智慧公路工程中信息資源規劃

張震　彭坤　孔帥華

摘? 要：經過多年來的信息化建設和積累，交通信息資源總量呈指數級增長，交通信息資源面臨的缺乏整合與共享的問題也日益凸顯。本文分析了公路信息資源存在的問題，對公路信息資源規劃的數據庫建設以及數據資源共享進行了深入研究，基于信息工程方法論，科學規劃信息資源，并完善基礎數據庫、業務數據庫以及主題數據庫的建設，在明確數據服務的發布管理、日志和監控的基礎上，進行數據量的估算，加強了公路信息資源與河南政務云的銜接，對“智慧公路”建設具有深遠的意義。

關鍵詞：智慧公路;信息資源規劃;數據庫;資源共享

中圖分類號：TP399? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： After years of information construction and accumulation， the total amount of traffic information resources has increased exponentially， and it becomes increasingly urgent to integrate and share traffic information resources. This paper analyzes problems of highway information resources， and conducts in-depth research on construction of highway information resources planning database and data resource sharing. Based on information engineering methodology， information resources are scientifically planned， and construction of basic databases， business databases and theme databases is improved. On the basis of clarifying release management， log and monitoring of data services， data volume is estimated. Connection between highway information resources and Henan government affairs cloud is strengthened， which has far-reaching significance for smart highway construction.

Keywords： smart highway; information resource planning; database; resource sharing

1? ?引言（Introduction）

大數據時代，數據的價值和政治意義正在凸顯出來，國務院頒發的《促進大數據發展行動綱要》就是旨在從國家層面推動大數據工作的全面開展，加快建設數據強國[1]。經過多年信息化建設和積累，河南省交通運輸行業積累了大量的數據資源，交通信息資源總量呈指數級增長，在服務交通行業管理、服務企業和社會公眾方面發揮了重要作用[2]。“一個基礎、三大平臺”將相繼建設和全面推廣，迫切需要改變傳統“散”的建設模式，采用“統”和“聯”的頂層設計思想，全面、系統梳理行業信息資源，對河南省公路信息資源進行全面規劃。因此，想要在經濟社會不斷發展的過程中形成倍增效應，就必須不斷完善政府對掌握的信息資源的開發利用工作[3]。

2? ?問題分析（The analysis of the problem）

2.1? ?干線路網運行監測覆蓋率不足，數字化程度低

現有公路重點路段、重要橋隧等監控覆蓋范圍已無法滿足需求，大部分技術狀況、交通運行等信息仍需要依靠人工采集獲取。數據采集一是受人工影響造成連續性不強、數據誤差較大;二是人工采集數據質量不高、結構化不強，使得后續的數據分析、預警研判等工作難以開展。目前，雖然我省路網信息化已有一定的基礎，部分實現了電子化，但是總體上覆蓋面不全，設置還相對散亂，對數據的處理與挖掘投入力度較弱，不能夠將新一代信息技術、傳感器技術、人工智能等智慧技術綜合運用于交通運輸、服務控制和車輛管理[4]。

2.2? ?省市縣三級信息化建設體系性較差

由于項目各自建設，其建設規模標準不統一，設備選型存在一定差異性，河南省各轄區路段信息化系統之間兼容性較差。鄭州市信息化建設、管理體制、調度管理、信息監測等初見成效，并不斷完善;濟源等市結合自身特點開展部分特色應用;交調站在各個市均有建設，視頻監控、信息發布等設施個別市部分路段開展建設。但是，大部分市公路信息化程度較低，無法形成支撐全省普通干線公路網的“智慧公路”建設。

3? ?信息資源規劃（Information resource planning）

智慧公路信息資源規劃指的是從公路信息的來源采集，到對這些信息進行處理，再到對公路信息資源進行傳輸，再到最終的公路信息資源的使用。其具體的功能就在于可以對河南省的公路領域各功能和數據進行分析，從而使得河南省的公路信息資源能夠在信息的采集方面標準化，并且可以建立一個河南省的公路系統結構模型。對于河南省而言，在公路信息資源規劃方面，需要遵循從公路信息的采集到元數據的建立，以及對各種公路信息的分析，都需要在統一的標準下執行，從而使得河南省公路信息資源能夠更好地接軌和整合[5，6]。

3.1? ?數據需求分析

根據應用系統設計方案，分析各系統對數據的具體需求。為使各類信息資源系統化、有序化，便于共享、檢索與擴展，對各應用系統所需數據資源進行歸類、合并、融合，確定應用系統所需的數據。基礎數據：包括地理空間數據、公路屬性數據、應急資源數據、風險隱患數據、管理機構數據、業務人員數據等;業務數據：包括公路資產數據、業務管理數據、路網運行數據、突發事件數據、信息服務數據等;主題數據：包括養護決策數據、統計分析數據等。

3.2? ?數據采集

數據采集是數據資源庫建設的基礎，數據采集的實時性和準確性直接決定了信息服務系統的實用性、適用性和有效性。根據河南省現有各類數據資源情況，以及擬建系統的數據資源情況，分析各類數據的采集條件，確定采集方式和更新要求[7]。部分數據采集方案如表1所示。

3.3? ?規劃方案

從數據采集方案可以看出，部分數據來源于多個系統，需進行數據整合;部分數據需經過原始數據換算或處理后形成所需數據內容。數據形成總體方案如圖1所示。

公路資產數據主要包括公路技術狀況數據、路產路權數據、沿路設施設備數據等，主要來源于：（1）外場監測點的多種傳感器和智能終端對數據進行自動采集，并進行數據融合;（2）應用系統的管理系統和應急處置系統經過人工錄入或系統產生數據，并進行地圖拼接。而路網運行數據則主要由外部共享系統通過數據交換平臺以及數據補差得到。

4? 數據庫建設方案（The construction plan of database）

4.1? ?總體建設方案

數據庫設計要求滿足數據資源及其屬性信息的存儲，根據智慧公路工程中信息資源的特點，結合各項應用所需數據資源的屬性和使用要求選擇合適的數據庫[8]，在現有普通干線公路信息化建設成果基礎上進行完善和新建。數據庫總體框架示意圖如圖2所示。

基礎數據庫需新建風險隱患數據庫和業務人員數據庫;主題數據庫需新建養護決策數據庫和統計分析數據庫;業務數據庫需新建公路資產數據庫、路網運行數據庫、突發事件數據庫以及信息服務數據庫。

4.2? ?基礎數據庫

基礎數據庫以各業務局掌握的管理對象屬性數據為主，必要時需獲取其他部門相關信息，從而形成關于同一管理對象權威的、完整的數據鏈。基礎數據庫包含的數據庫種類及數據類型如表2所示。

4.3? ?業務數據庫

業務數據是在管理對象基礎數據的基礎上，隨著管理過程而疊加形成的過程數據。業務數據庫包含的數據庫種類及數據類型如表3所示。

4.4? ?主題數據庫

主題數據庫基于數據文件和應用數據庫，是一種結構和處理過程獨立的數據庫，主要實現對歷史數據的統計分析，包括養護決策數據庫和統計分析數據庫。其規劃過程如圖3所示。

首先，統一數據的編碼標準，使用統一的代碼，對數據的錄入、存儲、輸出標準進行統一，規范數據的應用格式，建立統一的信息管理系統，統一信息使用和輸出終端。其次，在建立的過程中對系統中所有的數據進行歸類和標準化，在標準化的基礎上進行整合、集成，形成數據標準一致的、規范化的、不需要數據接口的數據集合。最后，建立數據標準一致、信息共享的主題數據庫[9]。

5? 數據資源共享方案（The sharing plan of data resources）

5.1? ?總體方案

為構建區域一體化的安全應急響應體系，部省、省際、其他相關省政府委辦局之間應能實現路網管理與應急處置相關數據資源的共享，從而為跨區域綜合應急處置協同作業提供支持。部省數據交換內容如表4所示。

根據表4數據交換內容要求，將預留事件輸送到信息共享接口、基礎設施監測信息共享接口等。河南省擬建設河南省綜合交通服務大數據平臺，實現交通運輸行業統一的數據交換和共享，故不再單獨設計數據交換接口。

5.1.1? ?數據服務發布管理

根據數據分享類型確定處理方式，可以共享的數據允許用戶自由查看，需要相應條件共享的數據需要用戶經過申請之后才能訪問。數據服務的審核工作由相關管理員操作，信息的發布可以設置權限，讓目標人群擁有訪問該信息的權利。當出現違規操作時，管理員可以收回數據的訪問權限。

5.1.2? ?數據服務日志

數據服務日志主要是記錄數據服務的過程，將采集到的信息用于數據的審計工作以及追溯工作，主要包含申請人和審批人的相關信息以及服務的結果。通過本過程能夠很好地體現出數據服務及其管理的相關情況，能夠第一時間發現不正常的情況并做出最有效的處理。

5.1.3? ?數據服務監控

數據服務監控主要用于監控對外共享的總數據量，包含的內容主要有可共享數據資源數量、共享信息資源的數量和大小、申請訪問數據服務的次數和類別等，能夠直觀地反映出各種數據的共享情況，幫助相關人員判斷不同數據的需求程度，以及各個單位對數據的依賴程度，從而更好地實現數據的控制[10]。

5.2? ?數據量估算

對本系統各項數據首年數據量和預計年增長量進行測算，管理機構數據庫與業務人員數據庫儲量較小，不予計算。

（1）基礎數據庫：地理空間數據庫、公路屬性數據庫、應急資源數據庫、風險隱患數據庫的首年數據量（單位：GB）分別為10.00、10.00、1.00、1.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為2.00、2.00、0.10、0.10。

（2）業務數據庫：公路資產數據庫、業務管理數據庫、路網運行數據庫、突發事件數據庫、信息服務數據庫的首年數據量（單位：GB）分別為500.00、10.00、400.00、2.00、1.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為200.00、5.00、200.00、2.00、0.50。

（3）主題數據庫：養護決策數據庫、統計分析數據庫的首年數據量（單位：GB）分別為10.00、10.00，對應的年增長量（單位：GB）分別為10.00、10.00。

經計算可得，5年累計數據存儲量估算值為2.89 TB。目前，鄭州市、濟源市、周口市、平頂山市、新鄉市、許昌市、焦作市、蘭考縣八個地級市和直管縣及黃河大橋的直屬機構共上傳40路視頻，圖像采用H.264算法壓縮后傳輸，每路圖像每小時需存儲1000 MB，存儲周期按1年計算，總存儲容量如下：

40×1000×24×365÷1024÷1024=334.17 TB

綜上所述，數據量合計為：

2.89+334.17=337.06 TB

6? ?結論（Conclusion）

本研究旨在基于國家、交通運輸行業、河南省相關數據元標準規范定義的業務對象與屬性，結合河南省交通運輸行業各層面現有系統的應用實踐，以國家、交通運輸行業和河南省相關規范為指導，對信息資源進行自上而下的統一信息資源規劃，解決結構不合理、數據冗余、混亂的“數據庫”問題，為實現行業信息化建設提供一個和諧的、應對變化的、全局的數據環境，提高河南省普通公路領域業務管理、運行監測和行業決策水平，加快提升行業公共服務能力，改善公眾出行獲得感。

參考文獻（References）

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[10] 鄧小惠，許清，周成，等.省級普通公路數據中心建設關鍵技術研究[J].公路，2020，65（08）：277-280.

作者簡介：

張? ?震（1966-），男，博士，教授.研究領域：信息與通信工程，大數據技術.

彭? ?坤（1996-），男，碩士生.研究領域：計算機應用，大數據技術.

孔帥華（1995-），男，碩士生.研究領域：計算機應用，大數據技術.