交通管理道路資源庫管理系統(tǒng)構(gòu)建及應用

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)缺失，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，道路資源庫，智慧交通

0 引言

道路基礎(chǔ)信息是交通管理中的重要資源，對開展事故預防、提升安全管理和保障道路暢通具有至關(guān)重要的作用。目前，交通管理道路基礎(chǔ)信息采集主要依賴于綜合應用平臺的道路代碼采集維護功能，自2010年上線以來初步實現(xiàn)了道路矢量信息的代碼化管理。但是，隨著道路建設(shè)快速發(fā)展，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈加復雜，導致傳統(tǒng)的道路代碼配置管理方式無法滿足當前工作需求，具體表現(xiàn)在：一是道路基礎(chǔ)信息缺失嚴重。大量城市支路和農(nóng)村道路沒有進行維護，同時已經(jīng)維護的道路沒有及時更新導致基礎(chǔ)屬性不準或缺失。二是部分道路重復維護。為滿足事故和違法處理信息采集、電子警察信息登記備案或者管理考核的需要，同一條道路會在系統(tǒng)中會被重復維護，甚至維護的道路類型各不相同。三是道路信息采集維護工作難。一個城市涵蓋的各類道路至少有幾千條，并且道路信息采集專業(yè)性強，目前僅依賴于民警人工采集填報方式，工作量大且維護信息不完整。四是無法與地圖進行映射。由于沒有采集道路經(jīng)緯度信息，無法準確定位道路代碼信息與現(xiàn)實道路之間的映射關(guān)系。五是信息采集不方便。在處理事故和違法時，道路信息只能依靠手工選擇道路代碼、路口路段代碼信息，無法根據(jù)坐標定位自動生成，同時存在道路信息填報錯誤的問題。

為解決上述問題，本文在現(xiàn)有交通管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上從系統(tǒng)軟件功能和日常維護管理方面進行深入分析，應用成熟的互聯(lián)網(wǎng)地圖公司資源重新梳理制定道路信息采集標準規(guī)范，明確道路信息采集管理流程，研發(fā)構(gòu)建新型的交通管理道路資源庫系統(tǒng)，通過信息系統(tǒng)指導督促地方開展道路信息采集維護工作，簡化人工采集方式，提升道路信息采集的便捷性和準確性。

1 總體設(shè)計

1.1 技術(shù)概況

系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫HBase[1-2]存儲處理海量的道路基礎(chǔ)信息。HBase作為一種具備易擴展、高可靠、自動分片等特點的分布式列族數(shù)據(jù)庫，常用于海量數(shù)據(jù)存儲場景，通過使用HBase能夠?qū)崿F(xiàn)道路數(shù)據(jù)的高效管理和快速訪問。深度學習[3-4]作為近年來流行的信息技術(shù)，能夠有效處理和分析大規(guī)模數(shù)據(jù)集，結(jié)合自動特征提取、泛化能力強等自身的特性在道路資源庫可適用于多種應用場景，如道路損壞檢測、數(shù)據(jù)特征提取分類、交通事故預防等。區(qū)塊鏈[5-6]的去中心化和數(shù)據(jù)不可篡改性質(zhì)能夠提高數(shù)據(jù)共享的安全性和透明度，解決數(shù)據(jù)孤島問題。以上述技術(shù)作為基礎(chǔ)服務支撐的交通管理道路資源庫系統(tǒng)，具備海量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)動態(tài)修正和修改記錄可溯源等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

交通管理道路資源庫系統(tǒng)部署在公安網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)兩端，如圖1所示。其中部級互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)負責與地圖公司開展數(shù)據(jù)對接和下發(fā)，部級公安網(wǎng)系統(tǒng)負責匯總道路信息數(shù)據(jù)用于構(gòu)建道路資源庫，地方公安網(wǎng)系統(tǒng)提供道路信息維護功能及地圖工具供各個業(yè)務使用。

道路資源庫系統(tǒng)對基礎(chǔ)道路信息進行規(guī)范編碼。其中，高速公路、國道和省道由部級系統(tǒng)根據(jù)交通部門代碼的數(shù)字部分進行統(tǒng)一編碼，各地不可更改；縣道、鄉(xiāng)村道和城市道路按行政區(qū)劃下發(fā)各地，由各地負責確認后，系統(tǒng)按順序進行編碼。

交通管理道路資源庫系統(tǒng)中道路信息初始化數(shù)據(jù)由部級互聯(lián)網(wǎng)采用“總對總”方式和地圖公司進行對接，地圖公司按照事先約定的規(guī)則和標準計算道路信息后，一次性批量導入至部級互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，道路信息更新數(shù)據(jù)由地圖公司按照接口規(guī)范定期推送給部級互聯(lián)網(wǎng)。道路信息數(shù)據(jù)通過傳輸服務下發(fā)至各地，各地工作人員在地方公安網(wǎng)系統(tǒng)中進行維護，通過部級互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)用地圖公司的統(tǒng)一道路信息校驗接口校驗判斷準確性，維護數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚至部級公安網(wǎng)系統(tǒng)便于監(jiān)測評判采集質(zhì)量，為開展全國業(yè)務分析和信息研判提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。

1.3 數(shù)據(jù)要求

道路信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一使用中國國測局地理坐標（GCJ-02）進行存儲，地圖公司將道路信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GCJ-02后共享至交通管理道路資源庫系統(tǒng)。交通管理終端采用北斗定位，將獲取的道路坐標轉(zhuǎn)換成GCJ-02后匹配道路信息。本文對道路、路段、路口、非道路等數(shù)據(jù)生成做出如下要求：

（1）道路生成要求。一是互聯(lián)網(wǎng)地圖公司自動生成轄區(qū)內(nèi)公路、城市道路清單和對應道路經(jīng)緯度集合，通行道路數(shù)據(jù)覆蓋面不低于95%。二是道路文本信息按照一條記錄進行提供，對于涉及多個方向或者多段的經(jīng)緯度坐標信息，按照路側(cè)順序編號分段提供。三是高速、國道、省道、縣道、城市快速路、城市主干路按實際情況提供側(cè)向坐標集合。鄉(xiāng)道、村道、城市次干路、城市支路等存在雙向道路的，按照道路中心點位合成一條坐標，不再區(qū)分側(cè)向維護。四是基于道路信息生成道路下完整路段、路口和經(jīng)緯度集合。五是數(shù)據(jù)更新時，地圖公司提供的道路、路段、路口、非道路等編號要保持一致。六是過濾小區(qū)、醫(yī)院、加油站、學校、景區(qū)等內(nèi)部道路，以非道路點位形式給出具體位置信息。

（2）路段生成要求。路段文本信息按照一條記錄進行維護，普通連續(xù)路段初始數(shù)據(jù)按照區(qū)縣行政區(qū)劃對道路進行自然分段，不需要按照交叉口進行分段，經(jīng)緯度坐標按照道路規(guī)范提供雙側(cè)或者中心線集合，路段名稱不能重復。同時，對于道路上涉及的高架、進出口、匝道、橋梁、隧道等特殊路段單獨提供進行維護。對于因多條道路共線超過1 km的路段，按照重疊區(qū)域自動打段，公路等級不相同的，綁定路段到高等級道路，公路行政等級相同的，綁定道路到交通部門代碼較小的道路上。國省道被城市道路隔斷形成多條道路的，重疊部分會作為道路單獨導出，有多個路名的需同步采集標識。此外，國省道路還存在共線路段情況，即兩條道路在某一路段共用一條公路，在地圖上呈現(xiàn)為一條線。例如淮安233國道與343國道有部分路段共線。

（3）路口信息生成要求。一是每條道路均需提供完整的路口信息列表。二是相交道路共用路口的，地圖公司提供的路口編碼應相同，確保路口信息只采集一次。三是路口名稱按照“相交道路1與相交道路2與...相交道路n 路口”形式提供，相交道路1為高等級道路。

（4）非道路生成要求?；ヂ?lián)網(wǎng)地圖公司提供高速和國省道上的服務區(qū)和收費站（95%）、城市中的學校，關(guān)聯(lián)所屬道路（路側(cè)）、小區(qū)、加油站、醫(yī)院，并提供經(jīng)緯度坐標點，服務區(qū)上下行可以標識。

（5）上下行定義規(guī)范。對于有里程樁號的按照GA/T 1082—2021《道路交通事故信息調(diào)查》標準“上行是指里程樁號遞減的方向，下行是指里程樁號遞增的方向”采集，沒有里程樁號的按照行駛方向進行采集。上行方向指由南往北或由西往東，下行方向指由北往南或由東往西。其中對于環(huán)線的，內(nèi)環(huán)是上行，外環(huán)是下行。

1.4 功能架構(gòu)

交通管理道路資源庫系統(tǒng)作為綜合應用平臺功能模塊一部分，由數(shù)據(jù)服務、支撐服務和應用服務三層架構(gòu)體系組成。

（1）數(shù)據(jù)服務層。數(shù)據(jù)服務層用于存儲道路資源信息，依托公安網(wǎng)專網(wǎng)地圖為道路資源庫構(gòu)建提供可視化支撐。一是道路資源庫信息，存儲內(nèi)容包括道路文本屬性信息和空間位置信息。文本屬性信息存儲在綜合應用平臺工作庫，部級平臺和各省需要增加空間索引組件，存儲道路、路段、路口相關(guān)聯(lián)的空間經(jīng)緯度集合信息，便于開展基于空間位置的道路檢索和計算。二是綜合應用平臺地圖，依托公安網(wǎng)搭建的地圖作為道路信息管理的基礎(chǔ)地圖，負責為道路可視化查看、管理提供基礎(chǔ)服務支撐。

（2）支撐服務層。支撐服務層用于封裝道路資源庫基礎(chǔ)能力，是公安交管道路信息管理中心樞紐。一是空間計算服務，提供道路經(jīng)緯度坐標信息計算服務，包括以點搜路、道路重疊、路口相交等計算能力。二是道路檢索服務，依托空間計算服務能力，為上層提供多維度的道路查詢和檢索服務。三是道路統(tǒng)計服務，提供道路代碼、路段、路口基礎(chǔ)信息維護情況和缺失、重復數(shù)據(jù)的統(tǒng)計服務。四是地圖服務，提供基于地圖可視化的道路、路段、路口上圖渲染服務，提供基于起始點的道路經(jīng)緯度坐標提取服務，對道路資源庫信息的可視化進行管理。

（3）應用服務層。應用服務層是提供給公安交管部門，用于采集、維護、管理、使用道路資源信息的功能模塊。一是道路維護管理，通過第三方生成的基礎(chǔ)道路數(shù)據(jù)，進一步開展道路信息確認和補充完善，構(gòu)建道路資源庫。同時，對于基礎(chǔ)道路數(shù)據(jù)缺失或錯誤的提供地圖可視化工具，支持增加、修改等維護功能。二是道路查詢檢索，為交通違法和事故等業(yè)務處理過程提供道路信息采集檢索服務，包括道路、路段、路口的信息查詢，支持以點搜路、道路可視化等服務。三是道路質(zhì)量分析，為公安交管部門提供道路質(zhì)量分析服務，包括查看道路代碼信息構(gòu)建覆蓋面、異常數(shù)據(jù)情況，以及道路分類統(tǒng)計服務。

1.5 功能設(shè)計

交通管理道路資源庫系統(tǒng)功能主要包括道路基礎(chǔ)信息維護、路段信息維護、路口信息維護、非道路信息維護、道路信息查詢、非道路信息查詢等。道路基礎(chǔ)信息維護功能如圖2所示。

（1）道路信息維護。道路信息維護包括道路基礎(chǔ)信息維護、路段信息維護和路口信息維護。其中道路基礎(chǔ)信息以互聯(lián)網(wǎng)地圖公司提供的數(shù)據(jù)作為初始化數(shù)據(jù)，地方工作人員結(jié)合實際對其進行確認修改。對于縣道、鄉(xiāng)村道路和城市支路、無名路可以由各地新增，高速、國省道路、城市主干道、城市快速路不允許各地新增維護。各地編輯道路信息時可通過拖拽方式修改起點和終點，分段道路可分別拖動起點終點，結(jié)束后可自動修正道路形狀使其符合地圖道路形狀。

（2）非道路信息維護。非道路信息維護也以互聯(lián)網(wǎng)地圖公司提供的數(shù)據(jù)（主要包括服務區(qū)、收費站、學校、公共停車場、醫(yī)院和景區(qū)等）作為初始化數(shù)據(jù)，地方工作人員進行確認修改，各地可以進行新增維護。初始信息加載時，對于未維護的非道路以地圖公司數(shù)據(jù)為準，對于已維護的以維護后數(shù)據(jù)為準。非道路信息更新保存時，系統(tǒng)對名稱、坐標、屬性分別進行校驗，主要包括名稱是否存在重名、非道路坐標是否綁定道路編碼以及行政區(qū)劃、類型都不能為空等。

2 應用情況

完善的道路資源庫應用范圍廣泛，本文將簡要介紹幾種應用場景：一是智慧公路建設(shè)。智慧公路基于新一代信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)公路的智能化和數(shù)字化，通過道路資源庫可以全面掌握各個路段、路口車輛和行人狀況，實現(xiàn)對車輛超速、變道、停車、急剎的精準感知，提升交通系統(tǒng)的安全水平、通行效率和管理效能。二是車路協(xié)同。道路資源庫可以有效支持車路協(xié)同應用，通過集成交通數(shù)據(jù)和車輛信息實現(xiàn)智能交通控制和優(yōu)化，提高道路的使用效率和安全性；同時通過分析道路使用數(shù)據(jù)和病害發(fā)展模式，精準預測未來維護需求，優(yōu)化養(yǎng)護資源分配。三是交通安全應急響應。利用道路資源庫中的數(shù)據(jù)，可以提高對道路安全狀況的監(jiān)測和預警能力，為應急響應提供決策支持，減少交通事故發(fā)生率和提高救援效率。

3 結(jié)語

本文根據(jù)當前交通管理信息系統(tǒng)中道路信息采集、維護及應用存在的難點痛點，提出利用基于互聯(lián)網(wǎng)地圖公司基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建全新的道路資源庫，并研發(fā)交通管理道路資源庫系統(tǒng)。文章詳細闡述了系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)生成要求、軟件架構(gòu)、功能設(shè)計、應用展望等。道路資源庫的研究和構(gòu)建將給廣大基層提供新的道路信息維護和查詢途徑，進一步推進交通管理信息化應用水平，其應用范圍和方式在未來會更加多元化、智能化，為智能交通管理系統(tǒng)、交通規(guī)劃等提供數(shù)據(jù)支持和決策分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能決策。