ITS交通信息采集及處理技術(shù)在樂(lè)山市交通中的運(yùn)用探究

王倩

摘 要：分析了ITS智能交通的信息采集以及處理關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合樂(lè)山市交通的現(xiàn)狀，探究性的研究了交通流信息的采集方法，分析了三種典型的車輛檢測(cè)器技術(shù)。闡述了多源異構(gòu)交通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，從理論上探究了ITS相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用在樂(lè)山市交通中的可能性，為以后的實(shí)踐研究提供了可能。

關(guān)鍵詞：智能交通；交通擁堵；信息采集

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.19.093

1 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程速度的加快，城市道路機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)速度逐年遞增，公民交通及出行需求日益增加，交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染已經(jīng)成為世界性的難題。而當(dāng)前的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和道路規(guī)劃已經(jīng)不能最大限度的滿足日益增加的交通出行需求，尤其是在節(jié)假日或上下班高峰期時(shí)，道路交通擁擠現(xiàn)象嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)，人們的生命和出行受到了嚴(yán)重的威脅。而機(jī)動(dòng)車的增多導(dǎo)致汽車尾氣的排放增加，二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放量也大幅上升，極大了破壞了交通環(huán)境，種種跡象說(shuō)明，傳統(tǒng)的交通管理手段已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前日益增長(zhǎng)的交通需求，必須通過(guò)科學(xué)的管理規(guī)劃、新的理論和技術(shù)來(lái)謀求解決當(dāng)前存在的交通問(wèn)題。

2 樂(lè)山交通現(xiàn)狀分析

以樂(lè)山的交通的狀況為例，目前存在的主要的交通問(wèn)題是：一是某些路段道路交通的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致事故或擁堵頻發(fā)；二是機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)速度過(guò)快，當(dāng)前路網(wǎng)已經(jīng)不能適應(yīng)過(guò)多的機(jī)動(dòng)車的需求；三是樂(lè)山大部分路段的交通都是屬于行人、自行車、機(jī)動(dòng)車的混合交通流，更加增加了道路的負(fù)擔(dān)；四是公民的交通安全意識(shí)淡薄，橫穿馬路、不看紅綠燈現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，增加了交通事故發(fā)生的隱患；五是公交線路和城市軌道交通線路還有待加強(qiáng)，如在人流量和車流量較多的地方設(shè)置公交站牌；公交站的信息化的管理還有待加強(qiáng)；六是停車問(wèn)題嚴(yán)重，在景點(diǎn)或一些超市配套的停車設(shè)施不能進(jìn)行合理的規(guī)劃，因此，常見(jiàn)各類亂停亂放的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車，這對(duì)于人們的出行造成一定的不便。

以上交通具體問(wèn)題的產(chǎn)生的根源來(lái)自于供求關(guān)系的矛盾，日益增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車的數(shù)量對(duì)于路網(wǎng)的需求和發(fā)展相對(duì)滯后的城市道路交通之間的矛盾，因此，必須通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃做藍(lán)圖，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)做支撐，再加上公民安全意識(shí)和整體素質(zhì)的提升，才能夠從根本上解決當(dāng)前存在的交通問(wèn)題。

3 ITS智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 交通流信息采集技術(shù)

交通基礎(chǔ)信息采集是實(shí)現(xiàn)ITS智能交通的基礎(chǔ)。不管是進(jìn)行交通的規(guī)劃、還是進(jìn)行交通的誘導(dǎo)以及交通的組織和管理都離不開(kāi)交通數(shù)據(jù)的參與。因此，在進(jìn)行道路交通控制時(shí)，必須首先收集基礎(chǔ)的交通信息，才能實(shí)現(xiàn)道路交通信息化管理。

交通信息主要分為靜態(tài)交通信息和動(dòng)態(tài)交通信息，不同的信息類型有不同的采集方式。靜態(tài)信息主要包含城市的交通路網(wǎng)信息、城市的地理信息數(shù)據(jù)、車輛信息、交通管理信息等。靜態(tài)信息相對(duì)而言較為穩(wěn)定，短期內(nèi)不易發(fā)生較大變化，如路網(wǎng)信息、地理信息等等，因此分析和存儲(chǔ)都相對(duì)較為便利。動(dòng)態(tài)交通信息需要實(shí)時(shí)采集，處在不斷變化中，采集設(shè)備更為先進(jìn)和復(fù)雜。結(jié)合樂(lè)山的實(shí)際交通情況，主要分析利用車輛檢測(cè)器采集交通流參數(shù)，如車流量、車速、車間距、車輛類型、道路占用率、車輛違章信息、交通事故檢測(cè)等。

車輛檢測(cè)器是ITS智能交通中實(shí)時(shí)采集交通信息的設(shè)備，其技術(shù)水平的高低直接影響整個(gè)ITS系統(tǒng)的運(yùn)行水平。通過(guò)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)視等方式，向綜合管理平臺(tái)中的信息處理和信息發(fā)布單元提供各種交通參數(shù)，是綜合管理平臺(tái)進(jìn)行分析、判斷、發(fā)出指令信息，提出控制方案的主要依據(jù)。

按檢測(cè)技術(shù)方法不同可以分成基于磁頻的檢測(cè)，基于視頻的檢測(cè)，基于微波（雷達(dá)）的檢測(cè)、基于超聲波的檢測(cè)、基于紅外線的檢測(cè)以及基于激光的車輛檢測(cè)技術(shù)等，本文重點(diǎn)介紹以下三種檢測(cè)技術(shù)。

3.1.1 基于磁頻的車輛檢測(cè)技術(shù)

環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器是一種基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的車輛檢測(cè)技術(shù)，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種類型；這種檢測(cè)技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)是由感應(yīng)線圈、傳輸饋線和車輛檢測(cè)卡設(shè)備組成。能夠檢測(cè)出交通流量、車速、車道占有率等參數(shù)。基本原理是當(dāng)機(jī)動(dòng)車（金屬體）通過(guò)線圈或者在線圈區(qū)域停留時(shí)，影響線圈回路電感的變化，根據(jù)相關(guān)物理學(xué)的原理，檢測(cè)出變化量，檢測(cè)到車輛的存在，達(dá)到檢測(cè)交通流信息的目的。

作為傳統(tǒng)的固定式交通信息檢測(cè)設(shè)備，目前感應(yīng)線圈檢測(cè)器已廣泛應(yīng)用于交通信息采集系統(tǒng)，如ITS系統(tǒng)的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、道口收費(fèi)系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理、車輛計(jì)數(shù)等。感應(yīng)線圈檢測(cè)具備可靠性高、性價(jià)比高，使用方便，全天候工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一些缺點(diǎn)，如線圈埋設(shè)在路面之下，在路網(wǎng)已經(jīng)基本規(guī)劃完成的情況時(shí)，重新安裝時(shí)需要破壞路面；另外，一些重型車輛在通過(guò)感應(yīng)線圈的時(shí)候，容易損壞等缺點(diǎn)。

3.1.2 基于視頻圖像的車輛檢測(cè)器技術(shù)

視頻圖像檢測(cè)技術(shù)是利用攝像機(jī)提供圖像信息對(duì)交通狀況進(jìn)行確認(rèn)。視頻車輛檢測(cè)器相較于其它類型檢測(cè)器有著顯著的優(yōu)勢(shì)。其以攝像機(jī)和車輛檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)， 通過(guò)視頻圖像的采集和分析， 在短時(shí)間內(nèi)獲取圖像信息并進(jìn)行有效比對(duì)， 存在差異則表明有車輛通過(guò)。模式識(shí)別技術(shù)和圖像處理技術(shù)起著重要作用。將采集到的交通視頻或圖像信息進(jìn)行特征提取，通過(guò)提取出的關(guān)鍵特征與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像或視頻進(jìn)行比對(duì)，如果能夠檢測(cè)到差異，推導(dǎo)可以得出車輛的交通流信息。需要考慮如何對(duì)圖像進(jìn)行平滑降噪處理，使分析結(jié)果更準(zhǔn)確有效。

基于視頻圖像的車輛檢測(cè)器主要用于車輛的存在型檢測(cè)，車型分類，預(yù)測(cè)交通流，估測(cè)交通參數(shù)，基于車輛行駛狀態(tài)值的各種預(yù)警等，能夠?yàn)榻煌ú块T的綜合管理平臺(tái)提供大量的參考信息。大多應(yīng)用在交通流檢測(cè)、路口信號(hào)燈控制、異常事件檢測(cè)等，尤其是在異常交通事件檢測(cè)方面，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)預(yù)警，通知周邊管理人員迅速處理。由于其安裝簡(jiǎn)單易行、不對(duì)路面造成破壞、測(cè)速精度高、可以直觀得到可視化的圖像和視頻、直觀顯示出車速、車型等交通流信息的優(yōu)點(diǎn)，在城市道路交通控制中有廣泛的應(yīng)用，但同時(shí)該技術(shù)容易受到環(huán)境如雨雪霧等惡劣條件的影響、處理視頻圖像的實(shí)時(shí)性較差等。endprint

3.1.3 基于紅外線的車輛檢測(cè)器技術(shù)

紅外線檢測(cè)是通過(guò)線性排列的紅外光發(fā)射和接收來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的同步掃描，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛數(shù)據(jù)的綜合檢測(cè)，是波束檢測(cè)裝置的一種，在交通管理進(jìn)行廣泛應(yīng)用。其可以用于采集交通流中不同車輛的各種參數(shù)：交通流量、車道占有率、車型等，也可應(yīng)用在公路收費(fèi)系統(tǒng)，在不破壞地面的情況下安裝和應(yīng)用。紅外線檢測(cè)技術(shù)測(cè)量距離遠(yuǎn)、反應(yīng)速度快、測(cè)速精度高、誤差小、環(huán)境適應(yīng)性好，但受周圍環(huán)境影響較大，穿透灰塵、霧、雪的能力較弱。

3.2 交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加工系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)加工后的信息進(jìn)行存儲(chǔ)管理， 并根據(jù)系統(tǒng)對(duì)信息使用的不同需求和頻度進(jìn)行加工； 同時(shí)， 也根據(jù)數(shù)據(jù)信息采用不同的存儲(chǔ)策略。目前在交通領(lǐng)域中，由于上述采集交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的車輛檢測(cè)器技術(shù)的不同，采集到的信息一般以特定的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，如靜態(tài)數(shù)據(jù)中的地理信息數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可以做成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息之間的互通互聯(lián)，供平臺(tái)內(nèi)的其他系統(tǒng)直接調(diào)用；而在交通運(yùn)行過(guò)程中采集的實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式則是多樣的。來(lái)自不同采集方式采集到的數(shù)據(jù)稱為異構(gòu)數(shù)據(jù)，需要特定的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，如轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行處理等。

從不同的方式采集到的交通數(shù)據(jù)由于其數(shù)據(jù)的類型不同導(dǎo)致存儲(chǔ)方式的不同，這些不同的數(shù)據(jù)類型需要整合在一起，需要用到交通數(shù)據(jù)融合技術(shù)。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是進(jìn)行重要數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，尤其在多信息源、多用戶系統(tǒng)的情況下起重要的協(xié)調(diào)作用。從其融合層次上進(jìn)行分析，主要有像素級(jí)數(shù)據(jù)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融合。在交通領(lǐng)域，由于同一類型的檢測(cè)器的數(shù)據(jù)格式和處理方法基本上相似，因此交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合主要研究不同檢測(cè)器獲取到的信息而言。而從不同的采集設(shè)備采集到的多源交通信息，可以克服單個(gè)交通信息源獲取信息的局限性，在使用之前必須進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，才能夠全面掌控整個(gè)交通路網(wǎng)的信息，為其應(yīng)用在交通控制，實(shí)現(xiàn)交通誘導(dǎo)，為ITS綜合管理平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持作數(shù)據(jù)上的充分準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

總之，ITS智能交通是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)等多個(gè)學(xué)科結(jié)合在一起，共同解決交通問(wèn)題。其中，作為關(guān)鍵技術(shù)之一的信息采集系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)支撐部分，通過(guò)對(duì)采集方式和數(shù)據(jù)的處理方式的研究，結(jié)合樂(lè)山的實(shí)際交通狀況，能夠在一定程度上解決交通擁堵、交通事故等問(wèn)題。

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