大數(shù)據(jù)促進(jìn)城市交通規(guī)劃的變革問題研究

伊然、伊春雨、段衛(wèi)潔、潘越廣

（北京交通運輸職業(yè)學(xué)院，北京 102600）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)成為了各行各業(yè)的重要支撐力量，在城市交通規(guī)劃領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用也日益受到關(guān)注。通過對海量數(shù)據(jù)的挖掘和分析，大數(shù)據(jù)技術(shù)為城市交通規(guī)劃提供了更加精準(zhǔn)、高效的決策依據(jù)，有力地推動了城市交通的可持續(xù)發(fā)展。通過充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，我們可以實現(xiàn)城市交通的智能化、綠色化和高效化，為構(gòu)建宜居、宜業(yè)、宜游的現(xiàn)代化城市提供有力支持。

1 大數(shù)據(jù)在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)其重要性。隨著城市化進(jìn)程的加速，傳統(tǒng)的交通規(guī)劃方法面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，如交通擁堵、出行需求預(yù)測不準(zhǔn)確等問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)為城市交通規(guī)劃提供了新的思路和方法，使得規(guī)劃更加精細(xì)、高效和智能。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以收集和分析各種與交通相關(guān)的數(shù)據(jù)，如公交、地鐵、出租車和共享單車等公共交通工具的運行數(shù)據(jù)，以及GPS、社交媒體、氣象和經(jīng)濟等外部數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為城市交通規(guī)劃提供了豐富的信息資源，有助于更準(zhǔn)確地預(yù)測交通需求、優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和提高交通服務(wù)質(zhì)量[1]。同時通過對大量的歷史交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以預(yù)測未來的交通需求，為交通設(shè)施的建設(shè)和優(yōu)化提供決策支持。

2 大數(shù)據(jù)對城市交通規(guī)劃的影響

2.1 提高規(guī)劃精度

大數(shù)據(jù)和人工智能創(chuàng)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為解決城市交通難題帶來了希望。在交通規(guī)劃中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以提高規(guī)劃精度，使預(yù)測和評估更為精準(zhǔn)。一般而言，大數(shù)據(jù)為城市道路交通提供了多源、大數(shù)量及判斷精準(zhǔn)的內(nèi)容，從而為打造城市智能交通系統(tǒng)提供堅實的技術(shù)條件。例如，公路交通規(guī)劃和項目可行性研究需要依賴公路交通OD數(shù)據(jù)（圖1）。在過去，通常使用路邊訪問法采集一天的數(shù)據(jù)，由于樣本小，推算總體時誤差較大，時空特征分析有限且成本高[2]。然而，現(xiàn)在由于多源數(shù)據(jù)的豐富性，包括各類交通工具、出行者和貨物的移動軌跡數(shù)據(jù)，如交通觀測站、ETC、兩客一危、治超、大件、電子客票、導(dǎo)航以及手機信令等數(shù)據(jù)源，使得精準(zhǔn)化的分析、預(yù)測和評估成為可能。這些數(shù)據(jù)可以用于分析道路擁堵情況、優(yōu)化路網(wǎng)布局以及提高交通運輸效率等方面。

圖1 公路交通OD數(shù)據(jù)

2.2 促進(jìn)規(guī)劃創(chuàng)新

首先，大數(shù)據(jù)可以幫助人們更準(zhǔn)確地了解城市的交通需求。通過對各種交通數(shù)據(jù)的分析，有關(guān)人員可以了解到城市居民的出行習(xí)慣、出行時間、出行目的等信息。這些信息對于制定合理的交通規(guī)劃至關(guān)重要。例如，通過分析發(fā)現(xiàn)某個地區(qū)的居民主要在早晚高峰時段出行，那么在規(guī)劃道路時就可以優(yōu)先考慮在這個時間段提高道路的通行能力，緩解交通擁堵[3]。

其次，大數(shù)據(jù)可以幫助有關(guān)人員更有效地評估交通規(guī)劃方案。在制定交通規(guī)劃方案時，有關(guān)人員要對各種方案進(jìn)行評估，以確定哪種方案最符合城市的發(fā)展需求。傳統(tǒng)的評估方法往往依賴于人工調(diào)查和專家意見，但這種方法存在一定的局限性。而大數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過對大量實時數(shù)據(jù)的分析，為有關(guān)人員提供更為客觀、準(zhǔn)確的評估結(jié)果。例如，通過對不同交通規(guī)劃方案下的交通流量、擁堵情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有關(guān)人員可以直觀地看到各種方案的效果，從而為決策者提供有力的支持。

2.3 提高規(guī)劃效率

大數(shù)據(jù)在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用，具有巨大的潛力和價值。它不僅可以為城市的交通規(guī)劃理論提供新的思路和方法，還可以提高交通規(guī)劃管理的效率和水平。通過對大量的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以揭示城市交通需求在不同時間和空間的分布規(guī)律，從而為城市交通設(shè)施的布局優(yōu)化和合理配置提供科學(xué)依據(jù)。例如，可以通過分析早晚高峰時段的交通流量，合理調(diào)整道路通行能力，緩解交通擁堵；通過分析不同區(qū)域的交通需求，優(yōu)化公共交通線路和服務(wù)，提高公共交通的使用率。通過大數(shù)據(jù)分析，可以更好地了解城市交通狀況，優(yōu)化交通資源的配置，提高交通運行效率[4]。例如，可以通過對停車需求和空余車位數(shù)據(jù)的實時分析，為市民提供智能停車服務(wù)，減少尋找停車位的時間和成本；通過對交通事故數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，分析事故原因和發(fā)生規(guī)律，采取有效措施預(yù)防交通事故的發(fā)生。

3 大數(shù)據(jù)促進(jìn)城市交通規(guī)劃變革的策略與建議

3.1 加強數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是支撐現(xiàn)代社會運行的重要基石，它涵蓋了數(shù)據(jù)采集、存儲、處理與傳輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)。隨著大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，加強數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)顯得尤為重要。具體可以從如下幾個方面入手。

（1）數(shù)據(jù)采集。提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實時性，確保數(shù)據(jù)的真實性和可靠性?？梢酝ㄟ^引入先進(jìn)的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的自動采集、實時監(jiān)測和智能分析。同時，加強對數(shù)據(jù)采集過程的監(jiān)管，確保數(shù)據(jù)來源的合法性和安全性。

（2）數(shù)據(jù)存儲。構(gòu)建高效、安全和可擴展的數(shù)據(jù)存儲體系?？梢圆捎梅植际酱鎯夹g(shù)，將數(shù)據(jù)分散存儲在多個節(jié)點上，提高數(shù)據(jù)的可用性和容錯能力。此外，還可以利用云存儲技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和共享。在數(shù)據(jù)安全方面，要加強對數(shù)據(jù)的加密保護，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改。

（3）數(shù)據(jù)處理。提高數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值挖掘。可以采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析和挖掘，為決策提供有力支持。同時，要關(guān)注數(shù)據(jù)處理過程中的隱私保護問題，確保數(shù)據(jù)使用的合規(guī)性。

（4）數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸通道，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性。可以采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如5G、光纖通信等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。此外，還可以利用邊緣計算技術(shù)，將數(shù)據(jù)處理任務(wù)分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和丟包率。

3.2 提升大數(shù)據(jù)分析能力

要想有效推動大數(shù)據(jù)促進(jìn)城市交通規(guī)劃變革，就必須提升大數(shù)據(jù)分析能力，以此來讓城市交通規(guī)劃有著更為精準(zhǔn)的參考。相關(guān)人員首先需要建立一個全面、準(zhǔn)確和實時的城市交通數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，這包括公共交通、私家車和共享單車等多種交通方式的數(shù)據(jù)。同時，還需要整合其他相關(guān)數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)、道路施工信息等，以便進(jìn)行更深入的分析。其次，對收集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理，通過去除異常值、填補缺失值和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等方式，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

接著根據(jù)城市交通的特點和需求，建立相應(yīng)的分析模型，包括交通流量預(yù)測、擁堵分析、出行需求分析和交通優(yōu)化建議等。還要運用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，如Hadoop、Spark等，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理和分析（圖2）。同時，利用機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，提高分析的準(zhǔn)確性和智能化水平。加強政府部門、企業(yè)和研究機構(gòu)等各方之間的合作，共享數(shù)據(jù)資源，共同推動城市交通大數(shù)據(jù)分析的發(fā)展[5]。

圖2 Hadoop具體架構(gòu)

3.3 推動跨學(xué)科研究與實踐

跨學(xué)科研究與實踐在城市規(guī)劃、交通工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域具有重要意義。通過交叉融合，可以實現(xiàn)更高效、可持續(xù)和智能的城市發(fā)展。具體可以從如下幾個方面入手。

（1）建立跨學(xué)科研究團隊。鼓勵不同領(lǐng)域的專家和學(xué)者組成跨學(xué)科研究團隊，共同解決城市發(fā)展中的復(fù)雜問題。這可以通過設(shè)立跨學(xué)科研究中心、實驗室或項目來實現(xiàn)。

（2）加強教育和培訓(xùn)。在高等教育階段，加強跨學(xué)科教育和培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生掌握多領(lǐng)域知識和技能。此外，還可以通過舉辦研討會、培訓(xùn)班等形式，提高在職人員的專業(yè)素質(zhì)和跨學(xué)科能力。

（3）制定跨學(xué)科研究政策。政府和相關(guān)部門應(yīng)制定支持跨學(xué)科研究的政策，為跨學(xué)科研究提供資金、設(shè)施和人才支持。同時，鼓勵企業(yè)和社會組織參與跨學(xué)科研究，形成多元化的研究主體。

（4）促進(jìn)技術(shù)交流與合作。鼓勵城市規(guī)劃、交通工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域的技術(shù)交流與合作，共享研究成果和技術(shù)資源。這可以通過建立技術(shù)交流平臺、組織國際會議等方式實現(xiàn)。

（5）創(chuàng)新研究方法。借鑒其他領(lǐng)域的研究方法，如大數(shù)據(jù)分析、人工智能等，為城市規(guī)劃、交通工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域的研究提供新的思路和方法。

（6）重視實踐應(yīng)用。將跨學(xué)科研究成果應(yīng)用于實際工程項目，推動城市規(guī)劃、交通工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和實踐發(fā)展。同時，關(guān)注研究成果的社會影響，確保研究成果能夠真正造福于社會。

（7）加強國際合作。積極參與國際跨學(xué)科研究與實踐的合作，引進(jìn)國外先進(jìn)的理念和技術(shù)，提高我國在城市規(guī)劃、交通工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域的國際競爭力。

3.4 建立多模式出行平臺

大數(shù)據(jù)城市交通規(guī)劃的多模式出行平臺是一個基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合性交通管理系統(tǒng)，旨在通過收集、整合和分析各種交通數(shù)據(jù)，為城市交通規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化城市交通網(wǎng)絡(luò)布局，提高交通運輸效率，降低擁堵程度，實現(xiàn)綠色出行。

（1）數(shù)據(jù)采集與整合。通過各種傳感器、監(jiān)控設(shè)備和移動應(yīng)用程序等手段，實時收集城市交通的各種數(shù)據(jù)，如車輛行駛軌跡、速度、擁堵狀況、公共交通運行情況等。同時，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供支持[6]。

（2）數(shù)據(jù)分析與挖掘。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對收集到的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)城市交通的規(guī)律和特點，為交通規(guī)劃和管理提供有力支持。例如，通過對車輛行駛軌跡的分析，可以發(fā)現(xiàn)交通熱點區(qū)域和擁堵路段；通過對公共交通運行情況的分析，可以評估公共交通系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)水平。

（3）交通規(guī)劃與優(yōu)化。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，為城市交通規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。例如，可以通過對交通熱點區(qū)域和擁堵路段的分析，優(yōu)化道路網(wǎng)絡(luò)布局，提高道路通行能力；通過對公共交通運行情況的分析，優(yōu)化公交線路設(shè)置，提高公共交通的吸引力。

4 結(jié)束語

通過對大量數(shù)據(jù)的收集、分析和挖掘，大數(shù)據(jù)技術(shù)為城市交通規(guī)劃帶來了前所未有的變革。大數(shù)據(jù)技術(shù)為城市交通規(guī)劃提供了更加精確的數(shù)據(jù)支持，有助于提高城市交通規(guī)劃的效率。然而，大數(shù)據(jù)在促進(jìn)城市交通規(guī)劃變革的過程中，也面臨著一些問題和挑戰(zhàn)。

首先，數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性是影響大數(shù)據(jù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵因素。由于數(shù)據(jù)來源的多樣性和復(fù)雜性，如何確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性成為了一個亟待解決的問題。其次，大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及和應(yīng)用還受到一定程度的技術(shù)和人才限制。因此要想充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)對城市交通規(guī)劃的作用，就必須要加強數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提升大數(shù)據(jù)分析能力、推動跨學(xué)科研究與實踐，這樣才能夠促進(jìn)城市交通規(guī)劃水平的全面提升。