肖自乾+陳經(jīng)優(yōu)+符石

摘要摘要：大數(shù)據(jù)在智能交通領(lǐng)域有著非常重要意義，智能交通中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)交通模式、理念都將產(chǎn)生巨大影響，能較好地解決或緩解交通面臨的諸多難題?；诖髷?shù)據(jù)應(yīng)用，對(duì)智能交通系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：智能交通；大數(shù)據(jù)；智能交通系統(tǒng)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162356

中圖分類號(hào)：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）001018203

大數(shù)據(jù)（Big Data）指“無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)”。大數(shù)據(jù)具有5V特點(diǎn)（IBM提出）：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價(jià)值）、Veracity（真實(shí)性）。

1.2大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)成倍增長(zhǎng)，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理模式已不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2014年，中國(guó)大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模為80.54億元，同比增長(zhǎng)3.2%，2015年市場(chǎng)規(guī)模約增長(zhǎng)37.3%，至110.56億元，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至5 019.58億元[1]。

大數(shù)據(jù)時(shí)代最大意義在于利用大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值。大數(shù)據(jù)應(yīng)用可分為企業(yè)應(yīng)用和政府應(yīng)用，其關(guān)注點(diǎn)有所不同。企業(yè)主要應(yīng)用在醫(yī)療、生物技術(shù)、金融、零售、電商、農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域；政府主要應(yīng)用在交通、天氣預(yù)報(bào)、農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、宏觀調(diào)控和財(cái)政支出、社會(huì)群體自助及犯罪管理等領(lǐng)域，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的全局、準(zhǔn)確、高效的數(shù)據(jù)，政府可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。以前政府都是使用數(shù)據(jù)作為管理依據(jù)，但由于缺乏高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和平臺(tái)，只是完成了數(shù)據(jù)的堆積，并沒有從數(shù)據(jù)中找出有價(jià)值的信息。由于完整性、規(guī)范性不足，這些數(shù)據(jù)沒有體現(xiàn)出應(yīng)有的價(jià)值。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已逐漸成熟，政府可通過應(yīng)用這些技術(shù)和平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，從中找到更有價(jià)值的信息。政府對(duì)這些信息加以利用，則可以進(jìn)行更加高效的管理，實(shí)現(xiàn)各種資源的精細(xì)化配置和宏觀調(diào)控[2]。

能技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，都為智能家居帶來了春天[9]。

隨著智能家居技術(shù)的不斷成熟，人們可通過手機(jī)或移動(dòng)終端經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)在任何地方對(duì)家中電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制[10]。智能家居系統(tǒng)還具備安防報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽等多種功能，智能家居前景不可限量

高新科學(xué)技術(shù)手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種高科技系統(tǒng)統(tǒng)稱，相關(guān)的高新技術(shù)包括信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)等。智能交通改善交通狀況主要指提高交通運(yùn)輸效率和提高汽車行駛性能，緩解交通問題主要指減少交通事故和降低交通對(duì)環(huán)境的污染[3]。

2.2智能交通系統(tǒng)發(fā)展

智能交通系統(tǒng)（ITS）1994年正式認(rèn)定為國(guó)際術(shù)語。在此之前，美國(guó)稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項(xiàng)目為智能車輛道路系統(tǒng)（IVHS，Intelligent Vehicle Highway System），日本稱之為UTMS、VICS ，歐盟則稱之為道路交通信息技術(shù)（RTI）。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為ITS設(shè)立的專項(xiàng)稱為ISO/TC-204，使用的術(shù)語是“TICS（交通運(yùn)輸信息與控制系統(tǒng)）”[3]。

2.2.1美國(guó)ITS發(fā)展歷程

美國(guó)在60年代末就已研究開發(fā)電子導(dǎo)行系統(tǒng)ERGS（Electronic Route Guidance System）。1989年提出制定IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃；1991年和1992年分別提出新一輪的道路交通建設(shè)法案（即簡(jiǎn)稱ISTEA的《陸上綜合交通運(yùn)輸效率化法案》）和IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃；1994，美國(guó)把IVHS改名為ITS，形成現(xiàn)在的ITS 研究構(gòu)架?！癐TS 2015-2019 Strategic Plan”是美國(guó)在2014年提出的，該計(jì)劃對(duì)美國(guó)2015-2019年這5年的智能交通發(fā)展指明了方向，汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為該戰(zhàn)略計(jì)劃的核心，成為美國(guó)解決當(dāng)前一系列交通問題的關(guān)鍵技術(shù)手段[4]。

2.2.2日本ITS發(fā)展歷程

1991年，日本警察廳、建設(shè)省、郵電省開始聯(lián)合開發(fā)VICS系統(tǒng)（Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年在東京試運(yùn)行獲得成功。UTMS21系統(tǒng)是以ITS為基礎(chǔ)的綜合系統(tǒng)概念，由NPA（National Police Agency）等5個(gè)相關(guān)部門和機(jī)構(gòu)共同開發(fā)。日本在1992至1997年間在全國(guó)設(shè)置14000臺(tái)左右，2000年時(shí)已擴(kuò)展到30000臺(tái)規(guī)模[5-6]。UTMS21系統(tǒng)如圖1所示。

2.2.3歐洲ITS發(fā)展歷程

德國(guó)、英國(guó)、瑞典、法國(guó)等國(guó)家在80年代初期先后開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，歐共體經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）對(duì)這些國(guó)家研究的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)查，認(rèn)為應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)將顯著改善道路交通。早期主要有DRIVE計(jì)劃和PROMETHEUS計(jì)劃，其中DRIVE計(jì)劃旨在實(shí)現(xiàn)移動(dòng)無線通信的動(dòng)態(tài)路線導(dǎo)行系統(tǒng)、交通事故自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等綜合性研究。PROMETHEUS計(jì)劃則在1986年提出，是歐洲EUREKA聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目的一部分[6]。進(jìn)入21世紀(jì)，歐洲在智能交通領(lǐng)域有了新的發(fā)展，如CVIS（Cooperative Vehicle Infrastructure Systems）項(xiàng)目，它的目標(biāo)是開發(fā)出集硬件和軟件于一體的綜合交流平臺(tái)，該平臺(tái)可提高交通管理效率，涉及諸多應(yīng)用層面。Navteq與德國(guó)航空航天中心共同開發(fā)定位平臺(tái)，解決交通通信問題。歐洲還有另一PREVENT綜合項(xiàng)目，它是歐洲第六屆系統(tǒng)項(xiàng)目（the 6th Framework Programmer of the European Commission）的一部分[7]。

2.2.4中國(guó)ITS發(fā)展歷程

1999年，我國(guó)成立了全國(guó)智能交通系統(tǒng)（ITS）協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年，全國(guó)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）專家咨詢委員會(huì)成立，啟動(dòng) “九五”科技攻關(guān)課題和國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題。目前我國(guó)在智能交通領(lǐng)域已擁有智能公路磁誘導(dǎo)、車輛自動(dòng)保持車道控制、安全輔助駕駛等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成套技術(shù)成果。國(guó)家ITS中心還承擔(dān)了一系列相關(guān)科研項(xiàng)目及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，涉及智能道路、環(huán)境感知、智能標(biāo)識(shí)、道路災(zāi)害信息等[7]多領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)。

3基于大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)

3.1智能交通需求與大數(shù)據(jù)契合

隨著城市的迅速發(fā)展，交通工具不斷增多，交通堵塞、大氣污染日益嚴(yán)重，交通事故時(shí)有發(fā)生，這些都是各大城市亟待解決的問題，建設(shè)智能交通系統(tǒng)是改善交通必要的技術(shù)手段。智能交通系統(tǒng)面臨的主要難題是及時(shí)、準(zhǔn)確獲取交通數(shù)據(jù)，據(jù)此構(gòu)建出交通數(shù)據(jù)處理模型，大數(shù)據(jù)技術(shù)能很好地解決這一難題。

智能交通整體框架包括物理感知層、軟件應(yīng)用平臺(tái)及分析預(yù)測(cè)及優(yōu)化管理的應(yīng)用[8]，如圖2所示。

3.2智能交通系統(tǒng)建設(shè)面臨的問題

（1）交通數(shù)據(jù)的完善。目前我國(guó)交通數(shù)據(jù)存在幾個(gè)問題：①數(shù)據(jù)收集量存在較大差距，較多智能交通設(shè)施未部署交通數(shù)據(jù)感知設(shè)備；②收集的數(shù)據(jù)格式存在差異或不完整，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；③數(shù)據(jù)存在孤島現(xiàn)象，數(shù)據(jù)來源復(fù)雜。

（2）交通數(shù)據(jù)的整合。目前缺乏完備的網(wǎng)絡(luò)化交通信息環(huán)境，跨區(qū)域、大范圍的交通數(shù)據(jù)處理存在困難，這些困難有技術(shù)上的，也有與政府部門職能相關(guān)的；對(duì)文本、圖像的檢索及分析的關(guān)聯(lián)性、實(shí)時(shí)性處理還需不斷加強(qiáng)；需建立完善的交通數(shù)據(jù)信息安全體系。

（3）建設(shè)高度集中的智能交通控制系統(tǒng)。從日本的UTMS21可以看出，必須建立高度集中的智能交通控制系統(tǒng)，將各交通管理子系統(tǒng)有效銜接，形成一個(gè)完善的智能交通系統(tǒng)。

（4）需進(jìn)一步推進(jìn)智能交通產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化發(fā)展。目前智能交通領(lǐng)域缺乏有效的市場(chǎng)推進(jìn)機(jī)制，也缺乏相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)的交通信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈尚未真正形成。

3.3建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的智能交通系統(tǒng)措施

（1）提升城市交通智能化水平，建設(shè)完善感知體系[9]。目前我國(guó)大多數(shù)城市的交通智能化建設(shè)處在不斷改進(jìn)完善過程中，車輛動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、狀態(tài)實(shí)時(shí)獲取、環(huán)境智能感知、車路信息交互等技術(shù)需要進(jìn)一步突破。要加大交通路網(wǎng)智能化建設(shè)投入，形成全路網(wǎng)智能監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)各類交通、交管、氣象、治安反恐、消防部門的信息共享，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）制定交通數(shù)據(jù)描述規(guī)范，整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)類型在不斷變化、數(shù)據(jù)內(nèi)容不斷增多，急需制定一套可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)描述規(guī)范。交通數(shù)據(jù)描述規(guī)范建設(shè)主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)交互接口規(guī)范的制定，要設(shè)計(jì)面向多維數(shù)據(jù)的本體描述框架，全面描述多維語義內(nèi)容，為跨區(qū)域、跨部門的信息交互奠定基礎(chǔ)。制定相應(yīng)的安全制度和規(guī)范，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保障，尊重和保護(hù)部門、組織及個(gè)人的機(jī)密和隱私不受侵犯。對(duì)現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立綜合性立體交通信息體系，形成智能交通數(shù)據(jù)資源共享平臺(tái)，提升交通數(shù)據(jù)資源的整體服務(wù)能力，為后續(xù)智能交通系統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）創(chuàng)新交通大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，建立新一代智能交通信息服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效集中控制管理。通過應(yīng)用分布式智能全文檢索技術(shù)、基于圖像識(shí)別的檢索技術(shù)、關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可視化分析等技術(shù)，有效縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、提高系統(tǒng)性能、滿足用戶業(yè)務(wù)需求；找出隱藏在大數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性信息，在不同信息之間建立公共元素和聯(lián)系。建立高度集中的交通控制系統(tǒng)，將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能終端等新技術(shù)應(yīng)用于交通管理子系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)與管理，實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)動(dòng)的交通管理機(jī)制。

（4）加快交通信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。進(jìn)一步完善智能交通技術(shù)創(chuàng)新體系，聯(lián)合智能交通科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟平臺(tái)、企業(yè)、高等院校，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新，并將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化；利用國(guó)際先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，積極開展相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)際合作。

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