段 晨 錢寒峰 劉 東

（1、華杰工程咨詢有限公司，北京 100029 2、南京市城市與交通規(guī)劃設計研究院有限責任公司，江蘇 南京 210008 3、中國科學院地理科學與資源研究所，北京100101 4、中國科學院研究生院，北京 100049 5、交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028）

1 引言

先進的交通信息系統(tǒng) (Advanced Traffic Information System，簡稱ATIS)是智能運輸系統(tǒng)的重要組成部分，也是發(fā)展智能交通系統(tǒng)的基礎和關鍵技術。ATIS是建立在完善的信息網(wǎng)絡基礎上的，通過設置在道路、車等上的各種檢測器采集交通信息，通過傳輸設備將采集的交通信息傳到信息中心，由交通信息中心對信息加以處理后向外界發(fā)布，供道路交通的使用者、管理者和研究者使用。

近年來，雖然在ATIS領域的研究工作已經(jīng)得到了充分的發(fā)展，對ATIS的定義和功能，目前世界各國在認識上還存在差異[1]。ATIS主要是為出行者服務，但隨著交通信息系統(tǒng)概念的泛化，ATIS所要服務的對象已不局限于出行者，交通管理部門、交通工程科研人員也成為ATIS的服務對象。因此，統(tǒng)一規(guī)范地組織和存儲各種數(shù)據(jù)供ATIS用戶使用的共用信息平臺應用而生。通過ATIS共用信息平臺對采集的交通數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)交通信息資源的融合和共享，為信息的進一步的挖掘和應用提供基礎，同時提高ATIS的系統(tǒng)性能。

2 先進的交通信息系統(tǒng)的信息需求

根據(jù) ATIS服務對象的不同，將ATIS主要的信息需求分為三塊，分別是出行者的信息需求、交通管理部門的信息需求和政府規(guī)劃部門的信息需求，其中以出行者的信息需求為主。

2.1 交通出行者的信息需求分析

2.1.1 出發(fā)前的信息：出發(fā)前的信息了解，為出行者提供出行的選擇，包括最優(yōu)路線、交通工具、行車時刻表、票價和合乘信息、氣象情況、道路情況等。

2.1.2 目的地的信息：沿途和目的地的環(huán)境信息，如加油站、醫(yī)院、辦公時間、重要活動、停車條件、天氣狀況等。

2.1.3 公共交通信息：公交換乘線路信息、換乘時間信息、乘車費用信息、線路圖、時刻表、下班車等待時間、下班車滿載率、常用線路突發(fā)事件通知、與打車成本比較以及目的地周邊信息。

2.1.4 交通與道路狀況信息：道路幾何形狀、收費站、交叉口、道路交通狀況等信息，尤其要提供相關的視覺(如可變顯示板)和聽覺信息。

2.1.5 駕駛導航信息：根據(jù)交通系統(tǒng)的實時信息直接為司機指示抵達某目的地的行駛路線及方向。如路徑查詢、實時路況、行程時間等信息。

2.1.6 出行人員服務信息：餐館、停車場、汽車修理廠、醫(yī)院等的地址、電話號碼、營業(yè)或辦公時間等[2]。

ATIS主要面對出行者，而出行者對交通信息的需求很廣，依據(jù)這些信息做出合理的出行選擇，完成出行前、出行中的決策，從而達到節(jié)約出行時間、緩解交通擁堵的目的。

2.2 交通管理部門信息需求分析

對交通管理部門而言，對ATIS的信息需求有路網(wǎng)車速、占有率、交通流量、行程時間、交通事件等的實時信息和歷史信息。道路的等級、車道數(shù)和機非分割情況等道路信息以及延誤、飽和度等反映道路交通狀況的信息。交通管理部門依賴這些信息進行交通流的控制誘導、指揮城市交通合理運行并對出行者進行交通信息發(fā)布。

2.3 政府規(guī)劃部門信息需求分析

對政府規(guī)劃部門而言，主要的信息需求有路網(wǎng)OD信息，交通流靜態(tài)數(shù)據(jù)、交通地理信息、車輛保有率及增長情況信息、交通事故信息以及交通流動態(tài)數(shù)據(jù)。政府規(guī)劃部門依賴這些信息為道路網(wǎng)規(guī)劃以及現(xiàn)有交通設施的改造完善等交通項目提供決策支持。

3 ATIS信息平臺體系結構

3.1 ATIS信息平臺的組成

ATIS主要有四個部分組成：一是外場交通信息采集子系統(tǒng)；二是交通信息傳輸子系統(tǒng)；三是交通信息中心的信息處理子系統(tǒng)；四是交通信息發(fā)布子系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)據(jù)流程，首先由外場信息采集系統(tǒng)負責采集交通信息，并通過信息傳輸系統(tǒng)將信息傳輸?shù)叫畔⒅行牡奶幚硐到y(tǒng)。然后由交通信息中心的信息處理子系統(tǒng)負責對采集來的交通信息應用挖掘、融合等方式進行處理并存儲在數(shù)據(jù)庫中，最后由信息發(fā)布系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中調用這些信息，將信息發(fā)送到客戶端。

3.1.1 交通信息采集子系統(tǒng)

交通信息采集子系統(tǒng)是構建先進的交通信息系統(tǒng)的前提和基礎，它對交通實時狀況和靜態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，并將采集后的信息存儲在交通信息數(shù)據(jù)庫中供信息中心和其他子系統(tǒng)共同使用。先進的交通信息系統(tǒng)的信息來源主要有幾個方面：道路等（包括公路與軌道交通）動態(tài)交通信息、靜態(tài)交通信息（包括車站、碼頭信息以及其他相關信息）和其他交通信息。

道路動態(tài)交通信息包括交通管理中心的環(huán)形線圈檢測器、路口攝像機、浮動車提供的流量、車速和占有率和行程時間等交通數(shù)據(jù)，以及來自交通警察和交通信息提供者的關于交通事故、事件、阻塞的交通信息。目前，最大的道路動態(tài)交通信息來自線圈檢測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常由交通管理部門擁有、運行和維護。典型情況下，在城市道路上，線圈檢測器每隔一定距離安裝一個，或者安裝在道岔口以收集交通流數(shù)據(jù)，線圈采集的信息都以一定的數(shù)據(jù)格式傳輸，反映交通流量、車道占用率等狀況。

靜態(tài)交通信息則主要是基礎地理信息，道路交通地理信息、交通管理設施信息以及車輛、出行者、用戶等的相關信息。其他交通信息主要是民航航班、鐵路列車時刻表的動態(tài)信息和票務信息，鐵路列車到發(fā)及鐵路客票信息，城市公交汽車、地鐵、軌道交通等信息、高速公路交通信息，物流與貨運等信息。

3.1.2 交通信息傳輸子系統(tǒng)

對于交通工程師而言，交通信息傳輸子系統(tǒng)在交通信息系統(tǒng)中不是關注的重點，但它是實現(xiàn)交通信息系統(tǒng)功能不可缺少的重要環(huán)節(jié)。交通信息傳輸子系統(tǒng)主要是通過光纖、電纜、微波等傳輸媒介，在交通信息采集點和數(shù)據(jù)庫之間以及數(shù)據(jù)庫與信息發(fā)布子系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)、語音和圖像等信息。在行業(yè)內部的交通信息傳輸可使用專用網(wǎng)絡，對公眾進行交通信息發(fā)布時可以考慮用公網(wǎng)。

3.1.3 交通信息的處理子系統(tǒng)

交通信息的分析處理是在交通信息中心（Traffic Information Center，簡稱 TIC）完成，交通信息中心是整個交通信息系統(tǒng)的中樞，通過對來自線圈檢測器、浮動車、交通管理人員等信息的加工處理，生成有效的發(fā)布信息。同時建立公共數(shù)據(jù)平臺，供各子系統(tǒng)查詢。交通信息中心依賴于一個實時、統(tǒng)一的交通信息數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)由不同的信息采集方式獲取。所以，交通信息中心數(shù)據(jù)的實時性、可靠性必須得到保證，以確保加工后信息的準確性和可靠性。

交通信息的分析處理主要是基于交通工程的相關模型和算法，再運用各種先進的信息處理技術如數(shù)據(jù)融合、人工智能、決策支持、專家系統(tǒng)等技術將采集到的交通信息進行處理得到全面可靠的交通信息。交通信息中心對不同來源的交通數(shù)據(jù)首先進行數(shù)據(jù)的預處理，再進行數(shù)據(jù)的集成和智能化處理，不僅包括對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、融合，還包括對初始數(shù)據(jù)的再加工，即結合現(xiàn)有的經(jīng)驗、數(shù)學模型等生成更高層次的決策支持信息[4]。

3.1.4 交通信息的發(fā)布子系統(tǒng)

信息發(fā)布系統(tǒng)是把各種交通信息通過各種傳播媒介實時地傳遞給信息的需求者。交通信息發(fā)布子系統(tǒng)分為兩部分，一部分是為交通管理人員使用的內部信息發(fā)布，主要是通過內部網(wǎng)絡向城市交通管理部門、道路養(yǎng)護部門、路網(wǎng)規(guī)劃部門、交通工程科研人員提供交通信息，為管理決策、控制協(xié)調、勤務組織、緊急事件處置和科學研究等服務。還有一部分是對外交通信息發(fā)布，主要是面對一般的出行者，通過信息發(fā)布手段使出行者在出行途中者得到交通誘導信息。常用的對外交通信息發(fā)布方式主要有：傳統(tǒng)媒體信息發(fā)布（廣播和電視）、移動通信信息發(fā)布、現(xiàn)場LED顯示屏信息發(fā)布和互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布。另外，交通信息發(fā)布還可應用于增值服務，如交通信息廣播電臺、交通信息服務網(wǎng)站、交通信息亭等。

交通信息發(fā)布系統(tǒng)具有對內使用和對外使用兩個特性，因此發(fā)布系統(tǒng)在硬件配置上也內外有別，由系統(tǒng)內和系統(tǒng)外兩個方面構成，重要的是交通信息發(fā)布的格式、各類接收設備的接口需要統(tǒng)一化和標準化。

3.2 ATIS信息平臺的框架設計

隨著交通信息化工作的推進，我國很多城市都建立了先進的交通信息系統(tǒng)，如上海有高架快速路監(jiān)控系統(tǒng)，平面交叉口交通狀況評價系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的建設為城市交通信息化的發(fā)展打下了良好的基礎。但這些系統(tǒng)自身需要完善的同時，系統(tǒng)之間也存在一定的問題，諸如數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)的冗余浪費等問題[5]，為了解決這些問題必須建立信息平臺，建立信息平臺的必要性主要有以下幾個因素決定：

首先，各個交通信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)類型有很大的差異，相互之間沒有良好的信息通道，不可避免的形成信息孤島，導致交通信息系統(tǒng)的綜合效益沒有發(fā)揮出來。因此，必須構建交通系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)各個信息系統(tǒng)之間資源的集成和共享，為智能交通的各個部門提供數(shù)據(jù)支持。

其次，各個交通信息系統(tǒng)存儲了大量交通信息數(shù)據(jù)，缺少對數(shù)據(jù)進行深層次的整合和挖掘，導致數(shù)據(jù)的冗余和浪費，而構建交通共用信息系統(tǒng)平臺完成對動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)的組織，對多種來源且不一致的數(shù)據(jù)進行融合處理，用以保證系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的準確性、一致性，避免數(shù)據(jù)冗余，同時完成對信息進行準確、實時的存儲和傳輸，發(fā)揮其強大的功能作用。

最后，城市交通信息化建設的發(fā)展涉及到城市交通管理的各個職能部門，這些職能部門既是交通信息的提供者，同時也是交通信息的需求者。因此，這些職能部門需要協(xié)調配合，在必要的機制和手段下實現(xiàn)信息共享，才能推動城市交通信息化工作的發(fā)展。

交通信息平臺的框架設計如圖2所示[3][6][7][8]。最底層虛線框為信息平臺的數(shù)據(jù)獲取層，主要負責從各部門和智能交通各個系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。為了保證信息平臺獲取充分和有效的交通數(shù)據(jù)，必須從平臺角度出發(fā)，制定統(tǒng)一的信息標準，確定需要從子系統(tǒng)中提取信息的種類和要求，并完成各接口的設計，實現(xiàn)平臺與各子系統(tǒng)間的友好銜接。

中間的虛線框為交通信息中心，交通信息中心主要負責對來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行處理。信息中心利用數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)深加工等技術采集的原始交通數(shù)據(jù)進行處理生成有效信息并實現(xiàn)各個交通信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換，并對各個交通信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整合以及功能集成，提高系統(tǒng)的運行效率。同時，交通信息中心可以將共享的數(shù)據(jù)、融合的信息和挖掘的知識提供給多個用戶對象，包括內部用戶和外部用戶，從而實現(xiàn)交通信息的增值業(yè)務。

圖2兩側為ATIS信息平臺的信息發(fā)布對象，交通信息的發(fā)布有對內信息發(fā)布和對外信息的發(fā)布，對內信息發(fā)布主要是面向交通管理人員，對外信息發(fā)布主要是面向道路交通的使用者。

從內部用戶角度來講，交通管理者可以利用發(fā)布的交通信息，進行有效的進行交通流的預測、調配、控制、誘導，使整個交通系統(tǒng)的正常、有序、高效地運行，提高了路網(wǎng)的通行能力，減少了交通堵塞和交通事故的發(fā)生。同時內部用戶也可以向信息中心錄入新的交通信息，實現(xiàn)人機對話。

從外部用戶角度來講，出行者或駕駛員在出行前就可以通過查詢得到相關的交通信息，將使他們有很好的計劃準備，可以選擇最佳的出行方式、出行時間、出行路線，也可以改變其出行計劃。在途中獲得的交通信息可以協(xié)助駕駛員或出行者及時獲得沿途的交通信息，使他們能夠及時選擇最佳的行車路線，從而大大的方便出行者。

4 ATIS信息平臺建設面臨的問題

4.1 實現(xiàn)交通信息資源的溝通和共享

雖然近年很多城市在城市交通信息化建設方面的投入很大，但目前交通信息化建設方面還存在著很多不足。城市公交、貨運部門仍以經(jīng)驗型管理為主，交通管理部門雖然在運用高科技手段管理交通方面做了大量工作，擁有多種交通數(shù)據(jù)采集方式，但采集來的數(shù)據(jù)缺乏有效的數(shù)據(jù)處理和發(fā)布途徑，因而在城市交通管理的實踐中效果不夠明顯。同時由于我國特有的交通管理體制，使智能交通各個系統(tǒng)由不同部門開發(fā)建設和運營管理，條塊分割現(xiàn)象嚴重，造成了各部門應用系統(tǒng)間信息共享和交互訪問的困難，已經(jīng)建設的各個系統(tǒng)依然處于信息孤島的狀態(tài)，信息不暢和管理手段落后是制約交通發(fā)展的突出矛盾。

有鑒于此，迫切需要利用作為高新技術的信息與通信技術改造交通信息管理的傳統(tǒng)服務方式，促進新型道路運輸服務體系的形成。建設城市智能交通信息平臺，要實現(xiàn)在不改變現(xiàn)有管理體系和利益格局的條件下，達到整體協(xié)調，并充分實現(xiàn)交通信息共享，信息共享是交通信息系統(tǒng)的命脈，為了實現(xiàn)信息共享，系統(tǒng)設計不但要重視系統(tǒng)核心的研究開發(fā)，而且要重視與各子系統(tǒng)之間的相互銜接關系，使分屬不同部門的信息能夠為所有對該信息有合理需求的部門所用。為了實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的信息共享，信息系統(tǒng)在設計之初就需要確定系統(tǒng)接口標準，規(guī)范各子系統(tǒng)的組織結構，確定統(tǒng)一的信息流通機制。

4.2 實現(xiàn)對多源數(shù)據(jù)的融合處理

數(shù)據(jù)處理是指對采集來的并經(jīng)規(guī)范化處理的數(shù)據(jù)的組織、存儲、檢索、更新和維護等工作。對于靜態(tài)基礎數(shù)據(jù)（如：路網(wǎng)結構數(shù)據(jù)等）的處理主要是進行格式處理后以數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫加以存儲，并定期根據(jù)需求進行維護更新，按訪問權限提供查詢。數(shù)據(jù)處理主要是針對實時動態(tài)數(shù)據(jù)，因為實時動態(tài)交通數(shù)據(jù)是構建交通共用信息平臺的基礎，而對實時交通數(shù)據(jù)的有效處理也是實現(xiàn)信息平臺各項功能的關鍵。在對實時動態(tài)數(shù)據(jù)處理的基礎上還能形成交通流歷史數(shù)據(jù)庫，針對歷史數(shù)據(jù)庫，可對交通發(fā)展態(tài)勢等做出趨勢分析。由于長期以來各個系統(tǒng)獨立運行、平臺各異、數(shù)據(jù)采集存取方式也各不相同，使得對信息平臺有價值的數(shù)據(jù)分布在不同部門，不同物理位置、結構格式差異很大。因此必須運用一種有效的方法合理協(xié)調多源數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合技術是一種可滿足該要求的良好工具。

數(shù)據(jù)融合是一門新發(fā)展起來的多學科交叉的前沿學科，它能協(xié)同利用多源信息，以獲得對同一事物或目標的更客觀、更本質認識的信息綜合處理技術；它比直接從各信息源得到的信息更簡潔、更少冗余、更有用途。利用信息融合技術研究如何加工、聯(lián)合來自不同信息源的交通信息，并使不同形式的交通信息相互補充，為實現(xiàn)交通功能服務，使交通信息量得到最大限度地發(fā)揮，提高在多變環(huán)境中正確決策的能力。

5 總結

本文按照先進的交通信息系統(tǒng)的技術發(fā)展趨勢，對共用信息平臺的構建方案進行了分析，提出了系統(tǒng)所面對的信息需求，以及系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)結構。并對共用信息平臺中如何實現(xiàn)交通信息資源的溝通和共享以及多源數(shù)據(jù)的融合處理方面進行了詳細的分析。信息平臺的構建是一門涉及多學科的技術，也是一項學術性和技術性都很強的任務，必須針對具體的要求選擇可行的解決方案。

[1]賈丹.ATIS系統(tǒng)的信息服務.遼寧工程學院學報，2002,22(4)：8-10

[2]楊曉光.中國交通信息化與發(fā)展智能交通運輸系統(tǒng)問題研究.交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2001,1(3)：192-202

[3]關積珍.ITS共用信息平臺系統(tǒng)結構與集成.交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2002,2(4)：11-16

[4]吳建,陸建.城市智能交通管理綜合信息平臺研究.第一屆中國智能交通年會論文集.上海：同濟大學出版社,2005.309-314

[5]郭繼孚等.北京市交通綜合信息平臺示范工程項目研究和建設.交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2004,4(3):7-10

[6]楊佩昆.智能交通運箱系統(tǒng)體系結構.上海：同濟大學出版社,2001

[7]閆鳳良,董寶田.綜合交通信息系統(tǒng)平臺的構建.交通科技與經(jīng)濟，2006,(5)：98-100

[8]謝振東,章威,徐建閩.ITS共用信息平臺結構設計.網(wǎng)絡技術與應用，2002,32(8)：62-64