公路交通氣象服務(wù)現(xiàn)狀分析與定制化產(chǎn)品展望

文 北京天譯科技有限公司 周穎 王偉躍 供圖 北京市交通委員會延慶公路分局 李慶彬

根據(jù)國外氣象監(jiān)測技術(shù)在公路領(lǐng)域的應(yīng)用歷史和我國的發(fā)展現(xiàn)狀，定制化將成為我國未來氣象監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向之一。

近年來，隨著全球氣候變暖，極端天氣出現(xiàn)的頻次越來越高。針對氣象要素在公路交通運輸上的巨大影響，國內(nèi)外已陸續(xù)出現(xiàn)相應(yīng)的公路交通氣象監(jiān)測預(yù)報預(yù)警服務(wù)，并通過研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，在一定程度上保障了公路交通安全，減少了災(zāi)害損失。

國外廣泛應(yīng)用RWIS 國內(nèi)定制化產(chǎn)品萌芽

研發(fā)公路交通氣象服務(wù)產(chǎn)品是保障公路安全運行，提升公路通行效率，減少氣象災(zāi)害損失的有效舉措。目前，美國、歐洲、澳大利亞等多個國家和地區(qū)已廣泛應(yīng)用道路天氣信息系統(tǒng)（Road weather information system，簡稱“RWIS”）；國內(nèi)不同地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ú块T的不同需求，已開發(fā)出不同的公路氣象預(yù)報系統(tǒng)，具有很強的地域性和差異性。

追溯國外公路交通氣象服務(wù)的歷史，最具代表性的是1984年在歐洲成立的國際道路氣候常設(shè)委員會(Standing International Road Weather Commission，簡稱“SIRWEC”)，加入其中的成員國合作開展RWIS等方面的研究。相關(guān)研究成果和創(chuàng)新技術(shù)一定程度上促進了各國交通氣象領(lǐng)域的發(fā)展。

RWIS通過安裝在重點公路的氣象監(jiān)測設(shè)備和攝像頭，監(jiān)測并采集公路附近的天氣現(xiàn)象、環(huán)境溫度、露點溫度、相對濕度、路面狀況等要素，能為公路交通氣象的研究和服務(wù)提供比較可靠的資料源，同時預(yù)報影響交通的惡劣天氣，幫助主管部門采取合理的防護舉措，減少意外事故的發(fā)生。

截至2019年，美國應(yīng)用了超過2400余個RWIS系統(tǒng)，瑞典應(yīng)用了780個RWIS系統(tǒng)，安裝了200余個公路攝像頭。不足之處在于早期RWIS所覆蓋的公路較少，也未考慮不同國家和地域的氣候和公路特點，不過隨著多種站網(wǎng)優(yōu)化方案的逐步推進，站點選址變得更加科學(xué)，監(jiān)測系統(tǒng)也逐步優(yōu)化升級。例如，2017年構(gòu)建的一種為RWIS選址的優(yōu)化模型，通過考慮氣象要素、地理環(huán)境、通行狀況、事故發(fā)生率等要素，將其轉(zhuǎn)化為指數(shù)數(shù)據(jù)輸入到優(yōu)化模型中，為RWIS合理規(guī)劃選址位置，相關(guān)要素在不同地域和路段所占權(quán)重不同，因此得出的結(jié)果更具精準(zhǔn)度和可信度。

此外，國外學(xué)者們還研究出針對不同地域的公路交通氣象服務(wù)產(chǎn)品。例如，根據(jù)美國科羅拉多州當(dāng)?shù)貧夂?、地域條件及主要公路的交通系統(tǒng)，提供路況提示、路線規(guī)劃、天氣預(yù)警等服務(wù)；通過研究舊金山的摩托車碰撞傷害歷史數(shù)據(jù)，使用算法建立若干碰撞率的模型，研究出天氣因素對摩托車發(fā)生碰撞傷害事故的影響。

與國外相比，我國關(guān)于公路交通氣象服務(wù)的工作起步較晚，標(biāo)志性事件是在2005年的12月29日，交通部和中國氣象局第一次聯(lián)合發(fā)布“全國主要干線公路交通氣象預(yù)報”，代表我國從此正式建立公路交通氣象預(yù)報和發(fā)布機制，為公眾安全出行和政府部門合理決策提供了重要參考。目前，我國的公路交通預(yù)報系統(tǒng)是在氣象部門現(xiàn)有的氣象觀測站基礎(chǔ)上研發(fā)出來的，不同地區(qū)的氣象部門又根據(jù)自己所處地域的天氣氣候特點及當(dāng)?shù)亟煌ú块T的不同需求，開發(fā)出不同的公路氣象預(yù)報系統(tǒng)，因此這些產(chǎn)品的數(shù)值模型、輸出結(jié)果、發(fā)布機制等具有很強的地域性和差異性。

國內(nèi)的公路交通氣象服務(wù)發(fā)展歷程相比國外而言較短，但經(jīng)過初步發(fā)展已取得一些成果。

全國公路交通氣象基本監(jiān)測服務(wù)產(chǎn)品幾乎覆蓋了全國的主要公路路段，能夠反映出氣象要素對公路交通的影響方式和程度。目前，已在上海、江蘇、陜西、遼寧、青海、廣西等多地的主要公路干道建立交通氣象信息服務(wù)系統(tǒng)；已在安徽、河北等地建成高速公路氣象監(jiān)測服務(wù)系統(tǒng)等，為減少氣象因素造成的交通事故起到了重要作用。

隨著融媒體時代的到來，我國公路交通氣象產(chǎn)品的發(fā)布終端和推送方式愈加多元化。例如，針對遼寧沈陽附近區(qū)域的氣象服務(wù)微信小程序，呈現(xiàn)沈陽附近區(qū)域內(nèi)的高速公路交通實況天氣，當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)害天氣時能及時發(fā)出預(yù)報和預(yù)警信息；利用華東地區(qū)各省交通氣象數(shù)據(jù)搭建的專業(yè)地圖服務(wù)，根據(jù)用戶自身需求個性化定制系統(tǒng)內(nèi)提供的地圖資源，滿足不同人群的需求；依據(jù)當(dāng)?shù)貧v史氣候資料、公路車流量資料、事故資料等數(shù)據(jù)分析設(shè)計的黑龍江省特色旅游交通預(yù)警服務(wù)規(guī)范，以及旅游氣象條件指數(shù)預(yù)報方法；為高速公路交警設(shè)計的專用氣象手機端App，整理分析交警人員所處的高速公路路段氣象數(shù)據(jù)，通過便捷可視化的移動端系統(tǒng)，提升交警部門對災(zāi)害性天氣信息的接受和處理能力。

定制化非空穴來風(fēng) 潛在需求值得發(fā)掘

科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，公路交通氣象服務(wù)產(chǎn)品不斷推陳出新，種類也更加多樣，同時隨著人們生活水平的提升，不同人群對交通氣象服務(wù)產(chǎn)品的需求也變得更為多元和個性化。目前，我國的大部分公路交通氣象服務(wù)產(chǎn)品缺少針對性，例如對通勤人員、長途客運人員、自駕游人員等不同用戶的定制化服務(wù)，以及不同天氣，特別是惡劣天氣對公路路況影響的專業(yè)評估及安全行車指南等。

此外，在公路交通氣象服務(wù)的推送機制上也存在一定的單一性和滯后性。如何在滿足用戶核心需求的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確、及時、高效地推送公路交通氣象實時狀況、未來預(yù)報預(yù)警信息及定制化出行提示，都是值得研究的方向。

目前，氣象數(shù)據(jù)精細化已經(jīng)達到分鐘級，無論是實況還是預(yù)報，時空的精確度都在提升，但是從公路交通出行的角度分析，依然不能滿足行業(yè)用戶的需求。從不同角度出發(fā)，對于天氣對公路的影響，各類要素的權(quán)重有明顯區(qū)別。例如，交通部門專家認(rèn)為對短時強降雨、降雪、公路積雪、公路結(jié)冰、凍雨、大風(fēng)、霧、霾等8個要素需求迫切，而氣象部門專家則認(rèn)為對公路結(jié)冰、霧、凍雨、短時強降雨、降雪、公路積雪、大風(fēng)等7個要素需求迫切。對于公路積雪、降雪、霾等要素，交通部門專家給出的權(quán)重值明顯高于氣象部門專家的。這也表明在公路交通氣象數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域，應(yīng)更加深入了解用戶需求，根據(jù)不同需求制作相應(yīng)服務(wù)產(chǎn)品。

同時，公路交通出行的分類也在細化，從不同角度來劃分用戶需求均有所不同。按照出行人群，可劃分為貨運、出租、快車等專職交通出行人員和臨時出行需求人員。按照出行時長，可劃分為長途和短途；按照出行空間，可劃分為城市出行和高速出行；按照接受服務(wù)的人群，可劃分為個人和政府……可能還有更多劃分方式，但所有的劃分都是為了更好地細分出行的種類，以便能提供更精細的天氣服務(wù)方式。

由于出行時長、目的、方式的不同，導(dǎo)致公路交通對于天氣要素方面不同的需求側(cè)重，城市出行和高速公路出行對于需求要素就有明顯偏差，積水、短時強降雨、道路結(jié)冰對于城市出行影響比重更大，大霧、降雪、持續(xù)降雨對高速公路行車或者說長途行駛比重更大。而且從時效上看，需求也有明顯區(qū)別，長途出行更關(guān)注前路已有實況監(jiān)測及未來3小時至24小時的沿途天氣變化，而城市出行更關(guān)注臨時天氣變化，特別是像早晚高峰、一小時內(nèi)的突發(fā)天氣等。

短路損耗又稱為額定負載損耗。當(dāng)變壓器在額定負載運行時一次、二次繞組流過額定電流，此時繞組中所產(chǎn)生的損耗稱為額定負載損耗（變壓器銘牌上為負載損耗）。額定負載損耗包括基本銅損和附加銅損兩部分。

不同的需求導(dǎo)致氣象和公路結(jié)合的服務(wù)要求在天氣要素、時效和提示的時間上都存在很大的改進空間。隨著5G時代來臨，人工智能也隨之飛速發(fā)展，在氣象交通服務(wù)方面，人們對天氣信息的獲取渠道已經(jīng)從電視轉(zhuǎn)移到各種移動終端。研究人員在前期調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在各種終端顯示界面，個性、定制化的“貼心+高質(zhì)量”天氣服務(wù)，是當(dāng)前用戶們的強烈需求。

大數(shù)據(jù)精細化服務(wù) 語音功能便利化服務(wù)

如何賦能公路交通氣象服務(wù)定制化？大數(shù)據(jù)有助于細化不同用戶的不同需求，并基于此提供定制化的服務(wù)；便利的語音交互功能，能為用戶提供較好的使用體驗。

按照目前天氣對于交通出行的預(yù)報、預(yù)警或者是實況服務(wù)，都是統(tǒng)一發(fā)放的，并沒有按照用戶出行需求作進一步的技術(shù)處理。

如何提供更智能的公路交通氣象服務(wù)，數(shù)據(jù)融合和背后的算法支撐非常關(guān)鍵。目前可以實現(xiàn)針對不同用戶推送不同時效及不同要素的天氣提示，盡可能讓用戶率先收到最迫切需要的天氣服務(wù)。

主要思路是，首先判斷用戶在公路交通方面出行的規(guī)律，在此規(guī)律上獲取多個場景信息，包括場景名稱及其對應(yīng)的多個氣象要素和多個氣象指數(shù)；然后根據(jù)用戶的信息，組合各場景名稱下的多個氣象要素和多個氣象指數(shù)，得到多個氣象提示語言信息，包括氣象指數(shù)的觸發(fā)閾值和氣象提示語言；最后根據(jù)用戶的信息和當(dāng)前的時間，在觸發(fā)閾值時，把氣象提示語言推送給用戶。由此，可以針對不同場景提供個性化的氣象語音提示，提高用戶體驗。

這種方式是基于前期對于出行用戶大量數(shù)據(jù)的積累分析，以及某個時刻所處的實時位置和當(dāng)下天氣及未來天氣的變化。在這些數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，設(shè)定天氣服務(wù)的提示時間閾值和天氣變化的閾值，整體邏輯上包含了大量推送算法，以及氣象要素的篩選規(guī)則。

目前交互式的公路交通氣象服務(wù)主要呈現(xiàn)在語音方面，可實現(xiàn)單天單站點的語音互動，信息服務(wù)每次提問可獲取一個地區(qū)的天氣情況，同時主要是單天天氣的信息描述，此分析規(guī)則較為簡單，如果一次提問多個站點，只能以第一個出現(xiàn)的站點作回復(fù)，不會再作出其他相應(yīng)服務(wù)。

針對用戶的不同，以及所詢問站點時間復(fù)雜化的需求。在公路出行方面，語音交互的氣象服務(wù)也應(yīng)該相應(yīng)做到更加精細的預(yù)報?？梢酝ㄟ^四個過程去解決所面臨的問題。

時間語義解析：語義拆解涉及時間的詞語，分析歸類常用的時間語言，針對性改善目前只有單天的語音服務(wù)，可把時間劃分為小時級、時段級和固定時間詞匯級三大類，同時制定時間數(shù)據(jù)對應(yīng)規(guī)則。

天氣要素標(biāo)簽提取、分級及匹配功能：對現(xiàn)有天氣各類因子進行分類整理，并標(biāo)簽化處理，分為天氣現(xiàn)象、空氣質(zhì)量、風(fēng)、濕度、溫度等五大標(biāo)簽化要素，基本涵蓋了用戶在天氣方面的大部分需求；同時針對一種標(biāo)簽內(nèi)的不同的天氣出現(xiàn)方式再細分，在每類細分的基礎(chǔ)上，對應(yīng)分級處理，給出對應(yīng)的分級標(biāo)簽結(jié)果。

站點推送邏輯結(jié)構(gòu)：優(yōu)化目前只有單一地點的語音推送功能，按兩種方式對用戶所要獲取的地點排序，一種是時間維度相同情況下，站點邏輯按照用戶所提先后順序推送，另外一種是按照用戶對不同站點需求的時間邏輯推送。

融合方案：最終要將時間、天氣要素、站點三個維度融合，制定總體規(guī)則架構(gòu)，即根據(jù)語音識別的關(guān)鍵詞，進行先后的組合搭配，最終實現(xiàn)智能語音和用戶的花式問答。

目前，大部分公路交通氣象服務(wù)類產(chǎn)品缺少基于不同用戶需求的定制化服務(wù)。結(jié)合大數(shù)據(jù)與自研算法為用戶提供定制化服務(wù)，在一定程度上彌補了這一領(lǐng)域的空白，同時交互式的語音服務(wù)，也能為用戶帶來更方便的出行體驗。