基于北斗的運輸信息化大數據系統工程

● 文|中國交通通信信息中心 林榕 李濤 牛文江 王洵 李晶

基于北斗的運輸信息化大數據系統工程

● 文|中國交通通信信息中心 林榕 李濤 牛文江 王洵 李晶

一、引言

道路運輸行業信息化發展肩負著提高政府工作效率、轉變政府職能以及推動社會信息化的重要使命。在“互聯網+”大潮的帶動下，我國信息化進入全面高速發展階段，大數據、云計算等現代信息化技術已經逐步引入交通運輸行業，并為產業發展提供有力的技術保障。由我國自主研發、獨立運行的北斗衛星導航系統，在交通運輸行業得到廣泛應用，已經成為我國衛星導航領域的時空基準。基于以上基礎，建設基于北斗的運輸信息化大數據系統工程對于提升行業主管部門服務能力、促進政府轉型、規范道路運輸經營行為、提升行業服務水平、保障道路運輸安全、加強應急處置能力等方面都有十分重要的意義。

二、道路運輸信息化的發展歷程

伴隨著我國改革開放近40年的發展步伐，交通運輸信息化的發展經歷了從無到有、從單機事務處理到基于大數據和云計算技術的網絡信息化發展，現已進入基于大數據的智慧交通新階段。

20世紀70至90年代初是我國交通運輸信息化發展的起步階段，交通信息化技術主要應用在運輸計劃編制、工程計算等方面。受限于國外計算機的封鎖和計算機國產化發展現狀，當時我國交通運輸信息化經歷了艱難的起步。20世紀90年代至21世紀初是交通運輸信息化探索與互聯網化的發展階段。在此期間，我國交通運輸信息技術逐步滲透到運輸生產內各環節，初步開展了運輸業務系統信息化，并向大型應用系統開發方向發展。21世紀初至21世紀10年代是交通運輸信息化綜合集成的發展階段。交通部采取一系列政策措施，從宏觀上保證信息化建設順利進行。成立“交通部信息化領導小組”，出臺了《交通信息化“十五”發展規劃》等交通信息化相關的多項規劃和方案。隨著網絡技術的發展成熟和先進信息化技術的推廣應用，交通信息化更加側重于跨業務領域、跨地區的整合與綜合集成。21世紀10年代至今，交通運輸信息化發展迎來基于大數據和云計算的“互聯網+”時代。在這個信息化高速發展的背景下，云計算、大數據和大量的移動應用引入交通運輸行業，促使交通運輸進入全面互聯互通的發展新階段。

大數據時代的到來使得政府和企業都已經認識到“得數據者得天下”，未來手中握有數據將不啻于站在金礦上。基于數據交易能產生良好的效益，基于數據挖掘將誕生許多新的管理服務和商業模式。對采集的海量原始數據進行挖掘和分析，還需要通過成百上千個項目的支撐，需要使用物聯網、移動互聯、大數據、云計算等高精尖技術，實現海量數據的儲存、管理和應用。這也正是交通運輸信息化發展的重要契機。

三、道路運輸信息化的發展現狀

當前，交通運輸部已經構建了基于北斗導航衛星、海事衛星、高分遙感衛星等在內的交通運輸信息化生態網絡，如圖1所示。這是一個集路、海、空天地一體化的交通運輸信息網絡，可以完成公共交通信息化管理、交通應急指揮、公眾導航、客運管理、物流管理等各類信息化管理和應用研發工作。

圖1 天地一體化交通運輸信息網絡

衛星導航已經大量應用于道路交通中,正向深度應用發展。現已建成的基于北斗的衛星導航應用包括車聯網、智能公路、交通物流和下一代交通工具等方面。行業覆蓋到客運、貨運、維修、駕培、執法、安全等各業務領域。通過對交通運輸信息化的建設，可以應用衛星導航來建設安全、可靠、環境友好的道路交通新生態，提高交通的能效和流動性，減少擁堵、能源消耗和碳排放。

在交通運輸信息化的生態系統中，由北斗衛星等定位系統確定的終端位置信息，通過廣域增強系統，形成泛在精確的應用定位信息，并按照設計傳送到交通運輸信息化位置服務平臺。服務平臺結合導航電子地圖和各類交通相關的專題數據，向用戶提供精準的位置服務。廣大用戶通過基于北斗的各類感知系統終端，智能感知和上報終端需要采集的信息，通過云計算和大數據分析，獲得平臺提供的各類信息化服務。交通運輸信息化生態系統的數據流圖如圖2所示。

圖2 交通運輸信息化生態系統數據流圖

中國交通通信信息中心通過建設全國重點營運車輛聯網聯控系統、道路貨運車輛公共監管與服務平臺和全國道路運政系統等信息化系統，已完成對社會商用車輛的多項管理與服務改進。首先是實現各類商用車的人、車、戶檔案管理功能日臻完善。其次是進一步完善許可受理和查詢等系統功能。第三是實現了交通信息化各類業務辦理可跟蹤、可追溯的流程化管理。第四是對營運車輛的動態監管成為常態，安全監管能力得到大幅提升。第五是車載視頻設備已被普遍應用，人臉識別、RFID等車聯網核心技術已逐步應用到業務管理當中。

中國交通通信信息中心受交通運輸部委托，于2010年4月建設并運維全國重點營運車輛聯網聯控系統。通過聯網聯控系統建設，實現了各級營運車輛監管平臺的互聯互通，以及全國營運車輛動態數據的資源匯聚。目前，全國入網車輛總數超過420萬輛，日均上線車輛超過100萬輛。“兩客一危”車輛入網在 70萬輛以上，為行業安全監管提供了有效手段，為信息化引領行業發展奠定了基礎。聯網聯控平臺的一個重要功能是完成交通信息數據的匯聚和交換。平臺通過位置判斷，能夠實現向各省轉發入境車輛的位置信息等數據，有效支撐了各省對入境車輛的安全監管和交通服務。

如圖3所示，通過對營運車輛的運行時段數據分析可以看到，凌晨2:00至5:00，由于客運車輛停車休息，班線客車和旅游包車實時在線數量都明顯下降，但是并沒有出現劇降的曲線。這應該是仍有部分車輛沒有很好的落實夜間停車休息的制度。

圖3 營運車輛運行時段數據分析

道路交通運輸行業的流動性是最大的特點，一個省的運管系統，如果沒有其它省份的交通數據支持，無法很好的提供綜合交通信息服務。通過對重載貨車全年經營區域的分析，可以得出道路貨運車輛中平均在省內運輸的車輛占47%，異地運營的車輛占9%，跨省運輸車輛占44%，貨運車輛月平均單車跨省運輸的次數為17次。由此可知，構建全國有效協同的道路運輸系統，建設完善的道路交通信息共享體系十分必要。

疲勞駕駛是導致群死群傷等惡性交通事故的重要原因。如圖4所示，通過對營運車輛疲勞駕駛發生時段的數據分析可知，疲勞駕駛主要集中在每天凌晨1點至7點，凌晨3點達到最高峰為13.3%。跨省運行的車輛日夜兼程行駛較為普遍，疲勞駕駛隱患嚴重。

圖4 疲勞駕駛情況統計圖

十次事故九次快，超速駕駛一直是引發交通事故的重大誘因。貨運平臺根據道路限速情況對車輛的超速行為進行了統計，如圖5所示。

貨車的超速行為主要集中在每天的13點至18點之間。同時根據數據可知，分段限速報警的比率比車輛終端上報的超速報警率高約3倍。

圖5 貨運車輛超速統計圖

通過對70萬輛重載貨車一年的運行數據抽樣可得出，重載貨運車輛日均行駛里程的統計為，100km以下的車輛所占比重最大，占48.53%。100～500km的車輛占44.64%，500～800km的車輛占5.44%，800～1000km的車輛占0.91%，1000km以上的車輛占0.46%。也就是載重貨車日均行駛里程在100km以內的和100km以上的貨運車輛各占一半。如圖6所示，通過對這些車輛在每天的4個6小時時間段的行駛車輛比例統計可以看出，貨車每天四個主要時段的行駛車輛較為平均，分別為61.5%、78.9%、74.8%、62.3%。相對來說6點至18點所占比重稍大一些，貨車不分晝夜行駛的特性十分顯著。

從2014年2月開始，平臺運維團隊利用聯網聯控系統營運車輛的定位數據，組織地圖測繪公司積累并繪制了全國營運車輛運輸路網專題數據地圖。

圖6 貨運車輛全天運行時段統計圖

四、道路運輸信息化發展遇到的問題

近年來隨著“互聯網+”和新一代信息技術的發展，我國道路交通運輸信息化也在以前所未有的速度高速發展。但也遇到區域發展不均衡、標準不統一、服務能力不足等問題。首先是信息化建設區域發展不均衡，各自為政，制約了管理業務的協同應用。當前在基于大數據的道路運輸信息化方面尚缺乏權威性和系統性的統籌規劃組織。各地運管機構組織形式和管理程序存在差異，地方政府對運政管理存在本地化要求。其次是標準規范修訂滯后，且難以執行到位。各類相關標準的標準制修訂存在滯后，難以滿足信息化發展的需要。不同管理部門的標準規范缺乏統籌，一致性、關聯性不強。部分標準出臺后，推廣和執行性差，難以落實。第三是現有系統服務功能仍然不足。現有的道路運輸信息化系統側重監管，服務功能仍然不足，無法滿足管理轉型升級的需要。同時對于大型信息化系統的運營維護需要持續投入大量專項經費，這部分運維費用的投入往往被低估。

五、道路運輸信息化系統工程建設的建議

為了解決如上問題，中國交通通信信息中心將著力構建統一的基于北斗的運輸信息化大數據系統工程。構建本系統將有助于中國交通通信信息中心強化多方面的管理和能力。

首先是加強頂層設計，提高統籌規范管理能力。達到全國道路運輸管理工作規范化、標準化，提高道路運輸管理水平，提升交通信息化管理部門的工作效率、決策質量、調控能力。

其次是提高業務協同能力，形成發展合力。實現跨地區、跨部門間的信息資源共享和業務協同，提升道路運政業務跨區域、跨部門業務協同辦理能力，從根本上解決跨區域執法及相關業務辦理難的問題。

再次是提高綜合服務能力，促進管理轉型。強化各種運輸方式高效銜接，為行業運政業務辦理，社會公眾基礎信息查詢、投訴監督等手段，提升道路運輸管理服務水平。

最后是提高信息共享能力，推動征信體系建設。實現全國范圍內道路運輸行業基礎數據的共享與交換，形成信用信息數據采集、整合的規模效益。

系統還將完成交通行業大數據平臺的架構設計。將交通運輸行業管理的過程數據、車輛靜態數據、動態數據統一存儲于大數據平臺中，做到管理信息的全流程記錄，并通過引入大數據架構和云計算技術，使得運輸信息化大數據的系統工程具備大數據的基因，通過云計算系統獲取的分析結果實現輔助決策。為此根據現有規劃，需要按照“先聯后統再提升，邊聯邊用出成果”的系統推進思路，將整體工作推進將分為“整合”、“服務”、“協同”三個步驟。即實現道路信息化基礎數據（包括：各省、部級、部際數據）在部級道路運輸行業數據中心的整合；實現部級道路運輸行業數據中心為全國各級道路運輸管理機構、行業從業者、社會公眾提供全方位的信息服務；以部級數據交換平臺為中心實現部分省、跨省道路運輸行業管理業務的協同辦理。

六、結束語

構建基于北斗的運輸信息化大數據系統工程，將有助于交通運輸信息化與時俱進的快速發展，既符合國家建設北斗系統和推動北斗產業化的發展戰略目標，也為現代交通運輸業的科學發展提供了重要的發展基礎和契機，伴隨著北斗系統建設和交通運輸行業示范應用的陸續實施，實現交通運輸信息化的跨越式發展，在交通運輸行業中發揮更大的作用。

國家863項目基金（2013AA122403）