大数据在城市智能交通中的应用研究

王纲　李月荣　贾冬艳

【摘 要】随着城市的发展，交通已经成为制约城市发展的主要因素之一，如何实现智能化交通，是当前社会研究的重点。将大数据应用到城市交通中，实现交通的智能化，提高城市发展的速度，已经成为城市化建设的必要基础。

【关键词】大数据；智能交通；架构

2016年3月17日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》发布，其中 “实施国家大数据战略”的提出，将大数据作为基础性的战略资源，促进各行业的大数据发展，推动资源的共享、开发和应用，提高社会的创新发展。

大数据时代最大意义在于利用大数据及大数据技术对社会的发展提供更大便利。大数据应用可分为企业应用和政府应用，对于公众来说，主要是体验到大数据对生活的改变，其中城市交通和人民的生活息息相关。早期，城市交通主要通过人工进行管理，根据道路的堵塞程度以及历史数据进行人工管控。随着城市交通的发展，交通管理已经远远落后于交通自身的发展。因此，大数据成为当下解决此矛盾的主要途径和方法。

1 大数据下城市智能交通平台介绍

大数据下的城市智能交通系统应该包括数据采集、数据处理和数据应用等多个方面。信息采集主要是通过相关技术收集车俩信息和路况信息，数据处理则是应用大数据对采集的海量数据进行分类、整理、分析等，使用数据挖掘得到实时数据，数据应用则是根据得到的实时数据对交通进行宏观调控和围观把握，为交通的方案制订以及管控提供科学依据。

2 大数据下城市智能交通平台架构分析

2.1 系统架构

基于大数据的城市智能交通系统覆盖面大，可对城市交通实施立体化全方位的综合交通管控。系统从数据采集到数据处理、从动态监控到数据挖掘，从智能管理到智能调整都比以前的人工系统有很大的不同。在讲交通数据的采集方面通过各种途径将多种格式信息采集汇总到库后，数据整合、数据分析、数据挖掘会对数据进行处理，最终通过大数据得到资源配置方案。随着交通管理系统的技术升级，通过终端采集的数据信息形式不只包括图像和动态视频，还包括各种文本统计数据，对于数据的处理既要获得有用有益数据，又要保证数据的准确性和实时性。

大数据下的城市智能交通系统的基本框架主要分为4 层：

（1）感知层。感知层主要用于数据采集，一般采用基于物联网架构，通过多种终端设备，比如传感器、摄像头等，对车辆信息、运行状况和交通信息数据进行感知和采集。

基于物联网的感知终端一般采用微波、GPS、地磁检测等多种途径进行信息采集，结合公交、出租车、私家车的运营，采用搭载车载定位装置和无线通讯系统的浮动车检测等技术，实现路网的交通流量、占有率、平均速度等交通信息要素的全面全天候实时获取。主要是识别目标物体、根据特征识别类型、采集信息。采集物理世界中发生的各类事件中所产生的各项数据，比如车辆经过的影音数据和道路的状况，事件发生时的时间和地点信息等。

（2）网络层。将采集到的信息通过电信网络传输到服务器中，这就要求数据库在设计过程中能够接纳各种设备采集到的数据，并能对数据进行统一管理。

数据传送回服务器，需要借助现有的各种网络，通过有线和无线等方式将数据发回，因为网络的可靠性和实时性必须得到保障。

（3）数据层。将通过网络层获取到的数据进行处理，如数据融合、数据挖掘、数学建模等技术，实现道路交通堵塞预警、公共交通优先、紧急事件设置绿色通道、急救火警最优路径规划及最高权限、突发事件交通疏导和管制等功能。

（4）应用层。在经过数据层数据处理后，针对不同的用户和群体，提供各自优化、高效、科学、安全的交通方案。将实时的交通信息反馈到当下的道路交通中，进行交通管控和车辆分流，实现城市交通的最优化；同时将信息通过移动终端传送给用户，让用户根据实时交通选择最优路径，缩短消耗时间，同时缓解交通压力，提高信息的综合利用。

2.2 系统功能

（1）定位功能：如 GPS 定位、互联网定位、基站定位、声波定位等。这些定位主要是为了采集道路车辆信息，根据定位分析当前道路车流量，获取车辆方位、行车速度、行车方向、时间信息等等。由监控调度中心进行跟踪管理。车辆和系统之间可以单次互联定位，也可以固定频率定位，还可以通过数据连接报告实时位置。

（2）查询功能：查询车辆当前位置、车辆状态、车辆牌照、驾驶员个人信息等；查询沿途主要建筑物和线路；查询前进方向道路状况，包括当前数据和历史数据，避开道路的堵塞。。

（3）通信功能：车辆能够和交通管理控制中心进行信息交流，主要是道路信息的查询及当前道路信息反馈。

（4）建议功能：根据用户通过道路管理平台选择的行车路线，结合用户的需求，根据最优方案，该方案在实施过程中系统应该能够随时调整。

（5）报警功能：一旦通过终端设备或者用户车辆数据采集或者收到异常状态，系统应该能立即向监控调度中心发出警报提示，系统根据警报内容对道路进行管控和数据调整。

（6）数据保存功能：系统应该具有数据备份功能，能够对公共交通及道路的堵塞信息进行保留。从而为道路状态预测、车辆历史状态回放提供依据。

（7）终端设备统一管理

能够对接入的各种数据接入设备统一管理，对设备的数据采集和信息格式交互融合。對于终端设备的更新换代，可以进行远程调控和统一部署。

（8） 数据格式交互融合

终端采集设备以及消息发布和接受设备的不同，导致智能化交通平台的数据样式较多。如何在各个平台以及终端上进行数据采集、转换已经分发，是系统应该解决的基础问题。

（9）提供智能通道

比如近年来出现的不停车收费（ETC）系统。该系统就是将车辆信息和车主的个人数据相关联，由系统直接扣费，不仅方便了收费，更重要的是提高了道路的利用率，减少了堵塞的可能。在城市中，减少等待时间，减少车辆的拥堵，在不违反交通法则的情况下，适时提供各种智能通道。

（10）容错性和可靠性

传感设备、摄像头等采集信息设备容易受到损坏以及恶劣天气的影响，这些情况都会导致信息采集不准确或者无法采集信息，如何保证在这些情况下数据的采集不受影响，因此提出了物理层（设备层）保护的要求。此外，由于恶劣条件或电源耗尽，若某个或者某些节点失效，整个网络的操作都不能受到影响，这些都要求在搭建基础物理层时考虑容错性和可靠性，通过设备铺设冗余及替代来实现。

2.3 系统应用

城市智能交通管理系统的应用主要是面向政府的交通管理部门和居民，对于政府而言，在进行交通管控中提供科学实时的决策，包括对于公共交通进行线路规划，对于民众出行进行路线建议；公共交通和民众根据获得的图像和声音信息进行实时调整，实现交通的智能化。

3 结语

大数据下智能交通应用在我国还是起步阶段，真正得到应用的城市并不是很多，从应用的广度和深度来说还处于基础发展阶段，道路和车辆数据的复杂度、数据的迁移、数据的格式控制都需要有更加完善的解决方案。但随着国家大数据建设的推进，把城市还给人，把路面、空间还给人理念的推广，智能交通会越来越得到公众的认可，人们出行也会体验到智能交通带来的便利，享受到科技惠民，也提高了政府的管理和服务水平。

【参考文献】

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