基于OD数据的江苏省高速公路交通量测算方案设计与实施

田富　刘婷

摘   要：随着高速公路基础建设的不断完善，陆路实时监测的质量与深度也在不断升级。基于GIS集成环境设计并建立了江苏省高速公路大数据分析平台，推算出各路段的交通流量数据。利用测算后数据进行高速公路交通流量地图可视化，验证GIS技术测算的OD交通量数据在高速公路局域交通网需求中的可行性。

关键词：GIS技术  高速公路  OD数据  交通流量需求预测  数据可视化

中图分类号：U495                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0006-02

Abstract： With the continuous improvement of highway infrastructure， the quality and depth of land real-time monitoring are also upgrading. Based on GIS integrated environment， the big data analysis platform of Jiangsu Expressway is designed and established， and the traffic flow data of each section are calculated. The visualization of highway traffic flow map is carried out by using the measured data， and the feasibility of OD traffic volume data calculated by GIS technology in the demand of expressway local traffic network is verified.

Key Words： GIS technology; Expressway; OD data; Traffic flow demand forecast; Data visualization

交通流量是高速公路运行监测的重要指标，其主要由地区经济发展水平以及交通地理区位决定。截至2018年2月末，江苏省高速公路通车里程已达4688km。出口流量、客运量、货运量等指标呈逐年增长状态。使得高速公路交通运行监测方面的研究成为了近年来的热点。

康亚男[1]改进CS算法优化PB神经网络，对高速观测站采集的数据车辆进行流量预测模型的建立。孙同心[2]等通过分析高速公路收费站进出车辆数据的时间变化，对交通流量进行预测。万金鹏[3]基于数据仓库和OLAP技术，提出了一种通过收费站车辆出入时空数据计算高速公路断面交通流量的方法。Nale Zhao[4]等利用不同类型的收费站统计数据进行高速公路的流量分段估算，并比较了不同类型收费站的设置对流量的影响。赵鹏军[5]探讨了大数据方法对缓解交通拥堵的影响。

1  既有设计概述

1.1 OD数据来源

数据包括空间数据及非空间数据。来源如表1所示。

本研究所有矢量数据均采用横轴墨卡托投影，以保证地图信息表达的准确性。其中，OD数据包含出入江苏省车辆数据。因此选取的矢量数据范围包含与江苏省邻接的上海、浙江、安徽、山东等省市。

1.2 数据规范化

数据的规范化的作用主要有两个：去掉量纲，使得指标之间具有可比性;将数据限制到一定区间，使得运算更为便捷。本项目使用线性函数归一化（Min-Max scaling）进行数据规范化工作。线性函数将原始数据线性化的方法转换到[0，1]的范围。计算公式如下：

1.3 实体-联系图

如图1所示。

2  设计流程概述

2.1 系统架构

研究利用江苏省高速公路OD数据以及相关空间数据进行分析计算，得到高速路网各路段交通流量数据，并进行地图可视化工作。江苏省高速公路大数据分析平台通过对相关数据的分析与展示，以网页形式展现江苏省高速公路运行情况。总体架构如图2所示。

运行监测模块功能包含总体分析、OD分析、拥堵分析3个部分。总体分析包含高速公路运行监测、总体数据展示以及交通流量与经济发展关系分析等部分。OD分析对相关数据进行地图可视化展示。拥堵分析通过计算分析道路服务水平对江苏省高速公路的整体运行状况进行展示。通过对相关空间数据的处理，保证后续空间分析结果的准确性。同时将部分不符合逻辑的错误数据去除，保证流量计算结果的正确性。

2.2 技术流程

将计算结果与可视化结果进行对比，检查计算过程中产生的错误。同时进行技术总结。对相关数据的处理方法进行总结整理，与其他方案进行比较分析。总体技术流程如图3所示。

3  模型及算法说明

业主方所提供的江苏省高速路网矢量数据不符合网络分析的条件。使用Data Management工具箱中的Dissolve工具对江苏省高速公路矢量数据进行融合，使其融合成为一个线要素。完成该操作后即可得到能够进行网络分析的线要素。

利用处理好的高速公路网络线要素建立网络分析数据集。网络数据集中的连通性基于线端点、线折点和点的几何重叠建立，并遵循设置为网络数据集属性的连通性规则。设置端点连通规则，则线要素将变成仅在重合端点处进行连接的边。始终针对一个线要素创建一个边要素，构建具有端点连通性的网络是构建交叉式对象模型，如图4所示。

4  实施成果展示

OD分析页面通过云图和迁徙图直接对OD数据进行地图可视化，使流量结果数据分析页面的客货运流量情况以及主题展示部分的超限车辆监管分析页面以近似于流量展示的方式进行表现，如图5所示。

5 结语

OD数据流量分配方法是建立在空间数据处理与流量分配技术上的系统性方法。该方法具有较好的可移植性，可以适应复杂的系统性工程。对与实验数据相近类型的数据处理结果也较为完整。因此该方法可作为处理类似问题的解决方案，以保证相关计算的效率与准确性。

参考文献

[1] 康亚男.CS优化BP神经网络的高速公路流量预测[J].公路，2017（5）：194-198.

[2] 孫同心，王世鲲.大数据背景下的高速公路流量预测实现——基于收费站流量数据[J].中国公共安全， 2016（17）：93-98.

[3] 万金朋.基于高速公路收费站数据的交通流量多维分析技术研究[D].重庆大学，2012.

[4] Nale Zhao，Tongyan Qi，Lei Yu，et al. A Practical Method for Estimating Traffic Flow Characteristic Parameters of Tolled Expressway Using Toll Data[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences， 2014（138）.

[5] 赵鹏军，李铠.大数据方法对于缓解城市交通拥堵的作用的理论分析[J].现代城市研究，2014（10）：25-30.