大數據在城市智能交通中的應用研究

王綱　李月榮　賈冬艷

【摘 要】隨著城市的發展，交通已經成為制約城市發展的主要因素之一，如何實現智能化交通，是當前社會研究的重點。將大數據應用到城市交通中，實現交通的智能化，提高城市發展的速度，已經成為城市化建設的必要基礎。

【關鍵詞】大數據；智能交通；架構

2016年3月17日，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》發布，其中 “實施國家大數據戰略”的提出，將大數據作為基礎性的戰略資源，促進各行業的大數據發展，推動資源的共享、開發和應用，提高社會的創新發展。

大數據時代最大意義在于利用大數據及大數據技術對社會的發展提供更大便利。大數據應用可分為企業應用和政府應用，對于公眾來說，主要是體驗到大數據對生活的改變，其中城市交通和人民的生活息息相關。早期，城市交通主要通過人工進行管理，根據道路的堵塞程度以及歷史數據進行人工管控。隨著城市交通的發展，交通管理已經遠遠落后于交通自身的發展。因此，大數據成為當下解決此矛盾的主要途徑和方法。

1 大數據下城市智能交通平臺介紹

大數據下的城市智能交通系統應該包括數據采集、數據處理和數據應用等多個方面。信息采集主要是通過相關技術收集車倆信息和路況信息，數據處理則是應用大數據對采集的海量數據進行分類、整理、分析等，使用數據挖掘得到實時數據，數據應用則是根據得到的實時數據對交通進行宏觀調控和圍觀把握，為交通的方案制訂以及管控提供科學依據。

2 大數據下城市智能交通平臺架構分析

2.1 系統架構

基于大數據的城市智能交通系統覆蓋面大，可對城市交通實施立體化全方位的綜合交通管控。系統從數據采集到數據處理、從動態監控到數據挖掘，從智能管理到智能調整都比以前的人工系統有很大的不同。在講交通數據的采集方面通過各種途徑將多種格式信息采集匯總到庫后，數據整合、數據分析、數據挖掘會對數據進行處理，最終通過大數據得到資源配置方案。隨著交通管理系統的技術升級，通過終端采集的數據信息形式不只包括圖像和動態視頻，還包括各種文本統計數據，對于數據的處理既要獲得有用有益數據，又要保證數據的準確性和實時性。

大數據下的城市智能交通系統的基本框架主要分為4 層：

（1）感知層。感知層主要用于數據采集，一般采用基于物聯網架構，通過多種終端設備，比如傳感器、攝像頭等，對車輛信息、運行狀況和交通信息數據進行感知和采集。

基于物聯網的感知終端一般采用微波、GPS、地磁檢測等多種途徑進行信息采集，結合公交、出租車、私家車的運營，采用搭載車載定位裝置和無線通訊系統的浮動車檢測等技術，實現路網的交通流量、占有率、平均速度等交通信息要素的全面全天候實時獲取。主要是識別目標物體、根據特征識別類型、采集信息。采集物理世界中發生的各類事件中所產生的各項數據，比如車輛經過的影音數據和道路的狀況，事件發生時的時間和地點信息等。

（2）網絡層。將采集到的信息通過電信網絡傳輸到服務器中，這就要求數據庫在設計過程中能夠接納各種設備采集到的數據，并能對數據進行統一管理。

數據傳送回服務器，需要借助現有的各種網絡，通過有線和無線等方式將數據發回，因為網絡的可靠性和實時性必須得到保障。

（3）數據層。將通過網絡層獲取到的數據進行處理，如數據融合、數據挖掘、數學建模等技術，實現道路交通堵塞預警、公共交通優先、緊急事件設置綠色通道、急救火警最優路徑規劃及最高權限、突發事件交通疏導和管制等功能。

（4）應用層。在經過數據層數據處理后，針對不同的用戶和群體，提供各自優化、高效、科學、安全的交通方案。將實時的交通信息反饋到當下的道路交通中，進行交通管控和車輛分流，實現城市交通的最優化；同時將信息通過移動終端傳送給用戶，讓用戶根據實時交通選擇最優路徑，縮短消耗時間，同時緩解交通壓力，提高信息的綜合利用。

2.2 系統功能

（1）定位功能：如 GPS 定位、互聯網定位、基站定位、聲波定位等。這些定位主要是為了采集道路車輛信息，根據定位分析當前道路車流量，獲取車輛方位、行車速度、行車方向、時間信息等等。由監控調度中心進行跟蹤管理。車輛和系統之間可以單次互聯定位，也可以固定頻率定位，還可以通過數據連接報告實時位置。

（2）查詢功能：查詢車輛當前位置、車輛狀態、車輛牌照、駕駛員個人信息等；查詢沿途主要建筑物和線路；查詢前進方向道路狀況，包括當前數據和歷史數據，避開道路的堵塞。。

（3）通信功能：車輛能夠和交通管理控制中心進行信息交流，主要是道路信息的查詢及當前道路信息反饋。

（4）建議功能：根據用戶通過道路管理平臺選擇的行車路線，結合用戶的需求，根據最優方案，該方案在實施過程中系統應該能夠隨時調整。

（5）報警功能：一旦通過終端設備或者用戶車輛數據采集或者收到異常狀態，系統應該能立即向監控調度中心發出警報提示，系統根據警報內容對道路進行管控和數據調整。

（6）數據保存功能：系統應該具有數據備份功能，能夠對公共交通及道路的堵塞信息進行保留。從而為道路狀態預測、車輛歷史狀態回放提供依據。

（7）終端設備統一管理

能夠對接入的各種數據接入設備統一管理，對設備的數據采集和信息格式交互融合。對于終端設備的更新換代，可以進行遠程調控和統一部署。

（8） 數據格式交互融合

終端采集設備以及消息發布和接受設備的不同，導致智能化交通平臺的數據樣式較多。如何在各個平臺以及終端上進行數據采集、轉換已經分發，是系統應該解決的基礎問題。

（9）提供智能通道

比如近年來出現的不停車收費（ETC）系統。該系統就是將車輛信息和車主的個人數據相關聯，由系統直接扣費，不僅方便了收費，更重要的是提高了道路的利用率，減少了堵塞的可能。在城市中，減少等待時間，減少車輛的擁堵，在不違反交通法則的情況下，適時提供各種智能通道。

（10）容錯性和可靠性

傳感設備、攝像頭等采集信息設備容易受到損壞以及惡劣天氣的影響，這些情況都會導致信息采集不準確或者無法采集信息，如何保證在這些情況下數據的采集不受影響，因此提出了物理層（設備層）保護的要求。此外，由于惡劣條件或電源耗盡，若某個或者某些節點失效，整個網絡的操作都不能受到影響，這些都要求在搭建基礎物理層時考慮容錯性和可靠性，通過設備鋪設冗余及替代來實現。

2.3 系統應用

城市智能交通管理系統的應用主要是面向政府的交通管理部門和居民，對于政府而言，在進行交通管控中提供科學實時的決策，包括對于公共交通進行線路規劃，對于民眾出行進行路線建議；公共交通和民眾根據獲得的圖像和聲音信息進行實時調整，實現交通的智能化。

3 結語

大數據下智能交通應用在我國還是起步階段，真正得到應用的城市并不是很多，從應用的廣度和深度來說還處于基礎發展階段，道路和車輛數據的復雜度、數據的遷移、數據的格式控制都需要有更加完善的解決方案。但隨著國家大數據建設的推進，把城市還給人，把路面、空間還給人理念的推廣，智能交通會越來越得到公眾的認可，人們出行也會體驗到智能交通帶來的便利，享受到科技惠民，也提高了政府的管理和服務水平。

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