大數(shù)據(jù)背景下智慧交通規(guī)劃建設的發(fā)展

王旭燕 唐亮

1.重慶交通大學 交通運輸學院 重慶 400074

2.重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程不斷加快的今天，交通問題日益突出。傳統(tǒng)的交通管理方式已無法應對日益復雜的交通狀況，因此需要一種更加智能、高效的管理方式來解決這些問題。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，其所帶來的“云時代”變革使得各領(lǐng)域生產(chǎn)模式產(chǎn)生巨大變化，交通領(lǐng)域在發(fā)展中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的依賴性也隨之提升。智慧交通作為一種新型的交通管理方式，包括基礎設施、運輸服務和交通管理三大領(lǐng)域[1]。能夠通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，為城市道路交通規(guī)劃與管理提供更為科學、準確的決策依據(jù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為一種獲取并應用海量數(shù)據(jù)的有效途徑，將成為促進交通效能的關(guān)鍵著力點，交通大數(shù)據(jù)分析技術(shù)逐漸成為近年來交通領(lǐng)域的研究熱點。本文將重點探討大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃建設中的應用，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供參考和借鑒。

1 大數(shù)據(jù)與智慧交通概述

1.1 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)是指海量數(shù)據(jù)集合，具有數(shù)據(jù)大、數(shù)據(jù)類型多、處理速度快和真實性等特點[2]，需要通過新的技術(shù)手段進行存儲、處理和分析。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)挖掘算法和模型。數(shù)據(jù)挖掘是從大數(shù)據(jù)集中自動地發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的有用信息的過程，利用統(tǒng)計學、數(shù)學、機器學習等方法，通過對數(shù)據(jù)的整理、清洗、轉(zhuǎn)換和建模等操作，找出數(shù)據(jù)中的模式、關(guān)聯(lián)和異常，并以可視化的方式展示出來。數(shù)據(jù)挖掘有助于幫助交通運輸部門優(yōu)化交通路線，減少擁堵和事故等。在智慧交通領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)主要來源于各種交通數(shù)據(jù)源，如路面監(jiān)控、GPS定位、公共交通卡等。研究者通過對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，能實現(xiàn)對現(xiàn)狀交通實時監(jiān)測以及對未來交通狀況預測并優(yōu)化，提高交通運行效率和管理水平。

1.2 智慧交通管理

智慧交通是智能化技術(shù)在交通領(lǐng)域的深度融合應用[3]，其是將先進的信息技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)等引入到交通領(lǐng)域，對道路中的車道、車流、突發(fā)事件等數(shù)據(jù)進行集成、共享與智能化分析，全方位支撐交通規(guī)劃的高效管理。智慧交通的核心在于通過信息技術(shù)和智能化手段，提高交通運輸系統(tǒng)的運行效率，從而達到緩解交通擁堵，提高運輸安全和可靠性的目的。智慧交通系統(tǒng)包括智能信號燈、智能停車、智能公交等多種應用場景，通過這些應用，可以實現(xiàn)交通信號的智能控制、停車位的自動分配、公共交通的智能調(diào)度等，提高交通運輸?shù)男屎捅憷浴Ｖ腔劢煌ǖ陌l(fā)展離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，通過對海量數(shù)據(jù)的處理和分析，可以深入挖掘交通運輸系統(tǒng)的運行規(guī)律和潛在問題，為決策制定和規(guī)劃設計提供科學依據(jù)。同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以為智慧交通系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享、信息交互等服務，促進各部門之間的協(xié)作和信息流通。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃中的應用

2.1 在信息收集與處理中的運用

最初對交通道路信息的收集只能從衛(wèi)星對汽車行駛記錄定位得到或者人為數(shù)據(jù)采集，這樣得到的數(shù)據(jù)信息是不全面且有限的，不完整的數(shù)據(jù)會對后續(xù)相關(guān)分析造成極大的誤差?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得人們可以從網(wǎng)絡中獲取大量的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，對這些多樣化、大規(guī)模的數(shù)據(jù)進行分析，不但可以挖掘出交通領(lǐng)域的有用規(guī)律，而且可以為產(chǎn)業(yè)使用者提供更為智能化的產(chǎn)業(yè)管理服務。

2.1.1 交通數(shù)據(jù)采集

通過各種傳感器、攝像頭等設備采集路面狀況車流量、行人流量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對交通狀況的實時監(jiān)測和記錄。這些數(shù)據(jù)來源廣泛，包括政府部門、企業(yè)和社會組織等。例如，政府部門可以通過路面監(jiān)控系統(tǒng)采集路面狀況和車輛流量數(shù)據(jù)；企業(yè)可以通過GPS定位系統(tǒng)采集車輛位置和行駛軌跡數(shù)據(jù)；社會組織可以通過問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)分析等方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在經(jīng)過處理和分析后，可以用于支持決策制定和規(guī)劃設計等工作。

2.1.2 交通數(shù)據(jù)存儲

在大數(shù)據(jù)技術(shù)中，數(shù)據(jù)儲存是一個核心的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)存儲能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲。大數(shù)據(jù)應用對數(shù)據(jù)的需求越來越高，這就要求建立足夠的存儲空間來存儲海量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。目前，常用的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要有：傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，無結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲[4]。對數(shù)據(jù)儲存方式主要有塊存儲、文件存儲和對象存儲等。塊儲存類似于硬盤，是直接安裝在主機上的，通常是用來存放主機或用來存放數(shù)據(jù)庫的。塊存儲分兩種形式：DAS和SAN。文件存放區(qū)和下層的區(qū)塊儲存不一樣，它是一個應用程序，通常被稱為NAS，文件存儲用于多主機共享數(shù)據(jù)。對象存儲器具有塊存儲速度快、文件存儲共享等特點，具有獨立的CPU，內(nèi)存，網(wǎng)絡，磁盤等功能。對象存儲具備高可擴展性、高可用性、高可靠性、易用性等特點，因此在云服務、大數(shù)據(jù)、AI等場景下得到廣泛應用。此外，分布式系統(tǒng)也是大數(shù)據(jù)儲存的重要方式之一。分布式系統(tǒng)由多個獨立的處理器組成，它們之間由計算機網(wǎng)絡互聯(lián)，協(xié)同執(zhí)行指定的任務。分布式系統(tǒng)具有可靠性、安全性和規(guī)范化等特點，同時能夠減少建立存儲系統(tǒng)的費用，簡化了資源的管理和維護。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

通過對采集到的海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，提取出有用的信息，用于支持決策制定和規(guī)劃設計等工作。數(shù)據(jù)處理和分析的方法包括數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、統(tǒng)計分析等。例如，通過分析路面監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，可以提取出車流量、車速、車道占用率等信息；通過分析這些信息，可以得出道路擁堵情況和原因，為后續(xù)的交通規(guī)劃和優(yōu)化提供依據(jù)。

2.2 在交通仿真中的應用

大數(shù)據(jù)最大的優(yōu)勢就是可以從大量數(shù)據(jù)中提取出有價值的規(guī)律。交通仿真首先需分析問題，然后進行相應的數(shù)據(jù)采集和處理并建立仿真模型，最后對模型輸出結(jié)果進行分析。其中對數(shù)據(jù)采集和處理尤為關(guān)鍵，是仿真模型建立的基礎，很大程度上決定計算結(jié)果的精確性。隨著樣本規(guī)模的增大和數(shù)據(jù)的覆蓋面的擴大，所構(gòu)建的模型也將更加準確。例如，在一個路口模擬模型中，必須對各方向的交通流信息進行收集，包括各時間點的車流到達情況、信號燈控制、車道數(shù)量、車道長度、交通渠化等信息，并與鄰近道路進行關(guān)聯(lián)。在此基礎上，結(jié)合已有的路口模型結(jié)果，找出存在的問題，并對其進行優(yōu)化，以提升交叉口的通行能力，持續(xù)優(yōu)化已有的交通控制信號，是大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市道路上的應用。大數(shù)據(jù)的應用對于解決道路交通、路網(wǎng)、交通環(huán)境、交通安全以及智能交通系統(tǒng)等具有重要意義。

2.3 在交通規(guī)劃中的應用

在交通規(guī)劃中運用大數(shù)據(jù)，對所使用的數(shù)據(jù)進行處理，可以為交通規(guī)劃提供全面、系統(tǒng)、真實可靠的基本數(shù)據(jù)，從而對規(guī)劃地區(qū)的交通狀況進行精確的分析，實現(xiàn)對交通規(guī)劃中涉及到的經(jīng)濟、交通、交通量等的準確、可靠的預測，并根據(jù)現(xiàn)有交通狀況提出最優(yōu)的規(guī)劃方案，推動交通事業(yè)的建設發(fā)展。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通管理與服務方面的應用包括智能信號燈控制、智能停車管理、智能公交調(diào)度等。例如，通過分析路面監(jiān)控數(shù)據(jù)和GPS定位數(shù)據(jù)，可以實時調(diào)整信號燈的配時方案，提高路口的通行效率；通過分析停車場的車位占用率和停車時間等信息，可以實現(xiàn)智能停車誘導和管理；通過分析公交線路的客流數(shù)據(jù)和行駛數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)智能公交調(diào)度和線路優(yōu)化。這些應用可以提高交通運行效率和管理水平，提升公眾出行的便捷性和舒適性。另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)在安全指示中的運用廣泛且關(guān)鍵，它通過收集和分析海量數(shù)據(jù)，實時檢測網(wǎng)絡威脅，預警潛在風險，助力安全團隊快速響應。大數(shù)據(jù)分析可深入挖掘用戶行為，及時發(fā)現(xiàn)異常操作，預防內(nèi)部安全問題。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃建設中的挑戰(zhàn)與對策

3.1 智慧交通建設中大數(shù)據(jù)應用的挑戰(zhàn)

（1）數(shù)據(jù)安全和隱私保護；隨著智慧交通中大數(shù)據(jù)的應用，數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理和共享等環(huán)節(jié)都可能存在安全風險，如數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)篡改等。

（2）數(shù)據(jù)處理能力不足；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應用需要強大的數(shù)據(jù)處理能力，包括數(shù)據(jù)收集、存儲、處理和分析等。然而，目前許多交通管理部門的數(shù)據(jù)處理能力還無法滿足需求，導致數(shù)據(jù)利用效率低下，難以發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量和準確性問題；由于交通數(shù)據(jù)的采集受到多種因素的影響，如路況、天氣、設備故障等，導致數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性難以保證。此外，不同來源的數(shù)據(jù)格式和標準不統(tǒng)一，也增加了數(shù)據(jù)處理的難度。

（4）法律法規(guī)和標準不健全；目前，關(guān)于智慧交通中大數(shù)據(jù)應用的法律法規(guī)和標準還不完善，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標準。這不僅影響了數(shù)據(jù)的共享和使用，也可能導致法律糾紛和權(quán)益保護問題。

（5）技術(shù)和人才瓶頸；智慧交通中大數(shù)據(jù)應用需要先進的技術(shù)和人才支持。然而，目前相關(guān)技術(shù)和人才還相對匱乏，尤其是數(shù)據(jù)處理和分析方面的高端人才。

（6）跨部門跨區(qū)域合作難題；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應用需要各部門和地區(qū)之間的合作和共享。然而，由于不同部門和地區(qū)的利益訴求、管理模式等存在差異，導致數(shù)據(jù)共享和合作面臨諸多困難。

（7）成本和投入問題；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應用需要大量的成本和投入，包括設備購置、技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)處理和分析等方面的費用。然而，由于資金、技術(shù)等方面的限制，難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的應用。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通的應用策略

（1）健全配套保障；大數(shù)據(jù)背景下，各交管部門需智慧連接溝通，這就需要管理制度方面的保障。其次要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，需要投入大量的資金對設備進行定期維護或更新。再次是建設智慧交通系統(tǒng)也需要經(jīng)費保障。最后是人才引進，國家應出臺相關(guān)政策，對大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)等方面復合型人才的大力培養(yǎng)。

（2）加強數(shù)據(jù)監(jiān)督；互聯(lián)網(wǎng)時代下，數(shù)據(jù)來源廣泛且結(jié)構(gòu)不同，錯誤的數(shù)據(jù)得出的決策不僅浪費時間，而且毫無意義的，甚至會造成嚴重的后果。所以，要加強對大數(shù)據(jù)信息的管理，嚴格監(jiān)控數(shù)據(jù)的來源，以保證數(shù)據(jù)的真實性及可靠性。對大數(shù)據(jù)平臺建立嚴密的安全防護系統(tǒng)，并及時篩查升級系統(tǒng)。平臺數(shù)據(jù)管理人員需教育和培訓，提高其對安全隱患數(shù)據(jù)的敏感度。各部門要加強有關(guān)設施的建設，定期檢修，避免數(shù)據(jù)外泄、遺失，確保數(shù)據(jù)安全。

（3）智慧交通平臺建設與創(chuàng)新；第一，要打破交管部門間的信息交流壁壘，在智能交通體系中實現(xiàn)全方位的信息處理；第二，做好數(shù)據(jù)研判，搭建數(shù)據(jù)分析與判斷平臺。在大數(shù)據(jù)的基礎上，建立了一種基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)研判模型，對收集到的有關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合分析，從中抽取出有價值的信息；第三，要讓政府部門和各單位都能進行有效的溝通和信息共享，從而建立起一個數(shù)據(jù)共享的體制，這樣就可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)點，加快數(shù)據(jù)的更新，同時還可以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，從而更好地適應交通管理各個部門的工作需要。

4 智慧交通在大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展新方向

4.1 路況信息進行實時監(jiān)測和疏導

在智能交通的管理過程中,有效通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用，充分利用采集的數(shù)據(jù),進行深入的分析和有效應用，得出相對應的路況信息，以此為基礎進行更科學合理的處理，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效作用，更精準有效地預測未來的交通狀態(tài)。同時，以相對應的預測結(jié)果為著手點更精準有效的制定處理值相對應的疏導方案和應急處理預案等。

4.2 制定個性化的交通服務

通過對用戶出行習慣和需求的大數(shù)據(jù)分析，智慧交通系統(tǒng)可以為用戶提供更加個性化的交通服務。例如，根據(jù)用戶的出行歷史和偏好，為其推薦最佳的出行路線和交通方式，提供定制化的出行建議和提醒等。

4.3 建設暢通綠波路段

對“綠波帶”的合理使用，能減少停車次數(shù)和堵車頻率，行車更加流暢，能有效地減輕駕駛員面對擁堵產(chǎn)生的負面情緒。當前，我國一些省市已經(jīng)試行通過智能化交通管理系統(tǒng)設置“綠波帶”來緩解交通壓力，例如南昌交管部門，在南昌市多條道路上設置“綠波帶”后，南昌市的交通擁擠指標有所下降，平均速度有所上升，這也表明綠波帶的設置能夠有效地緩解交通擁堵。

4.4 車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛技術(shù)的融合

大數(shù)據(jù)技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛技術(shù)的融合發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用。通過車輛之間的互聯(lián)互通和實時數(shù)據(jù)共享，可以實現(xiàn)車輛之間的協(xié)同行駛和自動駕駛，提高道路安全性和通行效率。

4.5 跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合和應用

大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)深入到各個行業(yè)領(lǐng)域，其中智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展尤為引人注目。智慧交通系統(tǒng)不僅局限于交通管理，其強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，使得它能夠與其他領(lǐng)域進行跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合和應用。將智慧交通系統(tǒng)與智慧城市相結(jié)合，可以實現(xiàn)城市管理的智能化。通過對城市交通數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，我們可以更有效地調(diào)度公共交通資源，優(yōu)化道路交通流量，從而緩解城市交通擁堵問題。同時，結(jié)合智慧能源領(lǐng)域，我們可以進一步優(yōu)化能源的分配和使用，降低能源的浪費，實現(xiàn)綠色、可持續(xù)的城市發(fā)展。此外，智慧交通系統(tǒng)還可以與環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域進行融合。通過對交通排放數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，我們可以更好地了解和掌握城市的環(huán)境狀況，從而制定出更為有效的環(huán)境保護策略。智慧交通系統(tǒng)的跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)融合和應用，不僅可以提高城市的管理效率，優(yōu)化資源配置，還可以促進城市的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

未來智慧交通的發(fā)展將更加依賴于大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應用拓展。隨著技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，智慧交通將逐漸成為城市發(fā)展的重要支撐和保障力量之一。在未來的發(fā)展中需要進一步加強研究和實踐探索，不斷完善智慧交通的技術(shù)體系和應用模式，推動智慧交通的可持續(xù)發(fā)展。