突發(fā)事件背景下基于大數(shù)據(jù)的交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度

文/王官

交通運輸是人類社會正常生產(chǎn)和生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對保障社會經(jīng)濟穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。本文針對交通運輸突發(fā)事件應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度問題，在對交通運輸突發(fā)事件及其特征分析的基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)分析理論和交通運輸應(yīng)急管理措施的特征，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)，并提出了基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計方案，旨在為進一步開展交通運輸突發(fā)事件應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度研究提供新思路。

交通運輸突發(fā)事件及其特征分析

隨著我國交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展，交通運輸行業(yè)面臨的風(fēng)險也不斷增大，交通運輸突發(fā)事件的發(fā)生頻率和影響范圍日益擴大，對人民群眾生命財產(chǎn)安全造成了嚴重威脅。為此，我國在《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對法》中對交通運輸突發(fā)事件進行了明確定義：“交通運輸突發(fā)事件是指在交通運輸活動中突然發(fā)生，造成或者可能造成嚴重社會危害，需要采取應(yīng)急處置措施予以應(yīng)對的自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件。”

從國內(nèi)外的經(jīng)驗來看，交通運輸突發(fā)事件的發(fā)生具有突發(fā)性、不確定性、復(fù)雜性和多階段性等特點。因此，應(yīng)加強對交通運輸突發(fā)事件的監(jiān)測與預(yù)警，及時制定有效的應(yīng)急處置措施，最大限度地減少和避免交通運輸突發(fā)事件所造成的損失。

交通運輸突發(fā)事件具有以下特征。

突發(fā)性：突發(fā)事件通常缺乏預(yù)警或提前準(zhǔn)備的時間，突然發(fā)生，使交通運輸系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)。

不可預(yù)測性：這些事件往往是由于各種原因引起的，如惡劣天氣、交通事故、設(shè)備故障等，很難事先準(zhǔn)確預(yù)測和防范。

多樣性：交通運輸突發(fā)事件種類繁多，可能發(fā)生在不同的交通運輸領(lǐng)域，如道路交通、鐵路運輸、水上運輸和航空等，每種事件都有其特定的特征和影響。

影響范圍廣泛：交通運輸突發(fā)事件的影響范圍通常不僅限于特定的交通運輸領(lǐng)域，還可能擴散到相關(guān)的社會、經(jīng)濟領(lǐng)域，影響人員安全、貨物運輸和經(jīng)濟發(fā)展等方面。

處理復(fù)雜性：應(yīng)對交通運輸突發(fā)事件需要協(xié)調(diào)各方的資源和行動，包括交通管理部門、交通從業(yè)人員、救援機構(gòu)、相關(guān)企業(yè)等，需要快速、有效的響應(yīng)和決策。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通運輸應(yīng)急管理中的應(yīng)用

在交通運輸應(yīng)急管理中的應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以提高應(yīng)急管理的效率和準(zhǔn)確性。通過對交通運輸數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，可以快速發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高應(yīng)急響應(yīng)速度，為保障交通運輸安全和人民群眾生命財產(chǎn)安全發(fā)揮重要作用。

大數(shù)據(jù)采集與存儲技術(shù)

大數(shù)據(jù)的采集與存儲技術(shù)是指對海量數(shù)據(jù)進行收集、存儲、管理和分析的方法。在交通運輸應(yīng)急管理中，大數(shù)據(jù)可以分為實時大數(shù)據(jù)和非實時大數(shù)據(jù)。非實時大數(shù)據(jù)包括：交通運輸突發(fā)事件發(fā)生前產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如事故預(yù)測、路線規(guī)劃等），交通運輸突發(fā)事件發(fā)生時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如道路擁堵、天氣變化等），交通運輸突發(fā)事件發(fā)生后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如人員傷亡、損失統(tǒng)計等）。

這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)收集和傳輸。因此，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)的類型選擇合適的數(shù)據(jù)采集和存儲方式，以提高大數(shù)據(jù)采集與存儲的效率。在交通運輸應(yīng)急管理中，可以采用以下方式進行數(shù)據(jù)采集與存儲：

建立大數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)，利用云計算平臺對交通運輸應(yīng)急管理中產(chǎn)生的海量非實時大數(shù)據(jù)進行收集和存儲。

通過云計算平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、備份和管理，提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性，同時減少對本地存儲設(shè)備的依賴。

安裝車載傳感器和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，實時采集交通運輸突發(fā)事件相關(guān)的實時大數(shù)據(jù)。利用車載傳感器監(jiān)測車輛速度、位置和狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將這些信息傳遞給應(yīng)急管理部門，實現(xiàn)實時監(jiān)測和處理交通突發(fā)事件。

移動互聯(lián)網(wǎng)等方式，收集交通運輸突發(fā)事件相關(guān)的非實時大數(shù)據(jù)。如利用手機移動通信系統(tǒng)收集人員傷亡、道路擁堵等信息，通過移動應(yīng)用程序或短信等形式將這些數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)急管理部門，以供分析和決策。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時采集交通運輸突發(fā)事件相關(guān)的大數(shù)據(jù)。通過在道路上部署傳感器，實時監(jiān)測道路擁堵情況、車輛行駛狀態(tài)等信息，并將這些數(shù)據(jù)傳遞給應(yīng)急管理部門，幫助其做出及時的應(yīng)急響應(yīng)和資源調(diào)度。

利用地理信息系統(tǒng)，進行交通運輸應(yīng)急管理中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。通過地理信息系統(tǒng)，獲取道路、鐵路、水路等交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，包括交通流量、路況等信息，為應(yīng)急管理部門提供決策支持和優(yōu)化路線調(diào)度。

大數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、衛(wèi)星通訊等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)總量呈指數(shù)級增長，海量數(shù)據(jù)成為了推動社會發(fā)展的重要動力。據(jù)統(tǒng)計，全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)約為80ZB，而隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將呈現(xiàn)指數(shù)級增長。

大數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)是指利用先進的信息處理技術(shù)和工具對海量復(fù)雜數(shù)據(jù)進行分析處理，從中提取有價值信息和知識，從而為科學(xué)決策提供支持的技術(shù)體系。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的協(xié)同、融合、共享及挖掘，可以將不同來源、格式和規(guī)模的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，充分發(fā)揮多種信息資源優(yōu)勢，形成統(tǒng)一的信息處理平臺，為多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一、高效、可靠、低成本的計算和存儲能力。如在近幾年的疫情防控過程中，海量數(shù)據(jù)匯聚形成了規(guī)模龐大、種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各類交通運輸應(yīng)急管理措施。

因此，如何利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對交通運輸應(yīng)急管理措施進行實時監(jiān)測與調(diào)度就成了一個亟待解決的問題。首先是海量數(shù)據(jù)信息存儲問題。疫情防控過程中產(chǎn)生了大量交通運輸應(yīng)急管理措施相關(guān)數(shù)據(jù)，如車輛運輸軌跡、人員流動軌跡、交通管制情況等。其次是對海量數(shù)據(jù)信息進行快速檢索和分析處理問題。在疫情防控過程中，各種交通運輸應(yīng)急管理措施相關(guān)數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，若以傳統(tǒng)方式對其進行存儲與檢索會耗費大量資源且難以實現(xiàn)實時性。通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)就實現(xiàn)了交通運輸應(yīng)急管理措施相關(guān)信息的快速查詢與分析預(yù)測難的問題。

大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與調(diào)度技術(shù)

大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與調(diào)度技術(shù)是指通過對交通運輸系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)進行實時收集、處理、分析和應(yīng)用，以實現(xiàn)實時監(jiān)測和調(diào)度的技術(shù)手段。

首先，大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與調(diào)度技術(shù)可以提供交通運輸系統(tǒng)的實時狀態(tài)和變化情況。通過對交通流量、交通信號、道路狀況等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)交通擁堵、事故等緊急情況，為應(yīng)急管理提供準(zhǔn)確的情報和決策依據(jù)。

其次，大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與調(diào)度技術(shù)可以實現(xiàn)交通運輸系統(tǒng)的智能調(diào)度和優(yōu)化。通過對大數(shù)據(jù)的分析和建模，可以預(yù)測交通擁堵和事故發(fā)生的可能性，為交通運輸系統(tǒng)的調(diào)度和優(yōu)化提供科學(xué)的決策和指導(dǎo)。例如，根據(jù)實時交通數(shù)據(jù)和預(yù)測模型，可以調(diào)整交通信號配時、調(diào)度公交車等，以緩解交通擁堵和提高交通運輸效率。

此外，大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與調(diào)度技術(shù)還可以提供有效的應(yīng)急響應(yīng)和資源調(diào)配。在交通事故、自然災(zāi)害等緊急情況下，通過對實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)受影響的路段和交通節(jié)點，以及受傷人員和交通工具的位置信息，將這些信息與救援資源進行匹配和調(diào)配，實現(xiàn)快速的應(yīng)急響應(yīng)和救援。

基于大數(shù)據(jù)的交通運輸應(yīng)急管理實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

本文提出的交通運輸突發(fā)事件應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測和對交通運輸突發(fā)事件采取應(yīng)急管理調(diào)度，為相關(guān)部門和機構(gòu)及時有效地應(yīng)對、處置交通運輸突發(fā)事件提供決策支持。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與處理模塊、交通運輸狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊和交通調(diào)度與決策支持模塊構(gòu)成。

由上述模型及設(shè)定情況可得，在100 m更換軌枕范圍內(nèi)，在將扣件松卸并向兩端各延伸10 m的情況下施工時，只要軌溫不大于6.35℃，就不會出現(xiàn)脹軌現(xiàn)象。

數(shù)據(jù)采集與處理模塊

該模塊主要完成交通運輸應(yīng)急管理措施的數(shù)據(jù)采集與處理，同時結(jié)合交通運輸應(yīng)急管理措施的特征，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對實時采集到的交通運輸應(yīng)急管理措施數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和清洗。該模塊包括交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析平臺兩部分，兩者之間通過動態(tài)鏈接庫進行交互。

交通運輸狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊

該模塊是基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和交通運輸應(yīng)急管理措施的特征，在交通運輸突發(fā)事件背景下，利用交通大數(shù)據(jù)分析理論和方法，對交通流進行實時分析與預(yù)測，為相關(guān)部門提供精準(zhǔn)的交通流信息，為突發(fā)事件背景下交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度提供支持。通過該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對疫情防控、城市擁堵、道路事故等方面的交通流信息進行實時監(jiān)測，并能根據(jù)實時監(jiān)測到的信息進行實時預(yù)警。同時該模塊還能夠?qū)崿F(xiàn)對城市道路、軌道交通、長途客運等方面的事故發(fā)生與擁堵情況進行實時監(jiān)測。

交通調(diào)度與決策支持模塊

在交通運輸突發(fā)事件的應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)中，交通流調(diào)度與優(yōu)化、應(yīng)急響應(yīng)策略制定等核心功能模塊主要由交通流調(diào)度與優(yōu)化兩部分構(gòu)成，前者為系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能模塊，后者為系統(tǒng)的輔助功能模塊。交通流調(diào)度與優(yōu)化模塊以突發(fā)事件交通信息為數(shù)據(jù)源，構(gòu)建相應(yīng)的動態(tài)交通流模型，并在此基礎(chǔ)上利用實時動態(tài)交通信息進行實時動態(tài)交通流分析，從而實現(xiàn)對突發(fā)事件下道路和公交車站的實時交通流調(diào)度與優(yōu)化，以最小化減少突發(fā)事件下道路通行能力損失；同時，根據(jù)應(yīng)急管理部門發(fā)布的應(yīng)急響應(yīng)策略，制定相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)策略，從而實現(xiàn)對突發(fā)事件的快速響應(yīng)。

基于大數(shù)據(jù)的交通運輸應(yīng)急管理實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

實時交通流分析與預(yù)測算法

根據(jù)對交通運輸突發(fā)事件的實時分析與預(yù)測需求，從以下幾個方面開展技術(shù)研究。一是針對實時交通流數(shù)據(jù)特點，提出一種基于小波變換和支持向量機（SVM）的實時交通流數(shù)據(jù)特征提取算法；二是基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和多元線性回歸方法構(gòu)建實時交通流數(shù)據(jù)預(yù)測模型，實現(xiàn)對突發(fā)事件發(fā)生前后一段時間內(nèi)的城市路網(wǎng)通行能力預(yù)測；三是研究面向突發(fā)事件監(jiān)測與應(yīng)急處置需求的實時交通流數(shù)據(jù)分析方法；四是基于海量交通數(shù)據(jù)構(gòu)建突發(fā)事件時變特征空間模型，提取突發(fā)事件下的關(guān)鍵特征信息，構(gòu)建實時交通流數(shù)據(jù)分析與預(yù)測算法。

通過將大數(shù)據(jù)技術(shù)與方法應(yīng)用于交通運輸突發(fā)事件的監(jiān)測與應(yīng)急處置中，可以提高對交通運輸突發(fā)事件的預(yù)測能力、應(yīng)急處置能力以及智能決策能力。

交通調(diào)度與優(yōu)化算法

在突發(fā)事件背景下，如何實現(xiàn)應(yīng)急管理措施的實時調(diào)度是交通運輸應(yīng)急管理研究的關(guān)鍵。研究中，首先需要考慮的是交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度問題。在交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度研究中，需要考慮的因素包括交通運輸突發(fā)事件、交通運輸應(yīng)急管理措施的特征、交通運輸突發(fā)事件監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)的功能需求等?；诖髷?shù)據(jù)分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析方法，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)包括：數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲及管理、交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度、基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的交通運輸突發(fā)事件監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)等。

其中，數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理技術(shù)包括：海量數(shù)據(jù)實時采集、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合處理、海量數(shù)據(jù)存儲等；數(shù)據(jù)存儲及管理技術(shù)包括：分布式存儲和備份技術(shù)、數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)等；基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度包括：數(shù)據(jù)提取、處理及分析算法等；基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)主要由三部分組成：核心算法庫（包括突發(fā)事件信息提取和預(yù)處理算法庫、交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度算法庫）、應(yīng)用軟件開發(fā)及實驗平臺等。

應(yīng)急響應(yīng)策略制定算法

在交通運輸突發(fā)事件發(fā)生后，通過實時監(jiān)測系統(tǒng)獲取實時數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行比較分析，判斷當(dāng)前狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)。如果當(dāng)前狀態(tài)是異常狀態(tài)，則可采用應(yīng)急響應(yīng)策略對異常狀態(tài)進行響應(yīng)；如果當(dāng)前狀態(tài)不是異常狀態(tài)，則可采用常規(guī)應(yīng)急響應(yīng)策略。需要注意的是，在對不同類型需求進行分解時需要考慮應(yīng)急措施和非應(yīng)急措施之間的關(guān)系。

用戶需求分析與個性化服務(wù)

在交通運輸突發(fā)事件背景下，基于大數(shù)據(jù)分析理論和方法，提出了交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)，為交通運輸突發(fā)事件的預(yù)防和應(yīng)急管理提供了支撐，在疫情防控期間發(fā)揮了重要作用。然而，在新冠肺炎疫情防控期間，如何滿足人們個性化的出行需求成為一個重要的問題。因此，在進行交通運輸應(yīng)急管理措施的實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計時，必須考慮到用戶的個性化需求問題。

交通運輸行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中占有重要地位，其運營狀況直接影響著社會經(jīng)濟的穩(wěn)定和發(fā)展。面對交通運輸突發(fā)事件的發(fā)生，及時準(zhǔn)確地采取應(yīng)對措施，對保障人民群眾生命財產(chǎn)安全、維護社會穩(wěn)定具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的交通運輸突發(fā)事件監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)主要是以人工方式進行信息采集和處理，不能滿足交通運輸突發(fā)事件的快速響應(yīng)需求，無法有效應(yīng)對大規(guī)模交通運輸突發(fā)事件。本文結(jié)合大數(shù)據(jù)分析理論，從交通運輸突發(fā)事件及其特征、基于大數(shù)據(jù)分析的交通運輸應(yīng)急管理措施、系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)路線、功能模塊等方面出發(fā)，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)分析的交通運輸應(yīng)急管理措施實時監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)。同時，該理論的提出也為我國交通運輸行業(yè)應(yīng)急管理體系建設(shè)提供一定的參考價值。