城市交通數(shù)據(jù)的應用
——以天津市交通信息服務系統(tǒng)為例

郭宇婷，馬 郡，陳方乙，雷明宇

（1.天津城建大學 土木工程學院，天津300384；2.天津市公安交通管理局 科設支隊，天津300384；3.逸興泰辰技術有限公司 信控部，天津300384）

城市交通的智能治理意味著在相關各方之間更加積極主動地溝通，交通決策相關信息更加深入地嵌入政策議程，以及在制定對策方案過程中更加廣泛和深入的討論[1].人們的交通出行日益頻繁，交通數(shù)據(jù)量和種類也急劇增大.由于路況信息、事故信息繁多，整合不及時、分類不明確，給交通管理者的日常工作帶來很大的挑戰(zhàn).隨著計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，交通信息服務為應對上述挑戰(zhàn)提供了可行的解決方案.智能化的交通信息服務系統(tǒng)可以提供實時、準確、全面的交通信息融合功能，可以幫助交通參與者和管理者做出更加有效的行為與管理決策，提升整個交通運輸系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益[2]，滿足城市交通智慧化的需求[3]，可以協(xié)助交通管理人員從管理交通走向治理交通.

1 天津市交通信息服務系統(tǒng)資源現(xiàn)狀

近年來，天津市交通擁堵問題日益突出，交通管理部門迫切需要充足的交通數(shù)據(jù)和有效的數(shù)據(jù)分析方法，以優(yōu)化出行結構，均衡路網(wǎng)流量，提高道路通行能力.為滿足上述交通管理需求，天津市交通信息服務平臺主要從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析方法兩個方面進行建設.

1.1 系統(tǒng)組成分析

天津市交通信息服務系統(tǒng)平臺功能如表1所示，其基于大數(shù)據(jù)平臺構建智能交通信息服務體系[4]，為城市交通管理和信息服務提供支持.系統(tǒng)組成可分為8類.

表1 天津市交通信息服務系統(tǒng)組成分析

天津市交通信息服務系統(tǒng)平臺構建內容的建設標準、技術選型、數(shù)據(jù)結構等并不統(tǒng)一，具有大數(shù)據(jù)典型的5個特征，即海量化（volume）、多樣化（variety）、快速化（velocity）、價值化（value）、真實性（veracity）[5].

1.2 數(shù)據(jù)采集及處理方法

天津市已建成交通視頻監(jiān)控、電子警察、地磁檢測和微波檢測等多個信息采集系統(tǒng)，已經(jīng)具備了全市范圍內固定點位的交通信息采集能力.雖然數(shù)據(jù)采集量看似很大，但信息采集設備位置固定，導致無法獲取所有道路的運行狀態(tài)，且采集的數(shù)據(jù)種類重復、利用率低，不能滿足交通管理人員的管理需求.因此，天津市交通信息服務系統(tǒng)采用將互聯(lián)網(wǎng)交通數(shù)據(jù)與公安交管數(shù)據(jù)融合的設計理念，利用大數(shù)據(jù)方法對海量交通數(shù)據(jù)進行分析.

1.2.1 融合算法

融合算法可采用的數(shù)據(jù)很多，如視頻監(jiān)控下的車牌數(shù)據(jù)、電子警察數(shù)據(jù)、地磁和微波檢測的車輛數(shù)據(jù)等.天津市交通信息服務系統(tǒng)主要運用融合數(shù)據(jù)有：①浮動車GPS檢測數(shù)據(jù)；②卡口檢測設備提供的車輛經(jīng)過卡口位置的記錄數(shù)據(jù).因浮動車法采樣數(shù)目少、數(shù)據(jù)精確度與道路匹配度不高、浮動車輛行為有偏性；卡口數(shù)據(jù)為斷面數(shù)據(jù)，因其覆蓋范圍小、旅行時間的記錄有滯后等原因，現(xiàn)根據(jù)基于卡口數(shù)據(jù)得到的旅行時間數(shù)據(jù)和基于浮動車路況數(shù)據(jù)得到旅行時間數(shù)據(jù)，融合生成新的路況道路速度信息.

浮動車法需要記錄測試在對向開來的車輛和同向行駛的車輛中，超越和被超越車輛的數(shù)量.將浮動車數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)結合，共同計算不同功能道路在全網(wǎng)道路中所占權重，得到擁堵指數(shù)和擁堵道路占比.融合算法可以得到覆蓋面最廣、可信度最高的實時路況數(shù)據(jù).交通通行狀態(tài)等級根據(jù)速度判斷指標劃分，如表2所示.

表2 交通通行狀態(tài)等級劃分對應（以速度為判斷指標）[6] km·h-1

1.2.2 大數(shù)據(jù)技術

大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術吸引了越來越多的關注，且大數(shù)據(jù)結果的圖形化，也讓人們方便分析研究各種信息資源[7].大數(shù)據(jù)與云計算的關系緊密相連，單臺計算機并不能處理計算大數(shù)據(jù)，可運用分布式數(shù)據(jù)挖掘特色功能對海量數(shù)據(jù)進行處理.它必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、虛擬化技術[8].天津市交通信息服務系統(tǒng)采用Hadoop2.0框架技術，可以方便快速地編寫出大數(shù)據(jù)并進行程序處理，自動完成數(shù)據(jù)的劃分和調度管理，滿足系統(tǒng)對交通數(shù)據(jù)的計算速度要求.

2 案例分析

2.1 實時數(shù)據(jù)

在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)平臺不應僅滿足于響應各種信息查詢的要求，而應主動推送相關信息給使用者，發(fā)揮智能化信息服務的作用.這有助于非交通專業(yè)的決策關聯(lián)者和社會組織等從發(fā)展和動態(tài)的角度理解城市交通，使得城市交通規(guī)劃師和工程師可以共同協(xié)作管理城市交通[1].天津市交通信息服務系統(tǒng)做到了這一點.現(xiàn)以天津市2019年6月某工作日為例，路況信息如圖1所示.

實時路況可用四色顯示，不同顏色顯示不同擁堵狀況，若道路上有交通事故，也可以起到異常預警作用.如圖1b中紅色部分則是路段擁堵預警，提示管理者加強關注.

圖1 天津市2019-06某工作日路況信息

2.2 歷史數(shù)據(jù)

歷史數(shù)據(jù)主要可查詢交通事件、車流量和交通流量數(shù)據(jù)分析結果，如圖2所示.

交通事件的錄入起到了信息匯總的作用.交通管理人員可以根據(jù)事故或施工信息，合理安排人員巡查和指導交通.

2.3 統(tǒng)計數(shù)據(jù)

交通報表可統(tǒng)計年、月、日的擁堵指數(shù)、平均速度、擁堵時長和擁堵道路占比等數(shù)據(jù)，如圖3所示.還可以統(tǒng)計節(jié)假日或特殊時間的數(shù)據(jù)，如圖3c為2019年五一放假期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計.

圖2 天津交通信息服務系統(tǒng)歷史事件及數(shù)據(jù)

節(jié)假日的交通指數(shù)分析意義重大.根據(jù)分析可調整節(jié)假日期間的信號控制，若有事故多發(fā)地段可提前設置交警執(zhí)勤崗位，預防事故發(fā)生.圖3b顯示了天津市5月月度分析曲線.可得出在月初交通曲線波動大、交通狀況不穩(wěn)定，這與五一假期人們出行規(guī)律有關.圖3c則特別分析了五一期間交通指數(shù)，可供管理者判斷整理.

圖3 天津市交通信息服務系統(tǒng)分析曲線

3 針對天津市交通信息服務系統(tǒng)的分析

天津市交通信息服務系統(tǒng)將數(shù)據(jù)、技術和決策三個方面融合且運用于實際，管理效果顯著.

（1）交通管理人員可通過視頻監(jiān)控、道路指標指數(shù)和系統(tǒng)內部異常預警，迅速得知實時路況，既省時又方便.且可根據(jù)實時路況預測未來時段的路況，在特殊天氣或有特殊事件時做好準備.此為數(shù)據(jù)層面，不是簡單的觀察交通情況的變化，還要能有效地觀察到此變化的過程.此功能體現(xiàn)了交通信息服務系統(tǒng)的重要價值，是必備的基本功能.

（2）交通管理人員可根據(jù)系統(tǒng)平臺事故統(tǒng)計的數(shù)據(jù)得知全市發(fā)生事故路段.可以根據(jù)外場民警信息，錄入事故、施工等交通事件信息，便于日后查詢.還可對比每月、每年交通指標數(shù)據(jù)，供交通管理人員分析、預測.此為技術層面，通過技術分析總結出交通情況的變化趨勢，正確評估，并得到合理預測.

（3）交通管理人員可根據(jù)統(tǒng)計報表迅速、清晰地得知交通指標數(shù)據(jù)的年、月、日對比.排查不正常數(shù)據(jù)，分析規(guī)律，根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)化道路配時，緩解道路擁堵.此為決策層面，城市交通的本質是公共政策，交通管理人員需要足夠、清晰的數(shù)據(jù)圖表來說服決策者，決策者再根據(jù)相關的影響因素做出合理判斷.

4結 語

通過分析天津市交通信息服務系統(tǒng)應用實例，探究基礎功能的應用、參數(shù)算法的計算，討論其將數(shù)據(jù)、技術和決策三方面相互作用以達到分析服務交通的效果.

城市交通的智能治理是交通管理的重點，信息資源和數(shù)據(jù)的整合、分類、整理又是管理信息服務的重中之重.天津市交通信息服務系統(tǒng)已實現(xiàn)交通信息數(shù)據(jù)的標準化，服務的智能化，遵循實用性、易操作性、安全性、可靠性、前瞻性和經(jīng)濟性的建設原則，使交通數(shù)據(jù)在各管理部門之間的流通更為便捷，緩解了擁堵狀況，確保交通管理人員能合理有效地管理城市交通.