智慧公路工程中信息資源規(guī)劃

張震　彭坤　孔帥華

摘? 要：經(jīng)過多年來的信息化建設和積累，交通信息資源總量呈指數(shù)級增長，交通信息資源面臨的缺乏整合與共享的問題也日益凸顯。本文分析了公路信息資源存在的問題，對公路信息資源規(guī)劃的數(shù)據(jù)庫建設以及數(shù)據(jù)資源共享進行了深入研究，基于信息工程方法論，科學規(guī)劃信息資源，并完善基礎數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫以及主題數(shù)據(jù)庫的建設，在明確數(shù)據(jù)服務的發(fā)布管理、日志和監(jiān)控的基礎上，進行數(shù)據(jù)量的估算，加強了公路信息資源與河南政務云的銜接，對“智慧公路”建設具有深遠的意義。

關(guān)鍵詞：智慧公路;信息資源規(guī)劃;數(shù)據(jù)庫;資源共享

中圖分類號：TP399? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： After years of information construction and accumulation， the total amount of traffic information resources has increased exponentially， and it becomes increasingly urgent to integrate and share traffic information resources. This paper analyzes problems of highway information resources， and conducts in-depth research on construction of highway information resources planning database and data resource sharing. Based on information engineering methodology， information resources are scientifically planned， and construction of basic databases， business databases and theme databases is improved. On the basis of clarifying release management， log and monitoring of data services， data volume is estimated. Connection between highway information resources and Henan government affairs cloud is strengthened， which has far-reaching significance for smart highway construction.

Keywords： smart highway; information resource planning; database; resource sharing

1? ?引言（Introduction）

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)的價值和政治意義正在凸顯出來，國務院頒發(fā)的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》就是旨在從國家層面推動大數(shù)據(jù)工作的全面開展，加快建設數(shù)據(jù)強國[1]。經(jīng)過多年信息化建設和積累，河南省交通運輸行業(yè)積累了大量的數(shù)據(jù)資源，交通信息資源總量呈指數(shù)級增長，在服務交通行業(yè)管理、服務企業(yè)和社會公眾方面發(fā)揮了重要作用[2]。“一個基礎、三大平臺”將相繼建設和全面推廣，迫切需要改變傳統(tǒng)“散”的建設模式，采用“統(tǒng)”和“聯(lián)”的頂層設計思想，全面、系統(tǒng)梳理行業(yè)信息資源，對河南省公路信息資源進行全面規(guī)劃。因此，想要在經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的過程中形成倍增效應，就必須不斷完善政府對掌握的信息資源的開發(fā)利用工作[3]。

2? ?問題分析（The analysis of the problem）

2.1? ?干線路網(wǎng)運行監(jiān)測覆蓋率不足，數(shù)字化程度低

現(xiàn)有公路重點路段、重要橋隧等監(jiān)控覆蓋范圍已無法滿足需求，大部分技術(shù)狀況、交通運行等信息仍需要依靠人工采集獲取。數(shù)據(jù)采集一是受人工影響造成連續(xù)性不強、數(shù)據(jù)誤差較大;二是人工采集數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、結(jié)構(gòu)化不強，使得后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、預警研判等工作難以開展。目前，雖然我省路網(wǎng)信息化已有一定的基礎，部分實現(xiàn)了電子化，但是總體上覆蓋面不全，設置還相對散亂，對數(shù)據(jù)的處理與挖掘投入力度較弱，不能夠?qū)⑿乱淮畔⒓夹g(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能等智慧技術(shù)綜合運用于交通運輸、服務控制和車輛管理[4]。

2.2? ?省市縣三級信息化建設體系性較差

由于項目各自建設，其建設規(guī)模標準不統(tǒng)一，設備選型存在一定差異性，河南省各轄區(qū)路段信息化系統(tǒng)之間兼容性較差。鄭州市信息化建設、管理體制、調(diào)度管理、信息監(jiān)測等初見成效，并不斷完善;濟源等市結(jié)合自身特點開展部分特色應用;交調(diào)站在各個市均有建設，視頻監(jiān)控、信息發(fā)布等設施個別市部分路段開展建設。但是，大部分市公路信息化程度較低，無法形成支撐全省普通干線公路網(wǎng)的“智慧公路”建設。

3? ?信息資源規(guī)劃（Information resource planning）

智慧公路信息資源規(guī)劃指的是從公路信息的來源采集，到對這些信息進行處理，再到對公路信息資源進行傳輸，再到最終的公路信息資源的使用。其具體的功能就在于可以對河南省的公路領域各功能和數(shù)據(jù)進行分析，從而使得河南省的公路信息資源能夠在信息的采集方面標準化，并且可以建立一個河南省的公路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。對于河南省而言，在公路信息資源規(guī)劃方面，需要遵循從公路信息的采集到元數(shù)據(jù)的建立，以及對各種公路信息的分析，都需要在統(tǒng)一的標準下執(zhí)行，從而使得河南省公路信息資源能夠更好地接軌和整合[5，6]。

3.1? ?數(shù)據(jù)需求分析

根據(jù)應用系統(tǒng)設計方案，分析各系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的具體需求。為使各類信息資源系統(tǒng)化、有序化，便于共享、檢索與擴展，對各應用系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)資源進行歸類、合并、融合，確定應用系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。基礎數(shù)據(jù)：包括地理空間數(shù)據(jù)、公路屬性數(shù)據(jù)、應急資源數(shù)據(jù)、風險隱患數(shù)據(jù)、管理機構(gòu)數(shù)據(jù)、業(yè)務人員數(shù)據(jù)等;業(yè)務數(shù)據(jù)：包括公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務管理數(shù)據(jù)、路網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、突發(fā)事件數(shù)據(jù)、信息服務數(shù)據(jù)等;主題數(shù)據(jù)：包括養(yǎng)護決策數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)等。

3.2? ?數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)資源庫建設的基礎，數(shù)據(jù)采集的實時性和準確性直接決定了信息服務系統(tǒng)的實用性、適用性和有效性。根據(jù)河南省現(xiàn)有各類數(shù)據(jù)資源情況，以及擬建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源情況，分析各類數(shù)據(jù)的采集條件，確定采集方式和更新要求[7]。部分數(shù)據(jù)采集方案如表1所示。

3.3? ?規(guī)劃方案

從數(shù)據(jù)采集方案可以看出，部分數(shù)據(jù)來源于多個系統(tǒng)，需進行數(shù)據(jù)整合;部分數(shù)據(jù)需經(jīng)過原始數(shù)據(jù)換算或處理后形成所需數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)形成總體方案如圖1所示。

公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)主要包括公路技術(shù)狀況數(shù)據(jù)、路產(chǎn)路權(quán)數(shù)據(jù)、沿路設施設備數(shù)據(jù)等，主要來源于：（1）外場監(jiān)測點的多種傳感器和智能終端對數(shù)據(jù)進行自動采集，并進行數(shù)據(jù)融合;（2）應用系統(tǒng)的管理系統(tǒng)和應急處置系統(tǒng)經(jīng)過人工錄入或系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并進行地圖拼接。而路網(wǎng)運行數(shù)據(jù)則主要由外部共享系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換平臺以及數(shù)據(jù)補差得到。

4? 數(shù)據(jù)庫建設方案（The construction plan of database）

4.1? ?總體建設方案

數(shù)據(jù)庫設計要求滿足數(shù)據(jù)資源及其屬性信息的存儲，根據(jù)智慧公路工程中信息資源的特點，結(jié)合各項應用所需數(shù)據(jù)資源的屬性和使用要求選擇合適的數(shù)據(jù)庫[8]，在現(xiàn)有普通干線公路信息化建設成果基礎上進行完善和新建。數(shù)據(jù)庫總體框架示意圖如圖2所示。

基礎數(shù)據(jù)庫需新建風險隱患數(shù)據(jù)庫和業(yè)務人員數(shù)據(jù)庫;主題數(shù)據(jù)庫需新建養(yǎng)護決策數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫;業(yè)務數(shù)據(jù)庫需新建公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、路網(wǎng)運行數(shù)據(jù)庫、突發(fā)事件數(shù)據(jù)庫以及信息服務數(shù)據(jù)庫。

4.2? ?基礎數(shù)據(jù)庫

基礎數(shù)據(jù)庫以各業(yè)務局掌握的管理對象屬性數(shù)據(jù)為主，必要時需獲取其他部門相關(guān)信息，從而形成關(guān)于同一管理對象權(quán)威的、完整的數(shù)據(jù)鏈。基礎數(shù)據(jù)庫包含的數(shù)據(jù)庫種類及數(shù)據(jù)類型如表2所示。

4.3? ?業(yè)務數(shù)據(jù)庫

業(yè)務數(shù)據(jù)是在管理對象基礎數(shù)據(jù)的基礎上，隨著管理過程而疊加形成的過程數(shù)據(jù)。業(yè)務數(shù)據(jù)庫包含的數(shù)據(jù)庫種類及數(shù)據(jù)類型如表3所示。

4.4? ?主題數(shù)據(jù)庫

主題數(shù)據(jù)庫基于數(shù)據(jù)文件和應用數(shù)據(jù)庫，是一種結(jié)構(gòu)和處理過程獨立的數(shù)據(jù)庫，主要實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，包括養(yǎng)護決策數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫。其規(guī)劃過程如圖3所示。

首先，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的編碼標準，使用統(tǒng)一的代碼，對數(shù)據(jù)的錄入、存儲、輸出標準進行統(tǒng)一，規(guī)范數(shù)據(jù)的應用格式，建立統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)，統(tǒng)一信息使用和輸出終端。其次，在建立的過程中對系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進行歸類和標準化，在標準化的基礎上進行整合、集成，形成數(shù)據(jù)標準一致的、規(guī)范化的、不需要數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)集合。最后，建立數(shù)據(jù)標準一致、信息共享的主題數(shù)據(jù)庫[9]。

5? 數(shù)據(jù)資源共享方案（The sharing plan of data resources）

5.1? ?總體方案

為構(gòu)建區(qū)域一體化的安全應急響應體系，部省、省際、其他相關(guān)省政府委辦局之間應能實現(xiàn)路網(wǎng)管理與應急處置相關(guān)數(shù)據(jù)資源的共享，從而為跨區(qū)域綜合應急處置協(xié)同作業(yè)提供支持。部省數(shù)據(jù)交換內(nèi)容如表4所示。

根據(jù)表4數(shù)據(jù)交換內(nèi)容要求，將預留事件輸送到信息共享接口、基礎設施監(jiān)測信息共享接口等。河南省擬建設河南省綜合交通服務大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)交通運輸行業(yè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和共享，故不再單獨設計數(shù)據(jù)交換接口。

5.1.1? ?數(shù)據(jù)服務發(fā)布管理

根據(jù)數(shù)據(jù)分享類型確定處理方式，可以共享的數(shù)據(jù)允許用戶自由查看，需要相應條件共享的數(shù)據(jù)需要用戶經(jīng)過申請之后才能訪問。數(shù)據(jù)服務的審核工作由相關(guān)管理員操作，信息的發(fā)布可以設置權(quán)限，讓目標人群擁有訪問該信息的權(quán)利。當出現(xiàn)違規(guī)操作時，管理員可以收回數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。

5.1.2? ?數(shù)據(jù)服務日志

數(shù)據(jù)服務日志主要是記錄數(shù)據(jù)服務的過程，將采集到的信息用于數(shù)據(jù)的審計工作以及追溯工作，主要包含申請人和審批人的相關(guān)信息以及服務的結(jié)果。通過本過程能夠很好地體現(xiàn)出數(shù)據(jù)服務及其管理的相關(guān)情況，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)不正常的情況并做出最有效的處理。

5.1.3? ?數(shù)據(jù)服務監(jiān)控

數(shù)據(jù)服務監(jiān)控主要用于監(jiān)控對外共享的總數(shù)據(jù)量，包含的內(nèi)容主要有可共享數(shù)據(jù)資源數(shù)量、共享信息資源的數(shù)量和大小、申請訪問數(shù)據(jù)服務的次數(shù)和類別等，能夠直觀地反映出各種數(shù)據(jù)的共享情況，幫助相關(guān)人員判斷不同數(shù)據(jù)的需求程度，以及各個單位對數(shù)據(jù)的依賴程度，從而更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制[10]。

5.2? ?數(shù)據(jù)量估算

對本系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)首年數(shù)據(jù)量和預計年增長量進行測算，管理機構(gòu)數(shù)據(jù)庫與業(yè)務人員數(shù)據(jù)庫儲量較小，不予計算。

（1）基礎數(shù)據(jù)庫：地理空間數(shù)據(jù)庫、公路屬性數(shù)據(jù)庫、應急資源數(shù)據(jù)庫、風險隱患數(shù)據(jù)庫的首年數(shù)據(jù)量（單位：GB）分別為10.00、10.00、1.00、1.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為2.00、2.00、0.10、0.10。

（2）業(yè)務數(shù)據(jù)庫：公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務管理數(shù)據(jù)庫、路網(wǎng)運行數(shù)據(jù)庫、突發(fā)事件數(shù)據(jù)庫、信息服務數(shù)據(jù)庫的首年數(shù)據(jù)量（單位：GB）分別為500.00、10.00、400.00、2.00、1.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為200.00、5.00、200.00、2.00、0.50。

（3）主題數(shù)據(jù)庫：養(yǎng)護決策數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫的首年數(shù)據(jù)量（單位：GB）分別為10.00、10.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為10.00、10.00。

經(jīng)計算可得，5年累計數(shù)據(jù)存儲量估算值為2.89 TB。目前，鄭州市、濟源市、周口市、平頂山市、新鄉(xiāng)市、許昌市、焦作市、蘭考縣八個地級市和直管縣及黃河大橋的直屬機構(gòu)共上傳40路視頻，圖像采用H.264算法壓縮后傳輸，每路圖像每小時需存儲1000 MB，存儲周期按1年計算，總存儲容量如下：

40×1000×24×365÷1024÷1024=334.17 TB

綜上所述，數(shù)據(jù)量合計為：

2.89+334.17=337.06 TB

6? ?結(jié)論（Conclusion）

本研究旨在基于國家、交通運輸行業(yè)、河南省相關(guān)數(shù)據(jù)元標準規(guī)范定義的業(yè)務對象與屬性，結(jié)合河南省交通運輸行業(yè)各層面現(xiàn)有系統(tǒng)的應用實踐，以國家、交通運輸行業(yè)和河南省相關(guān)規(guī)范為指導，對信息資源進行自上而下的統(tǒng)一信息資源規(guī)劃，解決結(jié)構(gòu)不合理、數(shù)據(jù)冗余、混亂的“數(shù)據(jù)庫”問題，為實現(xiàn)行業(yè)信息化建設提供一個和諧的、應對變化的、全局的數(shù)據(jù)環(huán)境，提高河南省普通公路領域業(yè)務管理、運行監(jiān)測和行業(yè)決策水平，加快提升行業(yè)公共服務能力，改善公眾出行獲得感。

參考文獻（References）

[1] 國務院關(guān)于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知[EB/OL].[2015-08-31].國發(fā)〔2015〕50號， http：//www.gov.cn/gongbao/content/2015/content_2929345.htm.

[2] 彭言海.基于云計算的政務信息資源共享交換與整合平臺的研究與實現(xiàn)[D].鄭州：鄭州大學，2017.

[3] 張峰.智慧城市空間信息資源規(guī)劃的模型和實現(xiàn)方法研究[D].濟南：山東師范大學，2016.

[4] 楊凱瑞，趙雪淳，蔡龍珠，等.河南省智慧交通發(fā)展的現(xiàn)狀、困境及對策研究[J].創(chuàng)新科技，2019，11（10）：56-60.

[5] Wang， Lin. An Analysis of the University Informatization Construction Based on Information Resource Planning[J]. Applied Mechanics & Materials， 2014， 513（05）：2020-2023.

[6] 郭驊，蘇新寧.智慧城市信息資源規(guī)劃研究[J].情報理論與實踐，2016，039（009）：47-52.

[7] Zheng J ， Wang Q ， Xu B ， et al. Non-intrusive Traffic Data Collection with Wireless Sensor Networks for Intelligent Transportation Systems[J]. Ad Hoc & Sensor Wireless Networks， 2016， 34（01）：41-57.

[8] 許慶超.新疆交通運輸資源目錄體系的研究與開發(fā)[D].烏魯木齊：新疆大學，2019.

[9] 趙麗麗.信息資源規(guī)劃中主題數(shù)據(jù)庫規(guī)劃研究與應用[D].大連：大連海事大學，2016.

[10] 鄧小惠，許清，周成，等.省級普通公路數(shù)據(jù)中心建設關(guān)鍵技術(shù)研究[J].公路，2020，65（08）：277-280.

作者簡介：

張? ?震（1966-），男，博士，教授.研究領域：信息與通信工程，大數(shù)據(jù)技術(shù).

彭? ?坤（1996-），男，碩士生.研究領域：計算機應用，大數(shù)據(jù)技術(shù).

孔帥華（1995-），男，碩士生.研究領域：計算機應用，大數(shù)據(jù)技術(shù).