淺談大數(shù)據(jù)+綜合治堵

劉揚(yáng) 奚趙明

一、背景分析

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，為智慧交通的發(fā)展提供了有力的支持，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的變革。 針對(duì)常發(fā)擁堵點(diǎn)，分析擁堵原因，提出改進(jìn)措施，向治堵平臺(tái)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；深化智能化公共交通調(diào)度系統(tǒng)，完善行車(chē)和停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)；建立交通擁堵預(yù)報(bào)及反應(yīng)機(jī)制，形成擁堵事后評(píng)價(jià)體系；以公眾服務(wù)為導(dǎo)向，推進(jìn)城市交通數(shù)據(jù)逐步開(kāi)放，多種方式為公眾提供出行信息服務(wù)。

二、整體架構(gòu)

大數(shù)據(jù)+綜合治堵利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將采集的多源異類(lèi)海量交通傳感數(shù)據(jù)和交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的堵點(diǎn)定位、堵因分析、治堵措施建議及評(píng)估、擁堵預(yù)報(bào)和公眾服務(wù)，其架構(gòu)由數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層三大部分組成。

（一）數(shù)據(jù)接入層

數(shù)據(jù)層主要采集部署在道路上的各類(lèi)傳感器，包括GPS、微波、卡口、線圈、流量檢測(cè)儀等的傳感數(shù)據(jù)和各業(yè)務(wù)部門(mén)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將其接入處理層，為交通業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐。其中，不同種類(lèi)的主流傳感器具有不同的功能，如表1所示。

各部門(mén)根據(jù)其業(yè)務(wù)差別產(chǎn)生不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如表2所示。

（二）數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層由大數(shù)據(jù)平臺(tái)組成，主要分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心和數(shù)據(jù)計(jì)算分析中心兩大部分。

1. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心

構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，對(duì)采集到的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化交通傳感數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換、清洗、整合、存儲(chǔ)、檢索、資源管理等一系列數(shù)據(jù)處理過(guò)程，最終在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，為后續(xù)的深度分析擔(dān)當(dāng)基礎(chǔ)。

2. 數(shù)據(jù)計(jì)算分析中心

在數(shù)據(jù)計(jì)算分析中心對(duì)存儲(chǔ)在資源中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、多層次、多模型分析處理，分析中心主要由算法模型、分析工具、數(shù)據(jù)可視化和應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)四個(gè)模塊組成。其中，算法模型涵蓋特有的交通行業(yè)專(zhuān)業(yè)算法，包括多源交通數(shù)據(jù)融合、時(shí)空關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘、交通流數(shù)據(jù)多維統(tǒng)計(jì)和深度學(xué)習(xí)、基于規(guī)則集的智能推薦等。

（三）應(yīng)用層

上述交通大數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果可有效應(yīng)用于構(gòu)建大數(shù)據(jù)緩堵綜合平臺(tái)。在平臺(tái)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用主要在以下五部分實(shí)現(xiàn)：

1. 堵點(diǎn)定位

建設(shè)城市交通擁堵態(tài)勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)，通過(guò)分析多源異構(gòu)海量交通數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用交通狀態(tài)、交通流量、交通指數(shù)、交通流OD等多重指標(biāo)體系，對(duì)交叉口、路段和區(qū)域等不同對(duì)象評(píng)估堵態(tài)，從點(diǎn)、線、面多維度反映城市擁堵情況，準(zhǔn)確定位堵點(diǎn)。

2. 堵因分析

基于出行規(guī)律分析、路網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)、車(chē)流跟蹤模型等技術(shù)構(gòu)建擁堵分析輔助決策系統(tǒng)，結(jié)合專(zhuān)家服務(wù)，從源頭分析擁堵成因。

3. 治堵措施建議及評(píng)估

基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合多學(xué)科背景的大數(shù)據(jù)治堵專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，從交通規(guī)劃、交通管理、交通服務(wù)等方面研究治理交通擁堵的措施，形成基于大數(shù)據(jù)分析的城市治堵方案并設(shè)符合交通特點(diǎn)的治堵措施仿真評(píng)估系統(tǒng)。

4. 擁堵預(yù)報(bào)

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)歷史和實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建設(shè)城市交通擁堵預(yù)報(bào)系統(tǒng)和交通流量預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、特殊事件（交通管制、重大事故、熱點(diǎn)事件等）等不同因素影響交通擁堵的情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，協(xié)助交通管理部門(mén)提前制定有效的治堵措施。

5. 公眾服務(wù)

建設(shè)出行誘導(dǎo)系統(tǒng)和停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)，針對(duì)大數(shù)據(jù)分析得到的堵點(diǎn)、堵因、治堵措施和擁堵預(yù)報(bào)，結(jié)合基于路況的路徑推薦、實(shí)時(shí)出行誘導(dǎo)、擁堵報(bào)警、停車(chē)誘導(dǎo)等功能，通過(guò)網(wǎng)站、微信、APP、車(chē)載終端等方式協(xié)助出行者躲避擁堵，提高公眾出行效率，最終從全局上對(duì)整個(gè)城市的交通通行壓力進(jìn)行均衡化緩解。

三、相關(guān)具體應(yīng)用

（一）堵點(diǎn)定位

堵點(diǎn)定位功能通過(guò)智慧交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智慧交通流量報(bào)警系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)城市擁堵點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和挖掘，從不同角度實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)完善，實(shí)現(xiàn)城市交通態(tài)勢(shì)的評(píng)估和擁堵點(diǎn)挖掘。智慧交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)分析速度、占有率等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通多指標(biāo)多維度的評(píng)價(jià)。智慧交通流量報(bào)警系統(tǒng)從道路交通流量的細(xì)化分析挖掘出城市道路交通流量的瓶頸點(diǎn)。

（二）堵因分析

堵因分析通過(guò)交通流量OD分析系統(tǒng)、信號(hào)燈輔助決策系統(tǒng)及城市擁堵報(bào)告實(shí)現(xiàn)對(duì)堵因多角度的全面分析。

交通流量OD分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)流量OD的微觀及宏觀分析挖掘流量通行瓶頸的主要原因。

信號(hào)燈輔助決策系統(tǒng)從交叉口紅綠燈配時(shí)、相位等情況分析得出不合理的紅綠燈配時(shí)設(shè)置。

城市擁堵報(bào)告結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，深度挖掘擁堵潛在內(nèi)因，提出具有本地化特征的擁堵成因和措施建議，最終生成城市交通擁堵報(bào)告。

（三）信號(hào)燈輔助決策

信號(hào)控制交叉口是城市道路網(wǎng)的重要組成部分，其主要功能是把道路連接起來(lái)，使其構(gòu)成道路網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)人流和物流的移動(dòng)，因此交叉口的暢通與否對(duì)整個(gè)路網(wǎng)的行車(chē)速度和運(yùn)行效率起關(guān)鍵作用。

交叉口服務(wù)水平這一指標(biāo)可用來(lái)評(píng)價(jià)信號(hào)控制交叉口的交通運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上挖掘常發(fā)擁堵交叉口，其國(guó)標(biāo)如表3所示。

信號(hào)燈輔助決策系統(tǒng)對(duì)道路流量及紅綠燈相位、配時(shí)及周期等進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)交叉口服務(wù)水平評(píng)價(jià)，挖掘不合理的配時(shí)和周期。

基于卡口的車(chē)輛數(shù)據(jù)，構(gòu)造所有車(chē)輛過(guò)車(chē)軌跡。疊加車(chē)輛過(guò)車(chē)軌跡，挖掘城市中車(chē)流量較大的路徑，為干線信號(hào)燈設(shè)置提供建議。

（四）城市擁堵報(bào)告

在交通擁堵態(tài)勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)和擁堵分析輔助決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，專(zhuān)家組成員對(duì)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行實(shí)地調(diào)研、論證，提出了結(jié)合城市本地化的擁堵成因和措施建議，最終生成城市交通擁堵報(bào)告。

（五）擁堵預(yù)報(bào)

交通擁堵經(jīng)常受特殊時(shí)間、天氣、特殊事件等不同因素影響，因此基于不同的影響因素預(yù)報(bào)其對(duì)交通帶來(lái)的影響，協(xié)助交通管理部門(mén)提前做好治堵措施，避免因交通擁堵造成的混亂及損失。而大型事件例如展會(huì)、演唱會(huì)、商場(chǎng)活動(dòng)，作為群體策劃結(jié)果，其規(guī)模大小、參與人數(shù)、活動(dòng)地點(diǎn)等因素均可在事前獲得，可進(jìn)行大型事件對(duì)道路的影響范圍及程度的事前預(yù)報(bào)。

城市交通治堵是一項(xiàng)本地化、精準(zhǔn)化和應(yīng)用化工作。由于數(shù)據(jù)本身就具有本地化特征，因此數(shù)據(jù)+分析模型能夠準(zhǔn)確定位每個(gè)城市特有的擁堵點(diǎn)，挖掘每個(gè)城市特有的擁堵產(chǎn)生原因，預(yù)測(cè)擁堵范圍和程度，結(jié)合應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)治堵。