大數據背景下智能交通系統發展綜述

肖自乾+陳經優+符石

摘要摘要：大數據在智能交通領域有著非常重要意義，智能交通中的大數據應用對交通模式、理念都將產生巨大影響，能較好地解決或緩解交通面臨的諸多難題。基于大數據應用，對智能交通系統發展進行了研究。

關鍵詞關鍵詞：智能交通；大數據；智能交通系統

DOIDOI：10.11907/rjdk.162356

中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001018203

大數據（Big Data）指“無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產”。大數據具有5V特點（IBM提出）：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價值）、Veracity（真實性）。

1.2大數據應用現狀

物聯網、移動互聯網等相關產業的迅速發展，數據成倍增長，現有的數據處理模式已不能適應現實需求。據統計， 2014年，中國大數據應用市場規模為80.54億元，同比增長3.2%，2015年市場規模約增長37.3%，至110.56億元，預計到2020年，中國大數據應用市場規模將增長至5 019.58億元[1]。

大數據時代最大意義在于利用大數據及大數據技術創造價值。大數據應用可分為企業應用和政府應用，其關注點有所不同。企業主要應用在醫療、生物技術、金融、零售、電商、農牧業等領域；政府主要應用在交通、天氣預報、農牧業、醫藥衛生、宏觀調控和財政支出、社會群體自助及犯罪管理等領域，利用大數據技術提供的全局、準確、高效的數據，政府可以實現精細化管理。以前政府都是使用數據作為管理依據，但由于缺乏高效的數據處理技術和平臺，只是完成了數據的堆積，并沒有從數據中找出有價值的信息。由于完整性、規范性不足，這些數據沒有體現出應有的價值。隨著大數據的發展，相關技術已逐漸成熟，政府可通過應用這些技術和平臺對數據進行加工，從中找到更有價值的信息。政府對這些信息加以利用，則可以進行更加高效的管理，實現各種資源的精細化配置和宏觀調控[2]。

能技術、人機交互技術以及信息網絡技術的發展，都為智能家居帶來了春天[9]。

隨著智能家居技術的不斷成熟，人們可通過手機或移動終端經互聯網在任何地方對家中電器進行遠程控制[10]。智能家居系統還具備安防報警、遠程監聽等多種功能，智能家居前景不可限量

高新科學技術手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種高科技系統統稱，相關的高新技術包括信息技術、計算機技術、自動控制技術、通訊技術等。智能交通改善交通狀況主要指提高交通運輸效率和提高汽車行駛性能，緩解交通問題主要指減少交通事故和降低交通對環境的污染[3]。

2.2智能交通系統發展

智能交通系統（ITS）1994年正式認定為國際術語。在此之前，美國稱這類技術或相關研究項目為智能車輛道路系統（IVHS，Intelligent Vehicle Highway System），日本稱之為UTMS、VICS ，歐盟則稱之為道路交通信息技術（RTI）。國際標準化組織（ISO）為ITS設立的專項稱為ISO/TC-204，使用的術語是“TICS（交通運輸信息與控制系統）”[3]。

2.2.1美國ITS發展歷程

美國在60年代末就已研究開發電子導行系統ERGS（Electronic Route Guidance System）。1989年提出制定IVHS戰略計劃；1991年和1992年分別提出新一輪的道路交通建設法案（即簡稱ISTEA的《陸上綜合交通運輸效率化法案》）和IVHS戰略計劃；1994，美國把IVHS改名為ITS，形成現在的ITS 研究構架。“ITS 2015-2019 Strategic Plan”是美國在2014年提出的，該計劃對美國2015-2019年這5年的智能交通發展指明了方向，汽車的智能化、網聯化成為該戰略計劃的核心，成為美國解決當前一系列交通問題的關鍵技術手段[4]。

2.2.2日本ITS發展歷程

1991年，日本警察廳、建設省、郵電省開始聯合開發VICS系統（Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年在東京試運行獲得成功。UTMS21系統是以ITS為基礎的綜合系統概念，由NPA（National Police Agency）等5個相關部門和機構共同開發。日本在1992至1997年間在全國設置14000臺左右，2000年時已擴展到30000臺規模[5-6]。UTMS21系統如圖1所示。

2.2.3歐洲ITS發展歷程

德國、英國、瑞典、法國等國家在80年代初期先后開發相關系統，歐共體經濟合作與發展組織（OECD）對這些國家研究的系統進行了調查，認為應用現代信息技術將顯著改善道路交通。早期主要有DRIVE計劃和PROMETHEUS計劃，其中DRIVE計劃旨在實現移動無線通信的動態路線導行系統、交通事故自動檢測系統等綜合性研究。PROMETHEUS計劃則在1986年提出，是歐洲EUREKA聯合開發項目的一部分[6]。進入21世紀，歐洲在智能交通領域有了新的發展，如CVIS（Cooperative Vehicle Infrastructure Systems）項目，它的目標是開發出集硬件和軟件于一體的綜合交流平臺，該平臺可提高交通管理效率，涉及諸多應用層面。Navteq與德國航空航天中心共同開發定位平臺，解決交通通信問題。歐洲還有另一PREVENT綜合項目，它是歐洲第六屆系統項目（the 6th Framework Programmer of the European Commission）的一部分[7]。

2.2.4中國ITS發展歷程

1999年，我國成立了全國智能交通系統（ITS）協調指導小組及辦公室，同年，全國智能交通運輸系統（ITS）專家咨詢委員會成立，啟動 “九五”科技攻關課題和國家“十五”科技攻關課題。目前我國在智能交通領域已擁有智能公路磁誘導、車輛自動保持車道控制、安全輔助駕駛等自主知識產權成套技術成果。國家ITS中心還承擔了一系列相關科研項目及行業標準制定，涉及智能道路、環境感知、智能標識、道路災害信息等[7]多領域技術研發。

3基于大數據的智能交通系統

3.1智能交通需求與大數據契合

隨著城市的迅速發展，交通工具不斷增多，交通堵塞、大氣污染日益嚴重，交通事故時有發生，這些都是各大城市亟待解決的問題，建設智能交通系統是改善交通必要的技術手段。智能交通系統面臨的主要難題是及時、準確獲取交通數據，據此構建出交通數據處理模型，大數據技術能很好地解決這一難題。

智能交通整體框架包括物理感知層、軟件應用平臺及分析預測及優化管理的應用[8]，如圖2所示。

3.2智能交通系統建設面臨的問題

（1）交通數據的完善。目前我國交通數據存在幾個問題：①數據收集量存在較大差距，較多智能交通設施未部署交通數據感知設備；②收集的數據格式存在差異或不完整，缺乏統一標準；③數據存在孤島現象，數據來源復雜。

（2）交通數據的整合。目前缺乏完備的網絡化交通信息環境，跨區域、大范圍的交通數據處理存在困難，這些困難有技術上的，也有與政府部門職能相關的；對文本、圖像的檢索及分析的關聯性、實時性處理還需不斷加強；需建立完善的交通數據信息安全體系。

（3）建設高度集中的智能交通控制系統。從日本的UTMS21可以看出，必須建立高度集中的智能交通控制系統，將各交通管理子系統有效銜接，形成一個完善的智能交通系統。

（4）需進一步推進智能交通產業化、市場化發展。目前智能交通領域缺乏有效的市場推進機制，也缺乏相關領域的創新技術，基于大數據的交通信息服務產業鏈、價值鏈尚未真正形成。

3.3建設基于大數據的智能交通系統措施

（1）提升城市交通智能化水平，建設完善感知體系[9]。目前我國大多數城市的交通智能化建設處在不斷改進完善過程中，車輛動態組網、狀態實時獲取、環境智能感知、車路信息交互等技術需要進一步突破。要加大交通路網智能化建設投入，形成全路網智能監控體系，實現各類交通、交管、氣象、治安反恐、消防部門的信息共享，為大數據分析提供數據基礎。

（2）制定交通數據描述規范，整合現有數據資源。數據類型在不斷變化、數據內容不斷增多，急需制定一套可擴展的數據描述規范。交通數據描述規范建設主要內容是數據交互接口規范的制定，要設計面向多維數據的本體描述框架，全面描述多維語義內容，為跨區域、跨部門的信息交互奠定基礎。制定相應的安全制度和規范，加強數據安全保障，尊重和保護部門、組織及個人的機密和隱私不受侵犯。對現有的交通數據進行整合，建立綜合性立體交通信息體系，形成智能交通數據資源共享平臺，提升交通數據資源的整體服務能力，為后續智能交通系統建設提供數據支撐。

（3）創新交通大數據分析應用，建立新一代智能交通信息服務系統，實現高效集中控制管理。通過應用分布式智能全文檢索技術、基于圖像識別的檢索技術、關聯網絡可視化分析等技術，有效縮短系統響應時間、提高系統性能、滿足用戶業務需求；找出隱藏在大數據中的關聯性信息，在不同信息之間建立公共元素和聯系。建立高度集中的交通控制系統，將大數據、云計算、智能終端等新技術應用于交通管理子系統，統一協調與管理，實現高效聯動的交通管理機制。

（4）加快交通信息服務產業化進程。進一步完善智能交通技術創新體系，聯合智能交通科技產業創新聯盟平臺、企業、高等院校，進行技術攻關創新，并將科研成果及時轉化；利用國際先進的科學技術，積極開展相關領域的國際合作。

參考文獻：

[1]2016年中國大數據行業發展趨勢及市場規模預測[EB/OL].http：//www.chyxx.com.

[2]鮑忠鐵.大數據行業發展現狀、未來前景深度分析與思考 [EB/OL].http：//www.cehuajie.cn

[3]智慧城市系列之智能交通系統[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.

[4]ITS 2015-2019 Strategic Plan[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.