梁娜+劉佳朋

摘 要：近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與交通需求的不斷增長，可視分析技術(shù)的分析和利用在交通數(shù)據(jù)處理與研究中起到了非常重要的作用。本文通過介紹可視化技術(shù)的研究情況來進(jìn)一步探討現(xiàn)今比較熱門的城市道路交通流量問題，并且按照數(shù)據(jù)的類型和問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，探討并分析近年來的研究趨勢，挖掘并利用交通軌跡和交通事件產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)來對道路交通狀況進(jìn)行合理有效的研究與探討，并解決相關(guān)的交通數(shù)據(jù)問題。

關(guān)鍵詞：可視化技術(shù);城市道路;交通數(shù)據(jù)

交通問題是現(xiàn)在我國較為難解決的問題之一，同時隨著車輛數(shù)量的不斷增長，導(dǎo)致的一系列問題如交通堵塞、尾氣污染等也影響著人們的生活。通過GPS地理感知設(shè)備所提供的大量定位數(shù)據(jù)能夠清晰地反映城市交通的情況，診斷出城市交通的各種問題，提供人群出行的重要模式，為智能交通的研究提供重要的技術(shù)手段。隨著近些年來信息可視化技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，在智能交通領(lǐng)域的研究出現(xiàn)了交通可視化分析的分支?？梢暬治鱿啾容^與傳統(tǒng)的交通研究方式，能夠通過豐富的交互手段為人民顯示一種完整的數(shù)據(jù)明細(xì)，并且可視化技術(shù)能夠應(yīng)用圖形來對結(jié)果進(jìn)行展示，便于人們理解和接受。本文主要敘述了近年來交通領(lǐng)域可視分析的一些研究內(nèi)容，如交通GPS軌跡數(shù)據(jù)的分析處理等。

一、對于交通數(shù)據(jù)的預(yù)處理

衛(wèi)星定位可以采集到GPS車輛的信息，并通過一定的數(shù)據(jù)重建來反映出車輛軌跡的數(shù)據(jù)，不過在眾多車輛的GPS設(shè)備中難免會遇到因設(shè)備問題或其他缺陷導(dǎo)致的各種數(shù)據(jù)異常問題，這就會導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)中存在異常記錄。為了避免這些異常數(shù)據(jù)對后期數(shù)據(jù)處理造成影響，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)清洗工作，主要是清除那些數(shù)據(jù)整體丟失的、時間錯誤以及長時間停車和速度過快距離過長等明顯錯誤的記錄數(shù)據(jù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗之后仍然會存在與真實情況有一定的偏差，因為在數(shù)據(jù)發(fā)出和接收過程當(dāng)中GPS系統(tǒng)由于精度問題會存在一定的系統(tǒng)誤差。另外GPS系統(tǒng)的坐標(biāo)和其他市面上一些地圖軟件系統(tǒng)中采用的坐標(biāo)不同，直接應(yīng)用GPS數(shù)據(jù)點軌跡會有一定的偏移量，表現(xiàn)在其他系統(tǒng)地圖上就是會以固定的距離偏離于城市道路網(wǎng)絡(luò)，因此應(yīng)當(dāng)對采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行校對，用修正數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的軌跡代替原始數(shù)據(jù)，保證最后可視化分析的準(zhǔn)確性。最后，對于采集到的交通數(shù)據(jù)預(yù)處理還應(yīng)當(dāng)對軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行化簡，因為GPS在采集數(shù)據(jù)過程中的頻率是比較高的，返回一個數(shù)據(jù)或者多個數(shù)據(jù)會造成GPS采樣點的疊加和難以處理，因此可以選擇用路段來代表軌跡，提高交通可視化分析處理的效率。

二、對城市道路交通流量的分析處理

對于交通流量的可視化分析早起主要是為了輔助管理人員來了解和分析城市交通運行情況，而隨著人們對于數(shù)據(jù)信息的進(jìn)一步處理和挖掘，有研究學(xué)者提出了將數(shù)據(jù)融合進(jìn)數(shù)據(jù)庫后進(jìn)行交互分享和可視分析的做非法，并且在數(shù)據(jù)處理中對于通行軌跡進(jìn)行重建，了解車輛在某一點以及車輛在某兩點直接停留的時間，對重要地點和通行軌跡應(yīng)用一定的方法分類來增強(qiáng)可視性。相應(yīng)的如果表示在地圖上則是對應(yīng)位置的箭頭方向代表的軌跡方向，箭頭的粗細(xì)程度代表交通流量大小，并且在交通分流出標(biāo)出箭頭拆分后的粗細(xì)程度以表示分流后的交通流量大小。另外，針對交通軌跡數(shù)據(jù)人民逐漸提出了用馬賽克圖來反應(yīng)某一塊區(qū)域或者一段道路上的車流分布特點，并且在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的2D以及3D方法來強(qiáng)化可視化軌跡空間的屬性，通過顏色表示某段路相應(yīng)屬性（速度、流量等）的大小，按照時間順序予以疊加，并且通過一個二維的時間表來與相應(yīng)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)連接，便于人們觀察某時間段內(nèi)該區(qū)域的交通情況。在可視化技術(shù)建立在交通流量的分析基礎(chǔ)之上后，有學(xué)者通過更加完整清晰的數(shù)據(jù)建模和管理建立出對城市中出租車的軌跡處理分析系統(tǒng)，它提供了一個包括地圖選擇區(qū)域和時間窗口等一系列過濾工具的可視化界面，來幫助用戶進(jìn)行相應(yīng)的打車查詢，以滿足用戶對于用車金額和周邊交通流量以及周圍出租車密度等可視化查詢，并且研究人員還能夠通過數(shù)據(jù)的挖掘來了解城市中存在的一些交通樞紐和用車焦點，對交通管理也具有一定的幫助。

三、對于城市道路中交通事件的分析

研究人員在最近的研究中，逐漸分析并挖掘出通過數(shù)據(jù)收集的一些交通流量信息中存在的一些交通事件。對于現(xiàn)代智能交通建設(shè)，了解交通事件的發(fā)生原因及影響能夠?qū)τ诮鉀Q和處理相應(yīng)的交通事件產(chǎn)生著直接的影響。從普遍意義上來說，交通事件主要是指的在城市道路中發(fā)生的長時間的流量停滯或者聚集狀態(tài)，較為嚴(yán)重的交通問題會產(chǎn)生道路擁堵。為了進(jìn)一步對這類交通擁堵情況進(jìn)行可視化分析，有學(xué)者提出了定義交通事件為速度低于某一閾值的一定軌跡，用這一事件作為道路擁堵點的代表體現(xiàn)。表現(xiàn)在地圖上就是通過不同顏色來展現(xiàn)不同方向的交通擁堵情況，并且由于交通事件具有一定的傳播性質(zhì)，比如長時間的交通擁堵會導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)整體交通情況復(fù)雜化，利用地圖相應(yīng)的像素單元的顏色編碼變化情況來表示某一路段或者區(qū)域上的擁堵程度，來了解到交通事件的傳播情況，從而了解該交通時間的嚴(yán)重程度，以便尋求準(zhǔn)確的解決方案。

四、對于交通可視化分析過程中交互手段的分析

在城市交通軌跡數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展過程中遇到的難題很多，而極大多數(shù)的難題都是由于數(shù)據(jù)的抽象性難以與具體化的城市道路網(wǎng)絡(luò)有效結(jié)合所衍生的。在傳統(tǒng)的交通可視化分析當(dāng)中，通過對地圖做不同程度的簡化或者通過一定的交互手段來打開相互鏈接是對這種問題解決的主要手段。因此如何將可視化和城市路網(wǎng)地圖整合為一個整體是對交通數(shù)據(jù)可視化研究的一個重要問題和挑戰(zhàn)。國外學(xué)者面對這一問題提出了一種將數(shù)據(jù)可視化內(nèi)嵌于城市路網(wǎng)地圖中的思想，作為交互手段來同時觀測數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的時間空間屬性，這種思想主要是運用接縫算法來對相關(guān)道路進(jìn)行拓展，雖然會產(chǎn)生一定的失真偏差，但能夠保證在準(zhǔn)許范圍之內(nèi)。在這一做法能夠?qū)r間信息與數(shù)據(jù)嵌入道路顯示，并且通過相應(yīng)的終端輸出。比如在用戶地圖中通過展示公共交通線路在每一個站點的位置，以及在該站點上的上下車時間以及乘客數(shù)據(jù)按照時間序列反映在相應(yīng)的城市道路地圖中，這種做法能夠通過建立在城市道路地圖中的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來直接展現(xiàn)給城市中用戶所感興趣的公共交通問題，并且在不影響用戶對地圖內(nèi)容的查看上讓乘客對自己出行的形成做一個簡要的規(guī)劃，并且乘客能夠通過相應(yīng)的反饋手段與相應(yīng)的管理方實施交互活動。

隨著交通可視化的不斷發(fā)展，雖然目前市面上大多數(shù)輸出終端都是以電腦為主的，但眾多可視化交互媒體介質(zhì)已經(jīng)被人們熟知和應(yīng)用，各種可視分析系統(tǒng)正以不同的交互方式將數(shù)據(jù)整理并展現(xiàn)給人們，為人們的出行以及公共交通的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

五、結(jié)語

智能交通技術(shù)為城市交通問題的有效解決和研究提供了基礎(chǔ)。本文主要分析了近年來可視化分析技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用，包括對交通流量和交通事件的可視化分析，面向整個城市的道路交通通行狀況和交通安全做了簡要的闡述來表明交通數(shù)據(jù)在社會問題中所起到的作用。未來可視化技術(shù)在交通發(fā)展過程中的應(yīng)用空間還有很大，交通數(shù)據(jù)可視化研究還有很深很廣的內(nèi)容等待廣大學(xué)者進(jìn)一步研究和探討。

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