優(yōu)化城市交通管理:交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的作用與價(jià)值

趙 旭,張丹揚(yáng),曹夢(mèng)秋,郭文伯

(1.北京交通發(fā)展研究院,城市交通節(jié)能減排檢測(cè)與評(píng)估北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100073;2.清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 清遠(yuǎn) 511510; 3.廣東南華工商職業(yè)學(xué)院,廣州 510507;4.英國(guó)威斯敏斯特大學(xué),倫敦 NW1 5LS;5.英國(guó)牛津大學(xué)地理與環(huán)境系交通研究中心,牛津 OX2 6JF;6.北京第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)院,旅游科學(xué)學(xué)院,北京 100024)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市交通管理面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1].交通擁堵、環(huán)境污染和交通事故等問(wèn)題對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響.因此,優(yōu)化城市交通管理成為了當(dāng)代城市規(guī)劃和管理的重要任務(wù)之一.交通規(guī)劃作為交通管理的重要一環(huán),是早期大數(shù)據(jù)技術(shù)的前沿應(yīng)用行業(yè).大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)的不斷迭代為交通規(guī)劃獲得更精細(xì)化的數(shù)據(jù)以及新的分析手段提供了基礎(chǔ).傳統(tǒng)交通規(guī)劃方法,如交通規(guī)劃模型,雖然對(duì)城市的交通建設(shè)發(fā)揮了重要作用,但都以人工檢驗(yàn)為主,采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、模型體系及相關(guān)參數(shù)往往沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),存在范疇局限、價(jià)值缺失、無(wú)法全息感知及協(xié)同聯(lián)動(dòng)等困局[2].近年來(lái),隨著城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn),社會(huì)各界逐步意識(shí)到,數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅是推動(dòng)人民城市建設(shè)的重要推動(dòng)力,更是塑造城市核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵之舉,是城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求.為了實(shí)現(xiàn)更高效、安全、環(huán)保的城市交通系統(tǒng),交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用逐漸引起了廣泛關(guān)注[3].

交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)作為1種集成信息技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析的創(chuàng)新解決方案,為城市交通管理部門提供了全面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和決策支持工具.通過(guò)監(jiān)測(cè)交通流量、道路狀況、環(huán)境污染、交通事故等關(guān)鍵指標(biāo),交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)能實(shí)時(shí)分析和預(yù)測(cè)交通情況,幫助決策者更準(zhǔn)確地了解城市交通狀況,并制定相應(yīng)的管理策略.本文旨在探討城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用,從平臺(tái)的總體框架、數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)共享與利用等方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析,以期能為城市交通環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理提供參考和借鑒.

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在過(guò)去幾年里,國(guó)內(nèi)外對(duì)交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的研究與應(yīng)用取得了顯著的進(jìn)展.例如,美國(guó)的交通管理中心采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理算法,實(shí)現(xiàn)了交通流量監(jiān)測(cè)、擁堵預(yù)測(cè)和智能交通管理等功能.此外,歐洲國(guó)家也在交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)方面進(jìn)行了大量的研究工作,通過(guò)整合傳感器網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析,有效監(jiān)測(cè)和管理城市交通.除了在交通管理方面的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外的研究也探索了交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用[4].例如,一些研究著眼于交通安全領(lǐng)域,通過(guò)整合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了交通事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能.同時(shí),一些研究關(guān)注環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)交通發(fā)展,通過(guò)監(jiān)測(cè)交通排放和環(huán)境污染指標(biāo),為決策者提供了制定環(huán)保政策和推動(dòng)綠色出行的依據(jù).

在國(guó)內(nèi),交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的研究也取得了重要進(jìn)展.各大城市的交通管理部門積極推動(dòng)了交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的建設(shè).例如,北京、上海、廣州、深圳等城市在交通擁堵監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)優(yōu)化和交通事件管理等方面進(jìn)行了深入研究[5].此外,一些高新技術(shù)企業(yè)也在交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)方面進(jìn)行了創(chuàng)新研究,開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)備和數(shù)據(jù)處理算法,為城市交通管理提供了新的解決方案.

國(guó)內(nèi)外的研究表明,交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)在優(yōu)化城市交通管理方面具有重要作用和巨大潛力.通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析交通流量、道路狀況、環(huán)境污染等關(guān)鍵信息,交通管理部門能及時(shí)了解城市交通狀況,制定相應(yīng)的管理策略和應(yīng)急措施.然而,目前仍存在一些挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)質(zhì)量和隱私保護(hù)等問(wèn)題,需要進(jìn)一步地研究和解決.本論文旨在深入探討交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的作用與價(jià)值,并提出相應(yīng)的改進(jìn)和應(yīng)用建議,以推動(dòng)城市交通管理的優(yōu)化與發(fā)展.

在技術(shù)方面,國(guó)內(nèi)外的研究注重于傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理算法和系統(tǒng)集成.傳感器技術(shù)的進(jìn)步使得交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)能更加準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù),例如交通流量、車速和空氣質(zhì)量等.數(shù)據(jù)處理算法的發(fā)展提高了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性,并能對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理和分析.此外,系統(tǒng)集成的研究關(guān)注如何整合多個(gè)子系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作,以提高監(jiān)測(cè)平臺(tái)的綜合性能.

然而,當(dāng)前的研究還存在一些挑戰(zhàn)和亟待解決的問(wèn)題.首先,數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)一致性是關(guān)鍵問(wèn)題,確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠對(duì)于實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)測(cè)和分析至關(guān)重要.其次,隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全是1個(gè)重要的考慮因素,在平臺(tái)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中需要充分考慮用戶隱私和信息安全的保護(hù).此外,平臺(tái)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性也需要進(jìn)一步研究,以滿足不斷變化的城市交通管理需求[6].

綜上所述,國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀表明交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)在優(yōu)化城市交通管理和提升交通安全、環(huán)境保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景.盡管已取得一定的研究成果,但仍然需要進(jìn)一步的研究突破和應(yīng)用創(chuàng)新,以解決存在的挑戰(zhàn)并推動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用和發(fā)展.本論文將在這一背景下,深入研究交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的作用與價(jià)值,以期為優(yōu)化城市交通管理提供有價(jià)值的見(jiàn)解和建議.

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)整體設(shè)計(jì)

交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)包括3個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)備集成工作,能對(duì)采集的環(huán)境信息進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)查詢分析等功能.操作人員將環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和部分分析結(jié)果錄入平臺(tái).監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái).平臺(tái)利用地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)支持,對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并以報(bào)表形式展示.同時(shí),按照交通運(yùn)輸部的要求,將需要上報(bào)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用程序上報(bào)到交通運(yùn)輸部的數(shù)據(jù)庫(kù)中.操作人員通過(guò)系統(tǒng)的填報(bào)功能頁(yè)面按時(shí)更新交通環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù).監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署在隧道、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等地.

2.2 對(duì)象選取原則及分類

平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)對(duì)象選取和監(jiān)測(cè)情況評(píng)估.監(jiān)測(cè)對(duì)象選取根據(jù)交通基礎(chǔ)設(shè)施布局、人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)、現(xiàn)有環(huán)保部門環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)等因素,分為3類:環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測(cè)對(duì)象、交通熱點(diǎn)區(qū)域常規(guī)監(jiān)測(cè)對(duì)象和交通熱點(diǎn)區(qū)域監(jiān)督性監(jiān)測(cè)對(duì)象.監(jiān)測(cè)情況評(píng)估主要針對(duì)城市道路、高速公路和國(guó)道環(huán)境及樞紐場(chǎng)站環(huán)境,分析平臺(tái)的應(yīng)用效果.這3類監(jiān)測(cè)對(duì)象的區(qū)別如下:

1)環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測(cè)對(duì)象:監(jiān)測(cè)交通運(yùn)輸污染源對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量和聲環(huán)境的影響;

2)交通熱點(diǎn)區(qū)域常規(guī)監(jiān)測(cè)對(duì)象:監(jiān)測(cè)交通熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)部及邊界處的環(huán)境質(zhì)量,主要包括公路運(yùn)輸樞紐和公交樞紐、軌道交通站點(diǎn)、火車站、機(jī)場(chǎng)和高速公路服務(wù)區(qū);

3)交通熱點(diǎn)區(qū)域監(jiān)督性監(jiān)測(cè)對(duì)象:監(jiān)控交通熱點(diǎn)區(qū)域污染物達(dá)標(biāo)排放情況、環(huán)境保護(hù)設(shè)施有效性等,用于支撐交通運(yùn)輸行業(yè)環(huán)保管理.

根據(jù)上述內(nèi)容,對(duì)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè),依次為城市道路環(huán)境檢測(cè)情況、高速公路和國(guó)道環(huán)境檢測(cè)情況及樞紐場(chǎng)站環(huán)境檢測(cè)情況.

3 平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容及特色

3.1 城市道路環(huán)境監(jiān)測(cè)情況

城市道路環(huán)境以規(guī)劃目標(biāo)為指向,以功能定位和布局標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),以城市道路基礎(chǔ)設(shè)施展開(kāi)為主線,重點(diǎn)研究城市主要區(qū)域的(如五環(huán)內(nèi)及五環(huán)周邊)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)布局方案.具體步驟如下:

1)分析居住人口密度分布圖,識(shí)別交通高峰時(shí)段鄰近城市道路的人口高密度區(qū),并沿路間隔布置監(jiān)測(cè)站;

2)選取中心城區(qū)快速路、省道和部分主干道的五環(huán)內(nèi)及五環(huán)周邊區(qū)段,根據(jù)高峰時(shí)段交通流量排名前10%的原則,確定交通活動(dòng)水平繁忙路段監(jiān)測(cè)對(duì)象;

3)結(jié)合城市環(huán)保系統(tǒng)已有的環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn),對(duì)城市道路環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)布局方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,利用現(xiàn)有資源,減少資金投入,實(shí)現(xiàn)對(duì)城市重點(diǎn)城市道路路段環(huán)境質(zhì)量信息的全面掌握;

4)根據(jù)城市道路監(jiān)測(cè)因子,以環(huán)境空氣質(zhì)量常規(guī)6項(xiàng)和噪聲等效連續(xù)A聲級(jí)為主,有條件的站點(diǎn)可監(jiān)測(cè)黑炭、苯系物、非甲烷總烴等因子,采用自動(dòng)站的方式進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè).

3.2 高速公路和國(guó)道環(huán)境監(jiān)測(cè)情況

本研究采取以下步驟確定城市高速公路和國(guó)道的監(jiān)測(cè)對(duì)象布局方案:

1)核實(shí)省級(jí)數(shù)據(jù)精度,確保數(shù)據(jù)可靠性;

2)利用GIS軟件設(shè)置不同寬度的緩沖區(qū),進(jìn)行空間疊加分析,識(shí)別交通基礎(chǔ)設(shè)施涉及的各類生態(tài)環(huán)境敏感區(qū),確定可能受到影響的環(huán)境敏感目標(biāo);

3)初步關(guān)注交通熱點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)對(duì)象,包括服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、隧道等,分析其對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響程度;

4)在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的基礎(chǔ)上,選擇交通熱點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)對(duì)象,進(jìn)行布局優(yōu)化;

5)綜合考慮各類監(jiān)測(cè)對(duì)象的布局情況,進(jìn)行合并組合優(yōu)化,確定監(jiān)測(cè)對(duì)象布局方案.

3.3 樞紐場(chǎng)站環(huán)境監(jiān)測(cè)情況

本研究以樞紐站場(chǎng)為交通運(yùn)輸活動(dòng)的熱點(diǎn)區(qū)域,采用以下方法確定監(jiān)測(cè)對(duì)象布局方案:

1)篩選運(yùn)輸活動(dòng)水平較高的樞紐站場(chǎng),如高速公路服務(wù)區(qū)、軌道交通站點(diǎn)、公路客運(yùn)樞紐等;

2)識(shí)別樞紐站場(chǎng)影響范圍內(nèi)的敏感保護(hù)目標(biāo),如居民區(qū)、醫(yī)院和學(xué)校等,利用GIS工具進(jìn)行衛(wèi)星識(shí)別與分析;

3)綜合考慮運(yùn)輸活動(dòng)水平和敏感保護(hù)目標(biāo),選取樞紐站場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)象,并確定監(jiān)測(cè)因子和評(píng)價(jià)范圍.

3.4 平臺(tái)特色

1)綜合性平臺(tái):該平臺(tái)通過(guò)完成多個(gè)子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作和設(shè)備集成,建立了1套綜合性的信息平臺(tái).它能集成不同類型的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)交通道路環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集.同時(shí),該平臺(tái)還能進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)查詢和分析,提供全面的環(huán)境信息和數(shù)據(jù)支持;

2)數(shù)據(jù)質(zhì)量保障:平臺(tái)設(shè)計(jì)考慮了數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性.通過(guò)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和質(zhì)量控制措施,確保采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性.同時(shí),平臺(tái)提供數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估和異常檢測(cè)功能,及時(shí)識(shí)別和處理數(shù)據(jù)異常,確保提供高質(zhì)量的環(huán)境信息[7];

3)高效的數(shù)據(jù)處理和分析:平臺(tái)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力.它利用支撐平臺(tái)的地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)支持,對(duì)采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和查詢.這樣可提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和分析報(bào)告,幫助決策者更好地了解交通道路環(huán)境狀況,制定有效的交通管理策略;

4)隱私保護(hù)機(jī)制:平臺(tái)注重用戶隱私保護(hù),采取了安全措施來(lái)確保敏感數(shù)據(jù)的安全性和保密性.合理的權(quán)限管理和數(shù)據(jù)加密技術(shù)被應(yīng)用于平臺(tái)中,以保護(hù)用戶的隱私權(quán)益,并遵守相關(guān)的法律法規(guī);

5)可擴(kuò)展性和靈活性:平臺(tái)設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和靈活性,能適應(yīng)不同規(guī)模和需求的交通管理環(huán)境.它支持模塊化的架構(gòu)和組件化開(kāi)發(fā),方便根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行功能擴(kuò)展和定制化開(kāi)發(fā).

綜上所述,交通道路環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的特色與創(chuàng)新在于其綜合性的功能、數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、高效的數(shù)據(jù)處理和分析能力、隱私保護(hù)機(jī)制以及可擴(kuò)展性和靈活性.這些特點(diǎn)使得該平臺(tái)成為優(yōu)化城市交通管理的有力工具,并具備廣闊的應(yīng)用前景.

4 總結(jié)與展望

本研究探討了城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的構(gòu)建和應(yīng)用.介紹了平臺(tái)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)原則,包括數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)共享和利用、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面.展望了平臺(tái)的未來(lái)發(fā)展,包括完善數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)、加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和利用機(jī)制、開(kāi)發(fā)更加智能化的應(yīng)用程序等方面.

交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的建立可對(duì)提高交通行業(yè)監(jiān)測(cè)管理水平、制定交通環(huán)保政策、開(kāi)展交通環(huán)?？蒲姓n題等提供支撐,為采取對(duì)應(yīng)污染物防治措施提供科學(xué)依據(jù),具有重要意義[8].隨著城市化進(jìn)程的加速和人口的增長(zhǎng),城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理的需求將越來(lái)越大.因此,城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)將發(fā)揮更加重要的作用,為城市交通運(yùn)輸環(huán)境的改善和優(yōu)化做出更大的貢獻(xiàn).同時(shí),還需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的措施,保障公眾的合法權(quán)益.當(dāng)前,中國(guó)正在大力推進(jìn)智慧城市建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型,城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)智慧城市和數(shù)字化城市建設(shè)的關(guān)鍵一步.在政府和企業(yè)的共同努力下,城市交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)將不斷發(fā)展壯大,為城市交通運(yùn)輸領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn).