許宗燕，李海華，王 海

(軍事交通學(xué)院 聯(lián)合投送系，天津 300161)

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軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

許宗燕，李海華，王 海

(軍事交通學(xué)院 聯(lián)合投送系，天津 300161)

隨著軍事交通運(yùn)輸信息化的發(fā)展，各種信息系統(tǒng)產(chǎn)生和積累了海量數(shù)據(jù)，充分挖掘這些數(shù)據(jù)的價值具有重要意義。首先分析軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵、來源和特征，然后分析數(shù)據(jù)融合后的軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)整體業(yè)務(wù)需求和典型應(yīng)用場景，最后構(gòu)建軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)的應(yīng)用框架模型。

軍事交通運(yùn)輸；大數(shù)據(jù)技術(shù)；大數(shù)據(jù)管理

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算為代表的新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，社會已經(jīng)進(jìn)入到一個數(shù)據(jù)爆炸性增長的大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)是信息技術(shù)的一次顛覆性變革。當(dāng)前，我軍正處在信息化建設(shè)的關(guān)鍵期，如何挖掘大數(shù)據(jù)在推動我軍軍事交通運(yùn)輸信息化建設(shè)各項工作中的作用，顯得尤為重要和緊迫。

在軍事交通運(yùn)輸信息化建設(shè)過程中，隨著各種信息系統(tǒng)的應(yīng)用，軍事交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施靜態(tài)數(shù)據(jù)不斷充實(shí)完善，實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)采集能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)生了越來越多的海量數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速、有效的流轉(zhuǎn)，決定著軍事交通運(yùn)輸保障行動的成敗。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠從各種各樣類型的海量數(shù)據(jù)中快速獲得有價值信息，是實(shí)現(xiàn)軍事交通運(yùn)輸綜合態(tài)勢展示和模擬仿真的前提條件，是實(shí)現(xiàn)“從數(shù)據(jù)向戰(zhàn)斗力轉(zhuǎn)化”的根本途徑。

1 軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)概述

雖然現(xiàn)在國際上對大數(shù)據(jù)還沒有標(biāo)準(zhǔn)定義，很多機(jī)構(gòu)、專家對大數(shù)據(jù)的描述也不統(tǒng)一，但都存在一個普遍共識，即“大數(shù)據(jù)”的關(guān)鍵是在種類繁多、數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)中，快速獲取信息[1]。因此可以認(rèn)為，軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)就是指在現(xiàn)代信息技術(shù)條件下，圍繞軍事交通運(yùn)輸涉及的裝載、運(yùn)行和卸載等全流程活動產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)(包括視頻數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等各種不同的類型)，通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，以支撐軍事交通運(yùn)輸?shù)墓芾?、預(yù)測、規(guī)劃和決策支持等業(yè)務(wù)功能。

1.1 軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)的來源

經(jīng)過30多年的信息化建設(shè)，我軍軍事交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)領(lǐng)域先后組織研制并應(yīng)用了百余個業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)。經(jīng)過多年的使用，這些系統(tǒng)積累了大量的數(shù)據(jù)資源，軍事交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)種類繁多，總量上也頗具規(guī)模，具備良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

根據(jù)來源不同，可以將軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)分為軍事交通運(yùn)輸內(nèi)部自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和外部相關(guān)行業(yè)的導(dǎo)入數(shù)據(jù)。軍事交通運(yùn)輸內(nèi)部數(shù)據(jù)產(chǎn)生于軍事交通運(yùn)輸動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、軍事物流信息系統(tǒng)運(yùn)輸分系統(tǒng)等相關(guān)信息系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)包括靜態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括地理氣象和人文環(huán)境信息、線路信息、運(yùn)載工具信息等。實(shí)時數(shù)據(jù)包括通過攝像頭和傳感器獲取的重點(diǎn)保障方向、重點(diǎn)作業(yè)地域的裝卸現(xiàn)場環(huán)境、作業(yè)實(shí)況等裝卸載現(xiàn)場信息，以及編組站、機(jī)場、橋梁、港口、碼頭等交通設(shè)施的通信狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)等信息；通過手持讀寫器和在運(yùn)物資射頻識別讀卡器獲取的物資代碼、物資數(shù)量、物資狀態(tài)和運(yùn)輸情況等在運(yùn)物資信息；通過“北斗”終端獲取的車輛、船艇等載運(yùn)工具的地理位置、運(yùn)行速度、技術(shù)狀態(tài)和運(yùn)輸安全情況等動態(tài)信息，重要物資的物資狀態(tài)、安全狀態(tài)等動態(tài)信息，保障裝備的地理位置、運(yùn)行速度、技術(shù)狀態(tài)、作業(yè)安全情況等信息。外部數(shù)據(jù)來源于同國家相關(guān)部門和其他軍事部門的數(shù)據(jù)交換，這些數(shù)據(jù)也為軍事交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行、管理等提供支持。軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)具體數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)特點(diǎn)見表1。

表1 軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)特點(diǎn)

表1(續(xù))

1.2 軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)的特征

大數(shù)據(jù)具有4個典型特點(diǎn)：容量大、種類多、速度快和價值密度低[1-3]。受此影響，大數(shù)據(jù)時代的軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)以下幾個特征。

(1)總量大。隨著軍事交通運(yùn)輸信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，隨之而來的是數(shù)量龐大、持續(xù)快速增長的各類信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)總量呈幾何級數(shù)增長。

(2)多樣性。大數(shù)據(jù)背景下，軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)日益多元化，數(shù)據(jù)種類不斷增加，除了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還包含大量的半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如裝卸載現(xiàn)場的作業(yè)實(shí)況視頻數(shù)據(jù)、交通設(shè)施的圖像數(shù)據(jù)等都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

(3)復(fù)雜性。軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)的類型和結(jié)構(gòu)多樣、關(guān)系復(fù)雜、質(zhì)量良莠不齊，并且還存在著多源異構(gòu)、實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此用傳統(tǒng)方法無法充分發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在隱藏關(guān)系，需要引入新的分析處理手段。

(4)高價值。軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著巨大的價值，可為軍事交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展提供有力的支撐，并能推動軍事交通運(yùn)輸信息化向深度轉(zhuǎn)型。

(5)動態(tài)性。大數(shù)據(jù)時代，軍事交通運(yùn)輸全流程、全要素都能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時感知監(jiān)控，通過RFID、傳感器、攝像頭等獲取的軍事交通運(yùn)輸位置、狀態(tài)等信息都是實(shí)時動態(tài)變化的。

2 應(yīng)用需求分析

2.1 整體應(yīng)用需求

經(jīng)過30多年的發(fā)展，軍事交通運(yùn)輸信息化建設(shè)取得了長足發(fā)展，信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用已成規(guī)模，信息化雛形已經(jīng)基本形成，依托軍事交通運(yùn)輸信息化，有力提高了軍事交通運(yùn)輸保障能力。但是在大數(shù)據(jù)時代背景下，在“從數(shù)據(jù)向戰(zhàn)斗力轉(zhuǎn)化”的實(shí)踐中，軍事交通運(yùn)輸信息化建設(shè)依然存在一些問題。比如在軍事交通運(yùn)輸信息化建設(shè)中，大都僅僅是對信息技術(shù)的簡單應(yīng)用，大量的軍事交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了信息的自動傳輸和共享，而沒有充分考慮到信息數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的巨大價值[4]；運(yùn)輸投送部門對軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域數(shù)據(jù)的分析，只停留在數(shù)據(jù)的簡單匯總層面，缺乏對數(shù)據(jù)背景及產(chǎn)生規(guī)律的深入解析；大數(shù)據(jù)意識的缺失，將直接導(dǎo)致軍事交通運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。在大數(shù)據(jù)時代，各種軍事交通運(yùn)輸信息驟增，數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和實(shí)時性增強(qiáng)，如何有效地收集、處理和分析數(shù)據(jù)，已成為軍事交通運(yùn)輸者必須面對的課題。

面向軍事交通運(yùn)輸?shù)拇髷?shù)據(jù)應(yīng)用包括精準(zhǔn)配送、軍事交通運(yùn)輸資源優(yōu)化配置、軍事交通運(yùn)輸情況分析、軍事交通運(yùn)輸預(yù)測決策、方案評估、仿真推演等方面。滿足這些需求，需要綜合鐵、公、水、空軍事運(yùn)輸信息、交通戰(zhàn)備信息、車輛使用信息、船艇使用信息和基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)等。

2.2 典型應(yīng)用場景

(1)精準(zhǔn)配送。軍用物資配送是軍事交通運(yùn)輸信息化發(fā)展的必然趨勢。未來，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，對軍事物流信息系統(tǒng)配送分系統(tǒng)等信息系統(tǒng)收集到的物流數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析，可以優(yōu)化軍用物資配送規(guī)劃及配送路徑，提高軍用物資的運(yùn)輸效率。同時，依據(jù)部隊用戶的個性化服務(wù)需求和實(shí)時化服務(wù)需求，進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容的定制、服務(wù)模式的選擇和服務(wù)的實(shí)時推送，實(shí)現(xiàn)配送服務(wù)的差異化及個性化發(fā)展。

(2)軍事交通運(yùn)輸資源優(yōu)化配置。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對軍事運(yùn)輸運(yùn)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、軍事交通運(yùn)輸保障力量現(xiàn)狀數(shù)據(jù)以及軍事交通運(yùn)輸設(shè)施裝備數(shù)據(jù)等進(jìn)行多維度、多角度的分析，明確各時域、各戰(zhàn)區(qū)、各保障方向的軍事運(yùn)輸需求，實(shí)現(xiàn)軍事交通運(yùn)輸資源的優(yōu)化配置，從而提高軍事交通運(yùn)輸保障能力。

(3)軍事交通運(yùn)輸情況分析。隨著軍事交通運(yùn)輸信息化的發(fā)展，以軍事交通運(yùn)輸動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)為代表的信息系統(tǒng)積累了海量的軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)分析方法，對這些歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、分析，可以快速獲取各區(qū)域、各方向的軍事運(yùn)輸?shù)囊?guī)律，從而為軍事交通運(yùn)輸規(guī)劃和軍事交通運(yùn)輸決策提供重要的參考依據(jù)。

(4)軍事交通運(yùn)輸預(yù)測決策。“大數(shù)據(jù)的核心就是預(yù)測”。大數(shù)據(jù)時代的預(yù)測從因果關(guān)系轉(zhuǎn)向關(guān)聯(lián)關(guān)系。軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域的各類活動、裝備、物資相互交織，關(guān)聯(lián)關(guān)系非常復(fù)雜。運(yùn)用大數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)探尋某些特定關(guān)聯(lián)性，可以預(yù)測物資消耗、設(shè)備狀態(tài)等，大大提高軍事交通運(yùn)輸保障的精確度和時效性。大數(shù)據(jù)時代，軍事交通運(yùn)輸決策越來越取決于數(shù)據(jù)及分析，而不再依賴于經(jīng)驗和直覺，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以分析處理與軍事交通運(yùn)輸相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，樣本決策變?yōu)槿珮颖緵Q策，經(jīng)驗決策轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)證決策，從而使得軍事交通運(yùn)輸決策更加及時準(zhǔn)確。

(5)方案評估。方案評估就是對還未實(shí)施的部隊輸送方案、輸送保障方案、輸送總方案等各種方案進(jìn)行評估，分析方案的合理性和可行性。目前，對方案評估的方法往往局限在層次分析、模糊綜合評價法等靜態(tài)評估方法上，對數(shù)據(jù)的挖掘不夠充分，不符合大數(shù)據(jù)時代的需求。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行方案評估，可以利用海量數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)模型對方案進(jìn)行優(yōu)化，將會極大地提高評估效率、準(zhǔn)確性和時效性。

(6)仿真推演。大數(shù)據(jù)為建模仿真帶來了新的機(jī)遇：為仿真結(jié)果分析提供更好的手段，為復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真提供新出路，有助于實(shí)現(xiàn)智能仿真[3]。仿真推演一直以來都是軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域中非常重要的一部分，利用大數(shù)據(jù)分析方法，通過對大量實(shí)際案例的分析，可以不斷優(yōu)化和完善推演模型和規(guī)則，提高軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域仿真推演系統(tǒng)的科學(xué)性和智能性。

3 應(yīng)用框架模型構(gòu)建

軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用需要建立在大數(shù)據(jù)處理平臺之上，大數(shù)據(jù)處理平臺能夠為數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)服務(wù)等提供基礎(chǔ)性平臺和支撐性技術(shù)，具體包括底層的存儲、計算等資源及相應(yīng)的資源管理軟件和接口，同時還可以提供高性能的并行計算環(huán)境和大數(shù)據(jù)分析通用工具及算法庫。目前，云計算在軍事領(lǐng)域已經(jīng)得到了一定應(yīng)用，很多單位都建立了云計算平臺。從大數(shù)據(jù)存儲及處理技術(shù)的角度來看，云計算是理想的軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)平臺與支撐技術(shù)[5]。

結(jié)合軍事交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求，在大數(shù)據(jù)平臺之上構(gòu)建軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架模型(如圖1所示)。軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架包含數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層。其中：數(shù)據(jù)源層是基礎(chǔ)，表明軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)的主要來源；數(shù)據(jù)處理層是整個軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架模型中最核心的部分，主要用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、存儲和處理；數(shù)據(jù)應(yīng)用層主要是面向軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景。

(1)數(shù)據(jù)集成。在軍事交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，因為數(shù)據(jù)的獲取渠道很多，數(shù)據(jù)的數(shù)量巨大，摻雜著很多噪音和干擾項，同時并不是所有的軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)都是必需的，因此在做數(shù)據(jù)分析之前，還需對軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行“清洗”、抽取、轉(zhuǎn)換、修正等處理，從而建立起完整、正確、一致、有效的大數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及可靠性。

(2)數(shù)據(jù)存儲。軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)主要來源于軍事交通運(yùn)輸領(lǐng)域的信息系統(tǒng)，另外也包括非結(jié)構(gòu)化的圖像、視頻等智能感知數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)來源豐富、類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，因此，不僅需要采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)，還需要采用分布式的服務(wù)器集群存儲系統(tǒng)，將大數(shù)據(jù)以分塊方式存儲于多個計算機(jī)節(jié)點(diǎn)上。

(3)數(shù)據(jù)處理。大數(shù)據(jù)的處理模式主要分為批處理和流處理，除此之外還包括內(nèi)存計算、迭代計算和圖計算等。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析一般采用批處理技術(shù)，在離線狀況下對大批量的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計和分析。例如對軍事交通運(yùn)輸情況分析，因其實(shí)時性要求低，可以采用批處理方式。流處理模式要求盡可能快地對最新的數(shù)據(jù)做出分析并給出結(jié)果。例如對軍用物資配送監(jiān)控，由于其對數(shù)據(jù)實(shí)時性要求高，需要做出迅速響應(yīng)，可以采用流處理和內(nèi)存計算。

圖1 軍事交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架

(4)數(shù)據(jù)服務(wù)。對廣大用戶來講，最關(guān)心的并非是數(shù)據(jù)的分析處理過程，而是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后能夠提供的數(shù)據(jù)服務(wù)。根據(jù)用戶不同的需求，數(shù)據(jù)服務(wù)可以分為統(tǒng)計分析服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)和數(shù)據(jù)可視化服務(wù)。統(tǒng)計分析服務(wù)是軍事交通運(yùn)輸部門對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的最基本的需求。數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)就是通過對軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析并提供所需要的有價值信息的服務(wù)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是大數(shù)據(jù)最有利的解釋方式，數(shù)據(jù)可視化服務(wù)就是利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)形象地向用戶展示數(shù)據(jù)可視化的分析結(jié)果。

4 結(jié) 語

雖然目前對大數(shù)據(jù)在軍事交通運(yùn)輸中的應(yīng)用研究還處于起步階段，但隨著軍事交通運(yùn)輸和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)將成為核心資源，大數(shù)據(jù)在軍事交通運(yùn)輸中的價值將逐步得到體現(xiàn)。如何利用好大數(shù)據(jù)技術(shù)，充分挖掘軍事交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值，使之更好地服務(wù)軍事交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，將成為軍事交通運(yùn)輸工作者的重要研究課題。

[1] 孟小峰,慈祥.大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J].計算機(jī)研究與發(fā)展,2013,50(1):146-169.

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(編輯：閆曉楓)

Application of Big Data in Military Transportation

XU Zongyan, LI Haihua, WANG Hai

(Joint Projection Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

With the development of military transportation informatization, a mass amount of data were produced and accumulated, and it had great significance to fully mine the value of these data. Firstly, the paper describes the connotation, source and characteristics of big data in military transportation. Then, it analyzes the overall business requirement and typical application scenarios of big data based on data fusion. Finally, the application framework model on big data in military transportation is constructed.

military transportation; big data technology; big data management

2016-06-28；

2016-07-06．

軍事交通學(xué)院科研基金項目(2016B23)．

許宗燕(1982—)，女，講師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2016.11.006

E234

A

1674-2192(2016)11- 0022- 05