論智能交通技術的應用與改進

姚良群

（上海市公安局交通警察總隊，上海200070）

智能交通系統是未來交通系統的發展方向，它是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術等有效地集成運用于整個地面交通管理而建立的一種在大范圍內、全方位發揮作用綜合交通運輸管理系統。自智慧城市概念出現以來，國內部分城市很快進入了智慧城市的規劃和建設之中，截止2012年底，全國規劃的智慧城市有154個之多，投資規模達1.1萬億元。在這當中，智能交通均成為各地智慧城市建設的重要內容，緩解交通擁堵、減少交通事故、改善城市環境已成為各級政府在加快經濟發展中必須開展的工作。然而，在智能交通建設中也暴露出了諸如層次不高、收效不大、照搬較多、凸顯城市特點的應用較少等問題。本文通過分析現狀，找出問題，在應用和技術層面提出一些建議，旨在進一步提高智能交通技術的實際應用水平。

一、國內外智能交通發展現狀

（一）國內智能交通發展現狀

智能交通的研究和推進盡管在我國已有多年，但總體水平仍處于初級階段，ITS（智能交通系統）作為經濟增長和交通系統建設的必然選擇已得到國家相關部門的高度重視，“十二五”規劃更是突出了物聯網智能交通的地位。

北京的智能交通系統建設起步較早且已取得初步成果，建成了比較完善的智能化道路交通指揮管理系統和高速公路信息中心，包括城市道路交通信號控制、交通檢測、電視監控、交通違法檢測和122交通事故接處警等系統，以及浮動車動態交通信息采集處理和發布系統等。

廣州的智能交通系統構建包括廣州市交通信息共用主平臺、物流信息平臺及路面交通狀況監視與監測、靜態交通管理等智能交通系統的主框架。其初步實現了線網規劃系統、出租車綜合管理平臺、聯網售票系統、96900呼叫中心等多個子系統的連接，具有諸多數據處理功能。

此外，湖南長沙也正在分期建設智能交通系統，武漢、西安等城市也正在規劃和建設智能交通系統。

（二）國外智能交通發展狀況

美國是應用ITS較為成功的國家之一，目前ITS在美國的應用已達80%以上，而且相關的產品也較先進，尤其在車輛安全系統、電子收費系統、公路及車輛管理系統、導航定位系統、商業車輛管理系統方面發展較快。

日本ITS包括導航系統、安全輔助系統、交通管理最優化系統、道路交通管理高效化系統、公交支援系統、車輛運營管理系統、行人誘導系統和緊急車輛支援系統，主要應用在交通信息提供、電子收費、公共交通、商業車輛管理以及緊急車輛優先等方面。

歐洲在ITS應用方面的進展介于日本和美國之間，計劃在全歐洲建立專門的交通（以道路交通為主）無線數據通信網，正在開發先進的出行信息服務系統（ATIS）、車輛控制系統（AVCS）、商業車輛運行系統（ACVO）、電子收費系統等。

二、國內智能交通建設中存在的問題

縱觀國內智能交通的建設和應用，在取得很大成效的同時，其存在的問題也越來越明顯，主要凸顯在以下幾個方面：

（1）各地發展還不平衡，一些城市已經建成并投入使用，而另一些城市尚在規劃之中。如北京、上海等特大型城市已投入使用，另一部分省會城市、計劃單列市和經濟較發達的中等城市正在建設之中。

（2）先期投入使用和后期投入使用的城市，其系統功能差異不大，少有創新型的應用成果展現。一般后期建設的城市大都是照搬先期投入使用的系統功能和做法，很少有針對本城市特點的應用或有更有效的功能擴展。

（3）總體來看，集成化應用程度較低，應用相對單一，系統之間缺乏應有的關聯。智能交通涉及面很廣，單就信息采集而言，既有通過線圈的信息采集，也有通過視頻等技術手段的信息采集，更有通過手機、浮動車、GPS等獲取的信息。從各地建設并投入使用的情況看，一般都是按條線投入資金分開建設。

（4）數據應用的廣度和深度不夠，尤其在交通預測、輔助決策和信息服務方面。目前大量獲取的文字、圖片和圖像等結構化和非結構化信息，大部分僅用于當前道路交通狀態信息的發布，基于大數據的應用尚在探索之中。

（5）受現有體制、機制和管理模式的限制，在深度應用上受到一定限制，難以發揮出智能交通的全部功效。城市規劃、道路規劃和交通規劃，運輸管理和交通管理，靜態交通管理和動態交通管理等歸屬多個部門，各部門均按自己的需求和標準建設信息系統，信息共享和系統關聯遠非人們想象中的那樣科學與和諧。

（6）交通信息服務的形式和內容還缺乏多樣化，尤其在如何應用位置信息提供人性化和個性化服務方面比較有限，在實現多樣化的同時較少考慮實用、好用和方便。

（7）物聯網、云計算和大數據等新技術在智能交通方面的應用較少，主要體現在以下兩個方面：一是電子牌證應用方面。據權威統計，截止2013年底，全國機動車保有量已達到2.5億輛，駕駛員近2.8億人，軍隊和武警車輛已經開始了第二代電子牌證的應用，而占機動車總量首位的民用車輛至今還未開始應用電子車牌，這在給不法分子制造假牌、套牌可乘之機的同時，對快速、有效、準確地獲取交通信息也帶來了困難。二是結構化數據和非結構化數據的融合分析方面。大部分的數據應用研究都是集中在結構化數據的獲取和分析方面，而對半結構化、非結構化數據的獲取和分析，乃至結構化數據與半結構化、非結構化數據的融合挖掘分析，還缺乏一定的理論和方法指導，更少見應用成果。

（8）智能交通技術在公共交通方面的應用還很不夠，公共交通并沒有達到舒適、便捷的要求，而這個要求在幾十年前就已經開始被人們認知和談論，并一直期待，卻至今未能夠得到解決。就上海而言，道路上騎自行車的人似乎減少了，但不再騎自行車的人并沒有全部轉乘坐公交車和地鐵，而是一部分人購買了私家車、一部分人購買了電動車在道路上行駛，從而增加了道路交通壓力。

三、改進措施

針對以上問題，本文從技術和應用等方面提出解決方案和相關改進措施。

（一）技術方面

智能交通的系統架構和組成，很多資料上都有介紹，大多以功能分散、集成度低、應用單一的面貌出現。架構設計屬頂層設計范疇，直接關系到整個系統的建設和應用，而作為當今智能交通的綜合應用，必須集各類應用、融各類數據于一體。圖1展示的是以公安交通管理部門為主體的智能交通系統架構，以本架構建成的信息集成展示如圖2所示。本架構以綜合門戶來統一訪問入口，提供友好的虛擬化工作環境和個性化工作平臺，具有綜合信息采集、信息服務、指揮調度、輔助決策和業務管理等幾大功能。從圖1中可以看出，門戶集成了交警的業務系統、控制系統、視頻圖像系統、信息網站的數據信息，能提供交通管理方面靜態或動態的文字、圖形、圖像等信息展示，具有提供綜合性和概要性的信息展示、綜合信息查詢、業務數據統計、專題應用分析等輔助決策功能，還具備搜索、個性化定制和消息提醒等功能。

圖1 智能交通系統架構

圖2 綜合門戶

（二）應用方面

1．指揮調度

集成化的指揮調度要體現智能化。單靠預案是不夠的，要充分利用GIS（地理信息系統）平臺，調用所有可用資源進行管控和信息發布，在GIS圖上進行作業，完成所有指揮調度和事件處置的全過程，而且這個過程要能夠回訪，便于事后總結和評估。

要在進行事件快速處置和警力等資源調動過程中，將必要的信息和指令通過無線電臺等多種手段發出的同時，也將信息發送到相關民警的警務通（手機、電臺）上，便于民警能全面了解和準確執行指令。

2．交通警衛

要利用GIS、GPS（全球定位系統）、視頻圖像等技術手段實現警衛路線的可視化跟蹤，場所警衛方案的圖上設計、推演，警衛任務的下達和實施。整個過程也要能夠回訪，便于事后總結和評估。

3．信息服務

目前的信息服務主要還是在路面信息板和廣播電視等媒體上，個別城市也在嘗試其他信息發布方式。以下幾個方面也應同時得到加強和改進。

（1）手機和PDA（掌上電腦）的應用。如提供位置信息以及位置周邊的道路交通狀況、停車泊位、公交、地鐵和出租車等信息，能預測點到點的行程時間，滿足人性化和個性化需求。

（2）充分發揮警務通功能。根據民警或警車的位置信息，將周邊道路的交通狀況和發生的交通事件信息定時或及時發送到民警的警務通上，便于民警及時掌握情況，必要時能及時快速處置。

（3）在公交、地鐵車站及車廂內告知預計本班、下一班公交車或地鐵到達各站點時間。現在上海公交車、地鐵車站和車廂內均已提供了新聞、廣告信息服務，然而乘客在公交車站不知道車輛何時到達，乘上公交車和地鐵的乘客不知道本車輛到達下行車站的時間。

（4）在微信、易信等平臺上開發多種應用。

4．研判分析

（1）強化預測、預警和管控方案方面的功能，除能預測部分路段行程時間外，還要能預測未來15分鐘和30分鐘道路交通狀態，對可能造成交通狀態惡化的道路，應能形成相應的管控方案。

（2）增加對非結構化數據的采集和分析，以及結構化和非結構化數據的聯合分析。微信、短信、微博等都是獲取道路交通信息的重要來源，如能加以利用，可獲取許多重要信息。

（3）增加交通評價方面的功能。既要有區域性的宏觀交通評價，也要有針對道路和路段級的微觀交通評價，為交通管理部門直至執勤民警提供管理方向，指明交通的堵點、亂點和事故高發點。例如，將昨天或本（上）周交通評價較差的道路信息每天早晨發送到該管轄區域民警的警務通（手機、電臺）上，讓一線民警及時掌握道路交通實情，以便關注或重點加強這些道路交通的管理。

5．視頻事件檢測

視頻事件檢測是能體現視頻分析技術重要價值的，但局限于目前技術水平，要使視頻事件檢測率達到百分百的正確，尚有很大難度，尤其是有關車輛排隊、車輛拋錨和交通事故的區分認定。盡管如此，技術上的一些缺陷，通過工程技術方面的改進還是可以有所彌補的。

（1）在封閉的快速路或高速公路上，一般都限制行人和非機動車通行，因此判斷這類道路上是車輛排隊還是交通事故或車輛拋錨事件，可以依據事件區域周邊是否有人員走動來區分，也可以采用組合判斷法來進行更精準的判斷。

（2）在同時有行人和非機動車通行的公路上，可分二種情況判別，對較少發生交通擁擠的路段，依據車輛停車、排隊等組合法來推斷交通事件是否發生。對時常發生交通擁堵的道路，可采用分段式視頻分析法來推斷交通事件是否發生。

（3）對于地面道路，經常會因路口紅燈而積成排隊，判斷此類道路是正常排隊還是已經形成擁堵，可依據一段時間內（如15分鐘）連續出現擁堵報警的次數（如連續出現5次以上）來判別。

6. 高清視頻圖像應用

可將電子警察、卡口等的攝像機設備進行復用，增加圖像資源。由于其安裝位置的特殊性，所獲取的圖像質量和效果是常規監控圖像攝像機所不能達到的，實現這一功能只要增加一小部分設備就可以了。高清圖像應用已逐步成為當前的主流，要充分發揮其作用，目前還要解決以下一些技術障礙：

（1）低照度問題：高清數字攝像機在夜間光照不足的情況下，其圖像質量還不盡如人意。

（2）編解碼問題：目前流行的標準是H.264，由于該標準過于寬松，導致各家公司推出的編解碼圖像不能很好地共享。

（3）網絡傳輸問題：盡管原始圖像一般均要經過壓縮這一關，然而高清圖像的數據流還是過大，對網絡的傳輸提出了更高的要求，一般的網絡系統都難以承受。

（4）圖像數據的存儲問題：由于高清圖像的數據量較大，因而對存儲系統也提出了較高的要求，如再要保存較長時間（1個月或以上），則需要海量存儲系統才能滿足要求。

（5）其它問題：將高清攝像機用于電子警察、卡口時，除了算法要準，在工程建設上還要考慮諸如太陽直射、路面雨水反光、夜間補光、暴雨等因素對捕獲和分析視頻信息的影響。