b）交通數(shù)據(jù)分級：結(jié)合交通大數(shù)據(jù)資源，研究并設(shè)計適用于交通管理場景的數(shù)據(jù)分類模型，包括交通管理業(yè)務模型（包括車主、車輛、道路、軌跡、監(jiān)控、誘導、收費等）和交通管理本體模型（包括道路、流量、容量、監(jiān)控、交管等）。

c）統(tǒng)一的交通數(shù)據(jù)標準：城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺通過統(tǒng)一的交通管理數(shù)據(jù)標準，輔助交通數(shù)據(jù)的命名、定義、范圍、量綱化等過程，并助力交通管理平臺的業(yè)務規(guī)則規(guī)范化。從而平臺用戶能夠詳細掌握城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺中的交通數(shù)據(jù)，包括交通數(shù)據(jù)的格式、處理方法、獲取方法、質(zhì)量要求、安全性要求等。

d）交通數(shù)據(jù)血緣分析：通過交通元數(shù)據(jù)管理，分析交通數(shù)據(jù)的血緣關(guān)系，構(gòu)建交通數(shù)據(jù)流向圖，從而實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)集成、交通數(shù)據(jù)加工、交通數(shù)據(jù)應用的全生命周期管理。并實現(xiàn)任務層級、交通數(shù)據(jù)層級、交通數(shù)據(jù)字段層級的交通數(shù)據(jù)血緣關(guān)系多層次呈現(xiàn)。

e）閉環(huán)的交通數(shù)據(jù)質(zhì)量管理：從交通數(shù)據(jù)標準化程度、使用狀況、冗余度、數(shù)據(jù)生命周期、數(shù)據(jù)質(zhì)量、安全狀況等方面進行評估，構(gòu)建數(shù)據(jù)質(zhì)量管理閉環(huán)體系。

f）交通數(shù)據(jù)運維監(jiān)控：構(gòu)建有效的數(shù)據(jù)運維監(jiān)控體系，從數(shù)據(jù)監(jiān)控、任務監(jiān)控、故障監(jiān)控等方面進行管理和規(guī)范。

4.4 交通數(shù)據(jù)組織模塊

城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的交通數(shù)據(jù)組織模塊，將按照“一”點統(tǒng)籌，“三庫”共建思想，協(xié)助交通管理部門的云上建庫，形成城市交通管理大數(shù)據(jù)總索引、總導航。并將依次進行交通管理原始庫、交通管理主題庫、交通管理業(yè)務庫的“三”庫建設(shè)，提供高質(zhì)量的交通數(shù)據(jù)的整合和高效的交通數(shù)據(jù)共享。交通數(shù)據(jù)組織規(guī)劃整體架構(gòu)如圖4所示。

a）交通管理原始庫：交通管理部門的各交管業(yè)務平臺、與交通相關(guān)的政府事業(yè)單位的對應業(yè)務系統(tǒng)、電信運營商數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入到平臺后，對不同來源的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)的原始格式進行存儲。構(gòu)建的交通原始庫包括車輛庫、車主信息庫、道路信息庫、信號燈信息庫、交警信息庫、互聯(lián)網(wǎng)信息庫、監(jiān)控信息庫、交通檢測設(shè)備信息庫、社會信息庫、氣象信息庫、水文信息庫等。

b）交通管理主題庫：交通管理主題數(shù)據(jù)庫整合交通管理原始庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以交通數(shù)據(jù)來源進行數(shù)據(jù)分類，并進一步依據(jù)交通管理六要素組織原則，構(gòu)建交通數(shù)據(jù)資源目錄，以“人、車、路、事、環(huán)境、組織”進行劃分。

圖4 交通數(shù)據(jù)組織模塊——交通管理原始庫、主題庫、業(yè)務庫

c）交通管理業(yè)務庫：基于交通管理業(yè)務流程和特征，抽取、整合具有明顯業(yè)務屬性的交通數(shù)據(jù)集合，并針對交管部門各處/科/室的業(yè)務分工，在交通管理主題庫之上構(gòu)建交通管理業(yè)務庫。例如，肇事及事故處理業(yè)務庫、號牌及通行證業(yè)務庫、車輛年檢變更報廢業(yè)務庫、車主及駕照管理業(yè)務庫、交通安全違法行為業(yè)務庫、ETC 及高速繳費業(yè)務庫、出租車管理業(yè)務庫、交通管制業(yè)務庫、天氣及災備業(yè)務庫、交通誘導及擁堵治理業(yè)務庫、交通應急管理業(yè)務庫、智慧停泊車管理業(yè)務庫、電子交警業(yè)務庫等。

4.5 交通數(shù)據(jù)服務模塊

在交通數(shù)據(jù)服務方面，將按照分布式構(gòu)建、一體化服務、標準化操作、價值化交通數(shù)據(jù)交互的設(shè)計原則，構(gòu)建高效、安全、可靠、扁平化的交通數(shù)據(jù)服務模塊。該模塊面向交警執(zhí)勤人員、交管局各處室提供車輛查詢檢索、車主肇事記錄、下載推送等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務；并將提供多渠道、多維度的信息協(xié)同服務能力，包括面向交通管理局的專業(yè)處室提供交通挖掘分析、專家建模等智能化的交通數(shù)據(jù)服務等。還將在城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺的邊界構(gòu)建交通管理信息安全接入和交通數(shù)據(jù)交換子模塊，為未來交通管理信息“共建共享”提供安全穩(wěn)定的服務。

交通數(shù)據(jù)服務模塊將遵循交通運輸部發(fā)布的《關(guān)于推進交通運輸行業(yè)數(shù)據(jù)資源開放共享的實施意見》，并結(jié)合交通行業(yè)相關(guān)標準《交通運輸數(shù)據(jù)資源交換與共享》，構(gòu)建完備的數(shù)據(jù)組織規(guī)劃、數(shù)據(jù)服務規(guī)劃，為跨部門、跨區(qū)域、跨領(lǐng)域的交通信息資源共享和大數(shù)據(jù)應用提供堅實的服務保障。并根據(jù)交警數(shù)量、業(yè)務應用增量，充分考慮交通管理大數(shù)據(jù)應用需求和服務支撐能力，確保交通數(shù)據(jù)服務模塊具備充足的應用支撐能力。

5 總結(jié)

近些年，我國城市化進程快速推進，各類交通問題凸顯。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠賦能城市交通管理，并極大地提升交通管理效率及智慧化水平。本文研究了城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)，同時詳細介紹了平臺設(shè)計原則、主要功能結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)，能夠為城市智慧交通管理大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及實際建設(shè)提供理論積累和技術(shù)指導。