城市交通数据的应用——以天津市交通信息服务系统为例

郭宇婷，马 郡，陈方乙，雷明宇

（1.天津城建大学 土木工程学院，天津300384；2.天津市公安交通管理局 科设支队，天津300384；3.逸兴泰辰技术有限公司 信控部，天津300384）

城市交通的智能治理意味着在相关各方之间更加积极主动地沟通，交通决策相关信息更加深入地嵌入政策议程，以及在制定对策方案过程中更加广泛和深入的讨论[1].人们的交通出行日益频繁，交通数据量和种类也急剧增大.由于路况信息、事故信息繁多，整合不及时、分类不明确，给交通管理者的日常工作带来很大的挑战.随着计算机技术和互联网技术的快速发展，交通信息服务为应对上述挑战提供了可行的解决方案.智能化的交通信息服务系统可以提供实时、准确、全面的交通信息融合功能，可以帮助交通参与者和管理者做出更加有效的行为与管理决策，提升整个交通运输系统的经济效益和社会效益[2]，满足城市交通智慧化的需求[3]，可以协助交通管理人员从管理交通走向治理交通.

1 天津市交通信息服务系统资源现状

近年来，天津市交通拥堵问题日益突出，交通管理部门迫切需要充足的交通数据和有效的数据分析方法，以优化出行结构，均衡路网流量，提高道路通行能力.为满足上述交通管理需求，天津市交通信息服务平台主要从数据采集、数据分析方法两个方面进行建设.

1.1 系统组成分析

天津市交通信息服务系统平台功能如表1所示，其基于大数据平台构建智能交通信息服务体系[4]，为城市交通管理和信息服务提供支持.系统组成可分为8类.

表1 天津市交通信息服务系统组成分析

天津市交通信息服务系统平台构建内容的建设标准、技术选型、数据结构等并不统一，具有大数据典型的5个特征，即海量化（volume）、多样化（variety）、快速化（velocity）、价值化（value）、真实性（veracity）[5].

1.2 数据采集及处理方法

天津市已建成交通视频监控、电子警察、地磁检测和微波检测等多个信息采集系统，已经具备了全市范围内固定点位的交通信息采集能力.虽然数据采集量看似很大，但信息采集设备位置固定，导致无法获取所有道路的运行状态，且采集的数据种类重复、利用率低，不能满足交通管理人员的管理需求.因此，天津市交通信息服务系统采用将互联网交通数据与公安交管数据融合的设计理念，利用大数据方法对海量交通数据进行分析.

1.2.1 融合算法

融合算法可采用的数据很多，如视频监控下的车牌数据、电子警察数据、地磁和微波检测的车辆数据等.天津市交通信息服务系统主要运用融合数据有：①浮动车GPS检测数据；②卡口检测设备提供的车辆经过卡口位置的记录数据.因浮动车法采样数目少、数据精确度与道路匹配度不高、浮动车辆行为有偏性；卡口数据为断面数据，因其覆盖范围小、旅行时间的记录有滞后等原因，现根据基于卡口数据得到的旅行时间数据和基于浮动车路况数据得到旅行时间数据，融合生成新的路况道路速度信息.

浮动车法需要记录测试在对向开来的车辆和同向行驶的车辆中，超越和被超越车辆的数量.将浮动车数据与GPS数据结合，共同计算不同功能道路在全网道路中所占权重，得到拥堵指数和拥堵道路占比.融合算法可以得到覆盖面最广、可信度最高的实时路况数据.交通通行状态等级根据速度判断指标划分，如表2所示.

表2 交通通行状态等级划分对应（以速度为判断指标）[6] km·h-1

1.2.2 大数据技术

大数据和“互联网+”技术吸引了越来越多的关注，且大数据结果的图形化，也让人们方便分析研究各种信息资源[7].大数据与云计算的关系紧密相连，单台计算机并不能处理计算大数据，可运用分布式数据挖掘特色功能对海量数据进行处理.它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术[8].天津市交通信息服务系统采用Hadoop2.0框架技术，可以方便快速地编写出大数据并进行程序处理，自动完成数据的划分和调度管理，满足系统对交通数据的计算速度要求.

2 案例分析

2.1 实时数据

在大数据时代，数据平台不应仅满足于响应各种信息查询的要求，而应主动推送相关信息给使用者，发挥智能化信息服务的作用.这有助于非交通专业的决策关联者和社会组织等从发展和动态的角度理解城市交通，使得城市交通规划师和工程师可以共同协作管理城市交通[1].天津市交通信息服务系统做到了这一点.现以天津市2019年6月某工作日为例，路况信息如图1所示.

实时路况可用四色显示，不同颜色显示不同拥堵状况，若道路上有交通事故，也可以起到异常预警作用.如图1b中红色部分则是路段拥堵预警，提示管理者加强关注.

图1 天津市2019-06某工作日路况信息

2.2 历史数据

历史数据主要可查询交通事件、车流量和交通流量数据分析结果，如图2所示.

交通事件的录入起到了信息汇总的作用.交通管理人员可以根据事故或施工信息，合理安排人员巡查和指导交通.

2.3 统计数据

交通报表可统计年、月、日的拥堵指数、平均速度、拥堵时长和拥堵道路占比等数据，如图3所示.还可以统计节假日或特殊时间的数据，如图3c为2019年五一放假期间数据统计.

图2 天津交通信息服务系统历史事件及数据

节假日的交通指数分析意义重大.根据分析可调整节假日期间的信号控制，若有事故多发地段可提前设置交警执勤岗位，预防事故发生.图3b显示了天津市5月月度分析曲线.可得出在月初交通曲线波动大、交通状况不稳定，这与五一假期人们出行规律有关.图3c则特别分析了五一期间交通指数，可供管理者判断整理.

图3 天津市交通信息服务系统分析曲线

3 针对天津市交通信息服务系统的分析

天津市交通信息服务系统将数据、技术和决策三个方面融合且运用于实际，管理效果显著.

（1）交通管理人员可通过视频监控、道路指标指数和系统内部异常预警，迅速得知实时路况，既省时又方便.且可根据实时路况预测未来时段的路况，在特殊天气或有特殊事件时做好准备.此为数据层面，不是简单的观察交通情况的变化，还要能有效地观察到此变化的过程.此功能体现了交通信息服务系统的重要价值，是必备的基本功能.

（2）交通管理人员可根据系统平台事故统计的数据得知全市发生事故路段.可以根据外场民警信息，录入事故、施工等交通事件信息，便于日后查询.还可对比每月、每年交通指标数据，供交通管理人员分析、预测.此为技术层面，通过技术分析总结出交通情况的变化趋势，正确评估，并得到合理预测.

（3）交通管理人员可根据统计报表迅速、清晰地得知交通指标数据的年、月、日对比.排查不正常数据，分析规律，根据数据优化道路配时，缓解道路拥堵.此为决策层面，城市交通的本质是公共政策，交通管理人员需要足够、清晰的数据图表来说服决策者，决策者再根据相关的影响因素做出合理判断.

4结 语

通过分析天津市交通信息服务系统应用实例，探究基础功能的应用、参数算法的计算，讨论其将数据、技术和决策三方面相互作用以达到分析服务交通的效果.

城市交通的智能治理是交通管理的重点，信息资源和数据的整合、分类、整理又是管理信息服务的重中之重.天津市交通信息服务系统已实现交通信息数据的标准化，服务的智能化，遵循实用性、易操作性、安全性、可靠性、前瞻性和经济性的建设原则，使交通数据在各管理部门之间的流通更为便捷，缓解了拥堵状况，确保交通管理人员能合理有效地管理城市交通.