大數(shù)據(jù)分析：智能交通發(fā)展的引擎

1、大數(shù)據(jù)分析：智能交通發(fā)展的引擎0 前言 近年來(lái)，各國(guó)都在關(guān)注“大數(shù)據(jù)”，力圖通過(guò)擴(kuò)大其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步釋放數(shù)據(jù)所蘊(yùn) 含的潛在價(jià)值。 2012年 3月 29日，奧巴馬政府公布“大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃”，旨在改進(jìn)現(xiàn)有人們從 海量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的能力，從而加速美國(guó)在科學(xué)與工程領(lǐng)域發(fā)明的步伐，增強(qiáng)國(guó)家安全，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。我國(guó)亦于2012年 7月22日在北京大學(xué)舉行“首屆中國(guó)大數(shù)據(jù)應(yīng)用論壇”，主要議題包括大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)、不同場(chǎng)景的大數(shù)據(jù)應(yīng)用、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)與商業(yè)智能等，旨在共同討論大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。在2013年 4月舉行的首屆中國(guó)國(guó)際云計(jì)算技術(shù)和應(yīng)用展覽會(huì)上，工信部軟件服務(wù)

2、業(yè)司司長(zhǎng)陳偉表示“大數(shù)據(jù)，我認(rèn)為它有四個(gè)維度：量大， 種類多，發(fā)展速度快，最后就是價(jià)值復(fù)雜，可以說(shuō)處處是黃金，到處是沙子”1。隨著城市的迅速發(fā)展，交通擁堵、交通污染日益嚴(yán)重，交通事故頻繁發(fā)生，這些都是各大城市 亟待解決的問(wèn)題。智能交通成為改善城市交通的關(guān)鍵所在。為此，及時(shí)、準(zhǔn)確獲取交通數(shù)據(jù)并構(gòu) 建交通數(shù)據(jù)處理模型是建設(shè)智能交通的前提，而這一難題可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)得到解決 1 大數(shù)據(jù)概念Big Data “大數(shù)據(jù)”是繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后 IT 產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革，對(duì)國(guó)家治理 模式、對(duì)企業(yè)的決策、組織和業(yè)務(wù)流程、對(duì)個(gè)人生活方式都將產(chǎn)生巨大的影響。在信息技術(shù)中， 大數(shù)據(jù)是一個(gè)數(shù)據(jù)集的集合，這

3、個(gè)集合是如此大而復(fù)雜，以至于它很難通過(guò)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具 來(lái)進(jìn)行處理 3從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的能力，就是大數(shù)據(jù)技術(shù)。大數(shù)據(jù)特點(diǎn)有四個(gè) 層面：第一，數(shù)據(jù)體量巨大。從 TB 級(jí)別，躍升到 PB 級(jí)別；第二，數(shù)據(jù)類型繁多。包括視頻、圖 片、地理位置信息、傳感器數(shù)據(jù)等等。第三，價(jià)值密度低，應(yīng)用價(jià)值高。以視頻為例，連續(xù)不間 斷監(jiān)控過(guò)程中，可能有用的數(shù)據(jù)僅僅有一兩秒。第四，處理速度快。 1 秒定律。最后這一點(diǎn)也是 和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有著本質(zhì)的不同。在交通領(lǐng)域，海量的數(shù)據(jù)主要包括 4 個(gè)類型的數(shù)據(jù)：傳 感器數(shù)據(jù)（位置、溫度、壓力、圖像、速度、 RFID 等信息）；系統(tǒng)數(shù)據(jù)（日志、設(shè)備

4、記錄、 MIBs 等）；服務(wù)數(shù)據(jù)（收費(fèi)信息、上網(wǎng)服務(wù)及其他信息）；應(yīng)用數(shù)據(jù)（生成廠家、能源、交通、性能、 兼容性等信息）。交通數(shù)據(jù)的類型繁多，而且體積巨大 4。2 大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能交通2.1 大數(shù)據(jù)：改變傳統(tǒng)交通管理的路徑社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促使城市機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)量大幅增加。城鎮(zhèn)化的加速打破了城市道路系統(tǒng)的 均衡狀態(tài)，傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)難以滿足當(dāng)前復(fù)雜的交通需求，交通堵塞成為棘手問(wèn)題。用大數(shù)據(jù)技 術(shù)可促進(jìn)交通管理模式的變革。大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要特點(diǎn)及其對(duì)傳統(tǒng)交通的改變集中在以下方面：第一，大數(shù)據(jù)的虛擬性可以解決跨越行政區(qū)域的限制。行政區(qū)域的劃分是國(guó)家為了有效統(tǒng)治和 管理，而將一個(gè)國(guó)家劃分不同行政區(qū)域。這個(gè)

5、劃分在促進(jìn)各個(gè)行政區(qū)域自治的同時(shí)，也導(dǎo)致各個(gè) 地方政府追求各自轄區(qū)利益的最大化，而對(duì)地方政府之間邊界區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、過(guò)境交通 線路等漠不關(guān)心。交通大數(shù)據(jù)的虛擬性，有利于其信息跨越區(qū)域管理，只要多方共同遵照相關(guān)的 信息共享原則，就能在已有的行政區(qū)域下解決跨域管理問(wèn)題2。第二，大數(shù)據(jù)具有信息集成優(yōu)勢(shì)和組合效率。我國(guó)大部分城市的各類交通運(yùn)輸管理主體分散在 不同主管部門，呈現(xiàn)出條塊分割的現(xiàn)象。涉及交通的“有關(guān)部門”超過(guò)10 個(gè)，每個(gè)部門都有自己的信息化系統(tǒng)，但這些數(shù)據(jù)信息只存在于垂直業(yè)務(wù)和單一應(yīng)用中，與鄰近業(yè)務(wù)系統(tǒng)缺乏共通聯(lián)動(dòng)。 這種分散造成交通管理的碎片化，如交通信息分散、信息內(nèi)容單一等問(wèn)題。

6、大數(shù)據(jù)有助于建立綜 合性立體的交通信息體系，通過(guò)將不同范圍、不同區(qū)域、不同領(lǐng)域的“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”加以綜合，構(gòu) 建公共交通信息集成利用模式，發(fā)揮整體性交通功能，這樣才能發(fā)現(xiàn)新價(jià)值，帶來(lái)新機(jī)會(huì)。例如氣象、交通、保險(xiǎn)部門的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，可高效率地研究交通領(lǐng)域防災(zāi)減災(zāi)；IC 卡數(shù)據(jù)結(jié)合抽樣調(diào)查，能更快捷、更精確測(cè)得城市交通流分布狀況5 。第三，大數(shù)據(jù)的智能性能較好的配置交通資源 4 。傳統(tǒng)的交通管理主要依靠人工的方式進(jìn)行規(guī) 劃和管理，難以實(shí)現(xiàn)交通的動(dòng)態(tài)化管理。通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析處理，可以輔助交通管理制定出較 好的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)解決方案。一方面減少各個(gè)交通部門運(yùn)營(yíng)的人力和物力，另一方面可有些提升道 理交通資源的

7、合理利用。如根據(jù)大數(shù)據(jù)結(jié)果確定多模式地面公交網(wǎng)絡(luò)高效配置和客流組織方案， 多層次地面公交主干網(wǎng)絡(luò)綠波通行控制以及交通信號(hào)自適應(yīng)控制。第四，大數(shù)據(jù)的快速性和可預(yù)測(cè)性能提升交通預(yù)測(cè)的水平。用傳統(tǒng)的思維來(lái)改善交通擁堵，一 般是加大基礎(chǔ)設(shè)施投入，即加寬道路、增加道路里程來(lái)提高交通通行能力，但這種做法又不僅會(huì) 受到土地資源的限制，而且規(guī)劃的方案是否能滿足遠(yuǎn)景需要也有待商榷。在對(duì)各個(gè)部門的數(shù)據(jù)進(jìn) 行準(zhǔn)確提煉和構(gòu)建合適的交通預(yù)測(cè)模型后，可以有效模擬交通未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)，驗(yàn)證技術(shù)方案的可 行性。而在實(shí)時(shí)交通預(yù)測(cè)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)的快速信息處理能力，對(duì)于車輛碰撞、車輛換道、駕駛員 行為狀態(tài)檢測(cè)等實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)也有非常高的可靠性

8、。2.2 大數(shù)據(jù)在智能交通應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)(1) 提高交通運(yùn)行效率 大數(shù)據(jù)技術(shù)能促進(jìn)提高交通運(yùn)營(yíng)效率、道路網(wǎng)的通行能力、設(shè)施效率和調(diào)控交通需求分析。交 通的改善所涉及工程量較大，而大數(shù)據(jù)的大體積特性有助于解決這種困境。例如，根據(jù)美國(guó)洛杉 磯研究所的研究，通過(guò)組織優(yōu)化公交車輛和線路安排，在車輛運(yùn)營(yíng)效率增加的情況下，減少46的車輛運(yùn)輸就可以提供相同或更好的運(yùn)輸服務(wù)。倫敦市利用大數(shù)據(jù)來(lái)減少交通擁堵時(shí)間，提高運(yùn) 轉(zhuǎn)效率。當(dāng)車輛即將進(jìn)入擁堵地段，傳感器可告知駕駛員最佳解決方案，這大大減少了行車的經(jīng) 濟(jì)成本。大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，使處于靜態(tài)閑置的數(shù)據(jù)被處理和需要利用時(shí)，即可被智能化利用，使 交通運(yùn)行的更加合理。大數(shù)

9、據(jù)技術(shù)具有較高預(yù)測(cè)能力，可降低誤報(bào)和漏報(bào)的概率，隨時(shí)針對(duì)交通 的動(dòng)態(tài)性給予實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，在駕駛者無(wú)法預(yù)知交通的擁堵可能性時(shí)，大數(shù)據(jù)亦可幫助用戶預(yù) 先了解。例如，在駕駛者出發(fā)前，大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)會(huì)依據(jù)前方路線中導(dǎo)致交通擁堵的天氣因素， 判斷避開擁堵的備用路線，并通過(guò)智能手機(jī)告知駕駛者 26 。(2) 提高交通安全水平 主動(dòng)安全和應(yīng)急救援系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有效改善了交通安全狀況，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)時(shí)性和可預(yù) 測(cè)性則有助于提高交通安全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。在駕駛員自動(dòng)檢測(cè)方面，駕駛員疲勞視頻檢測(cè)、 酒精檢測(cè)器等車載裝置將實(shí)時(shí)檢測(cè)駕車者是否處于警覺狀態(tài)，行為、身體與精神狀態(tài)是否正常。 同時(shí)，聯(lián)合路邊探測(cè)器檢查

10、車輛運(yùn)行軌跡，大數(shù)據(jù)技術(shù)快速整合各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，構(gòu)建安全模型 后綜合分析車輛行駛安全性，從而可以有效降低交通事故的可能性。在應(yīng)急救援方面，大數(shù)據(jù)以 其快速的反應(yīng)時(shí)間和綜合的決策模型，為應(yīng)急決策指揮提供輔助，提高應(yīng)急救援能力，減少人員 傷亡和財(cái)產(chǎn)損失 7 。(3) 提供環(huán)境監(jiān)測(cè)方式 大數(shù)據(jù)技術(shù)在減輕道路交通堵塞、降低汽車運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響等方面有重要的作用。通過(guò)建立 區(qū)域交通排放的監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)模型，共享交通運(yùn)行與環(huán)境數(shù)據(jù)，建立交通運(yùn)行與環(huán)境數(shù)據(jù)共享試驗(yàn) 系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可有效分析交通對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，分析歷史數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)能提供降低 交通延誤和減少排放的交通信號(hào)智能化控制的決策依據(jù)，建立低排放交

11、通信號(hào)控制原型系統(tǒng)與車 輛排放環(huán)境影響仿真系統(tǒng) 8。3 結(jié)語(yǔ)在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)充斥所帶來(lái)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了企業(yè)領(lǐng)域，其不僅能帶來(lái)商業(yè)價(jià)值，亦 能產(chǎn)生社會(huì)價(jià)值。隨著信息通訊技術(shù)的發(fā)展，交通運(yùn)輸從數(shù)據(jù)貧乏的困境轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)豐富的環(huán)境， 而面對(duì)眾多的交通數(shù)據(jù)，如何從中根據(jù)用戶需求提取有效數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵所在。但是，大數(shù)據(jù)技術(shù) 在智能交通應(yīng)用領(lǐng)域同樣面臨著巨大挑戰(zhàn)，包括隱私，數(shù)據(jù)處理硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)不完備性、模型 有效性等領(lǐng)域，這些都是我們未來(lái)繼續(xù)需要探討和解決的問(wèn)題。參考文獻(xiàn) ：1 韓耀強(qiáng) .大數(shù)據(jù)：智慧城市的發(fā)展引擎 . 2013-04-09/20134-19.2 楊萬(wàn)三 .智能交通管理一次顛覆傳統(tǒng)的技術(shù)

12、變革 . 6088, 2013-04-08/2013-4-19.3 王濤 .英特爾開放平臺(tái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)生態(tài)圈. 2012-12-11/2013-420.4 Mohan Sawhney.Big Data Challenges and Opportunities./docs/2012- .10.31.Sawhney.Big.Data.pdf, 2012-10-31/2013-4-20.5 李玲娟 .IoT 的數(shù)據(jù)管理與智能處理 J. 中興通訊技術(shù) ,2011,17(1):38-416 Rima Mukherjee.Travel and Transportation in the Age of Big Data. transportation-age-big-data, 2012-08-28/2013-4-20.7 Greg Rucks.How big data drives intelligent transportation. -intelligent-transportation?page=0%2C1, 2012-0