李茵茵 廣西交通投資集團欽州高速公路運營有限公司

一、大數(shù)據(jù)時代的含義及特征

（一）大數(shù)據(jù)時代含義

所謂大數(shù)據(jù)時代，是基于相關(guān)的算法，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的搜集、分析、存儲和利用，挖掘數(shù)據(jù)中的有利信息，用以指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)實踐，它能夠有效提高工作效率，為企業(yè)的發(fā)展決策提供精準的數(shù)據(jù)支撐。簡單來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)也就是在各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的能力。以大數(shù)據(jù)為依托，各種產(chǎn)業(yè)包括一些新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生，產(chǎn)業(yè)運行中產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，非常有必要對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理，這一時代環(huán)境就稱之為大數(shù)據(jù)時代。

（二）大數(shù)據(jù)時代特征

大數(shù)據(jù)時代有四個重要特點：量大、類多、價值相對較低、具有時效性。首先是大量的信息數(shù)據(jù)伴隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而誕生，同時信息技術(shù)的發(fā)展也為處理這些數(shù)據(jù)、解決這些問題提供了支持。其次，與以往的數(shù)據(jù)不同，大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)種類多樣，包括視音頻等多種形式，這要求信息技術(shù)也要不斷發(fā)展。再者，在海量的數(shù)據(jù)來源中，有利用價值的數(shù)據(jù)占比非常少，如何挖掘出有價值的數(shù)據(jù)意義重大。和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模式相對，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以從海量數(shù)據(jù)中篩選剔除無關(guān)數(shù)據(jù)，保留對自己有價值的數(shù)據(jù)，利用模型對未來的趨勢進行預(yù)測。最后，數(shù)據(jù)分析處理速度快，主要通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸。大數(shù)據(jù)處理速度要求比較嚴格，利用服務(wù)器對海量數(shù)據(jù)進行處理，這是很多平臺都不具備的功能。大數(shù)據(jù)對社會發(fā)展的影響是顯而易見的，不僅推動了計算機技術(shù)的發(fā)展，而且對各個行業(yè)的進步，經(jīng)濟的發(fā)展也有重要促進的作用。

二、高速公路大數(shù)據(jù)的特點

（一）處理速度快

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘相對比，大數(shù)據(jù)技術(shù)在分析數(shù)據(jù)方面的速度優(yōu)勢非常顯著。在高速公路的運營中，要求數(shù)據(jù)處理速度快，收費現(xiàn)場及路上監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)測等設(shè)施設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需實時傳輸至信息集成處理中心，在后臺能實時查詢前端發(fā)生的數(shù)據(jù)，以此達到實時獲取數(shù)據(jù)、圖片、監(jiān)控信息，滿足生產(chǎn)工作需求。

（二）數(shù)據(jù)蘊藏價值

在大數(shù)據(jù)體系之中，數(shù)據(jù)總量越大，表明數(shù)據(jù)價值密度越低，需要對數(shù)據(jù)進行“提純”處理，從而獲取有價值的信息。在高速公路的海量數(shù)據(jù)中，如需獲取瞬時的車輛數(shù)據(jù)、圖片或監(jiān)控錄像，也需從存儲在系統(tǒng)的信息庫中提??；但是數(shù)據(jù)的積累對比疊加分析也能產(chǎn)生較大參考價值，如每年的車流量、通行費收入，通過歷年累計，可以分析年自然增長規(guī)律和特殊增長因素，客貨車占比等，為測算當年的車流及通行費收入提供參考，從而推測高速公路路橋的損耗，為養(yǎng)護管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，也能為運營公司的成本預(yù)算提供參考。

（三）數(shù)據(jù)類型繁多

一般而言，大數(shù)據(jù)的類型繁多，主要可以分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩大類型。所謂結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指傳統(tǒng)的文本（.doc 或.txt）數(shù)據(jù)，而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要是指視頻、地理信息、音頻、圖片等類型數(shù)據(jù)。高速公路運行產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如監(jiān)控系統(tǒng)拍攝的照片、視頻等都屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，收費系統(tǒng)中的文件等都屬于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。視頻監(jiān)控包括收費站監(jiān)控、隧道監(jiān)控、重點路段監(jiān)控、解繳款監(jiān)控等；收費數(shù)據(jù)包括車輛出入口站、車牌、里程、時長、金額等；視頻監(jiān)控圖片及收費數(shù)據(jù)流水兩者相輔相成，對于日常收費工作的管控起著重要的作用。

（四）數(shù)據(jù)規(guī)模大

在大數(shù)據(jù)的存儲應(yīng)用中，1EB 約等于1024PB，1PB 約等于1024TB。目前，經(jīng)過多年的發(fā)展，人類生產(chǎn)的印刷類材料大約為200PB。一般而言，大型企業(yè)的存儲量可以達到EB級別，而個人用計算機的存儲容量可以達到TB 級別。在高速公路的日常運行中，每天的交通運行量都達到了數(shù)百萬輛，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)運行效率提出了巨大的要求。近幾年以來，伴隨人們的生活水平越來越高，越來越多的私家車和公共車輛也使高速公路上的汽車數(shù)量增加，這將大大提升高速公路上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。

三、大數(shù)據(jù)分析在高速公路的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）大數(shù)據(jù)技術(shù)在高速公路管理中的應(yīng)用

隨著我國科學技術(shù)水平的提升，大數(shù)據(jù)技術(shù)在高速公路行業(yè)得到了推廣和普及使用，如高速公路車輛偷逃通行費行為、節(jié)假日車流高峰的研判分析、養(yǎng)護管理等各個方面。如偷逃通行費行為可通過后臺數(shù)據(jù)的比對分析，輔之路上門架圖片及出口監(jiān)控視頻等，發(fā)現(xiàn)出入口信息不一致，信息不對等，為車輛是否正常繳費判讀提供依據(jù)，挽回通行費收入提供了可靠的依據(jù)；另外可根據(jù)歷年數(shù)據(jù)及周邊路段通達情況，可分析車輛的通行流向及出行習慣，從而對節(jié)假日的車流高峰期做預(yù)測分析，對易堵收費站做出提前預(yù)判，讓收費站做好充分的保暢準備等等。此外，根據(jù)高速公路周邊的人口和經(jīng)濟狀況，對高速公路車輛的流出和流入量進行判定。伴隨我國高速公路建設(shè)速度加快，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以從大量的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)中分析出規(guī)律和趨勢，為經(jīng)營決策提供依據(jù)。在這個過程中，必須充分保證數(shù)據(jù)來源的可靠性、真實性和實時性，以便更好地應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)高速公路收費管理系統(tǒng)。

（二）大數(shù)據(jù)分析在高速公路收費工作中的應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)稽核

高速公路收費車道的車輛收費交易完成后，將生成各種數(shù)據(jù)包括車道信息、值班數(shù)據(jù)、圖像信息、入口流水和出口流水等，系統(tǒng)自動生成這些實時的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳送到道路的省級中心和部級中心。高速公路大數(shù)據(jù)應(yīng)用包括車輛軌跡跟蹤還原、車輛行為的精準稽核、路網(wǎng)潛在逃費分析、構(gòu)建全數(shù)據(jù)信用評價體系、大流量主動管控等。通過點、線多流水數(shù)據(jù)的融合分析，實現(xiàn)收費稽核的智能糾偏，輔助解決車輛通行過程數(shù)據(jù)的一致性、準確性及完整性等問題，為稽核工作提供全面、及時、有效的證據(jù)鏈。車輛行為的精準稽核：基于完整的收費稽核數(shù)據(jù)，利用建立的車輛逃費稽核模型，借助大數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)車輛多樣化逃費的精準稽核，最大化減少高速通行費損失，保證高速計費的公平公正。

2.內(nèi)控管理

高速公路收費站生成的數(shù)據(jù)很多，原始流量信息包含很多內(nèi)容。開展數(shù)據(jù)稽核分析也對收費內(nèi)控管理有積極的作用。例如對于收費站人員是否存在與司機串通，故意私放人情車、少收通行費或截留通行費的行為進行稽核，通過后臺數(shù)據(jù)分析，查看車輛通行紀錄是否存在異常，是否存在應(yīng)收與實收不符的情況，再通過監(jiān)控錄像等輔助手段，排查是否存在違規(guī)違紀操作的行為，保證收費工作的清正廉明，確保收費管理工作的順利開展。

3.高速公路通行費預(yù)測

在高速公路收費管理中，可以根據(jù)歷年及結(jié)合本年的車流情況預(yù)測未來的收費金額和收費金額的變化，幫助管理者更好地分析公路收費和交通狀況。要預(yù)測通行費收入，首先要了解路段的車流量及車流結(jié)構(gòu)，車流量的增長一般與通行費的增長成正比，如果是負相關(guān)的關(guān)系，那就要從車流結(jié)構(gòu)分析，可能會存在客車車流增長幅度大，貨車車流下降的情況，例如法定節(jié)假日期間，實行小型客車免費通行，彼時會出現(xiàn)車流量增長但通行費收入下降的情況。所以我們在做預(yù)測分析時，也要根據(jù)實際情況進行分析，既要關(guān)注歷年的數(shù)據(jù)年均增長率，也要根據(jù)當年周邊經(jīng)濟發(fā)展情況做出判斷，從而預(yù)測當年的車流量及收入，為高速運營公司當年的成本預(yù)算提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.高速公路通行費預(yù)測的多元回歸分析

預(yù)測中的回歸分析也稱為因子分析。它可以識別變量之間的定量關(guān)系和被認為是變化原因的變量，并建立相應(yīng)的數(shù)學模型。通過相應(yīng)的方法確定一段時間內(nèi)外生變量的值，并將其代入模型中計算外生變量的值，即預(yù)測值。多元回歸預(yù)測模型也需要T 檢驗、F 檢驗和X 檢驗。R 檢驗可以反映變量之間的相關(guān)程度。如果該值接近1，則具有更好地回歸效果。T 檢驗和F 檢驗可以得到顯著性水平，判斷是否有顯著影響，并進行后續(xù)的預(yù)測工作。

以某收費站為例，采用差分法選擇應(yīng)當選取的數(shù)據(jù)模型確定相關(guān)的參數(shù)，用ARIMA 數(shù)據(jù)模型對時間序列進行預(yù)測，可以得到一個月的車流數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)和實測的數(shù)據(jù)進行比較，便會產(chǎn)生相對誤差曲線，對相對誤差曲線進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，所選擇的時間序列模型可以達到預(yù)測產(chǎn)生的效果，只有個別數(shù)據(jù)的異常趨勢才會導(dǎo)致個別數(shù)據(jù)的預(yù)測誤差。采用這種方法對不同車型的車輛進行分析，得到相對應(yīng)的預(yù)測模型參數(shù)從而得到高速公路收費站在一定時間段內(nèi)的車流數(shù)據(jù)。

利用車輛收費總額和車輛的歷史流量數(shù)據(jù)進行多元回歸分析，得出相應(yīng)的回歸方程。通過將預(yù)測數(shù)據(jù)替換為計算，可以獲得車輛合計的收費金額，并與實際數(shù)據(jù)進行比較。通過計算，可以得到車輛收費總額和綠通減免的金額，與實際數(shù)據(jù)的相對誤差小于2%。

四、高速公路收費管理中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要作用

（一）對高速公路行車收費進行管理

高速公路整體的快速發(fā)展、總通車里程的不斷增加以及高速公路網(wǎng)的快速建設(shè)，使得高速公路運營成本問題更加突出。一些車輛存在惡意逃費等問題，給高速公路運營管理部門帶來了巨大的經(jīng)濟損失。一方面，高速公路建設(shè)期間的貸款償還期將延長；另一方面，高速公路運營成本主要來自收費，惡意逃費會減少高速公路的收入。采用大數(shù)據(jù)后，可以優(yōu)化道路收費模式，及時發(fā)現(xiàn)收費漏洞，使管理部門能夠采取更好的措施防范通行費流失。

（二）能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控

高速公路收費站可以對車輛進行詳細監(jiān)控，基于大數(shù)據(jù)處理手段，分析車輛的行駛數(shù)據(jù)，挖掘出異常數(shù)據(jù)，有效提升高速公路收費管理的效率。運用科技手段，實現(xiàn)檢測手段由人工識別向科技手段的轉(zhuǎn)變，有效預(yù)防和打擊逃費行為。例如，可以監(jiān)控車輛進入高速公路入口的時間和地點，并根據(jù)車輛的行駛速度和車型分析是否存在逃逸現(xiàn)象。對逃逸車輛進行過濾，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。此外，大數(shù)據(jù)還可以用于跟蹤闖入高速公路入口的車輛和非法盜竊其他車輛，避免高速公路的經(jīng)濟損失，提升高速公路運營的經(jīng)濟效益。

（三）提升高速公路運營管理質(zhì)量

高速公路管理的目的是為了實現(xiàn)創(chuàng)收，提升高速公路的盈利價值，同時為公眾提供更好的行車環(huán)境。依托大數(shù)據(jù)對高速公路的狀況進行分析，通過各種途徑，如網(wǎng)絡(luò)地圖和道路指示牌、可變情報板來為駕駛員提供最新的路況信息，方便駕駛員采取相應(yīng)的措施來保證高速行車的安全。大數(shù)據(jù)還能在各種情況下發(fā)揮優(yōu)勢作用，例如在節(jié)假日高速擁堵情況出現(xiàn)的時候，運用大數(shù)據(jù)對高速公路的路況進行分析，并對擁堵路段流量進行判斷，為后方車輛提供較為準確的信息，使車主采取相應(yīng)措施利用網(wǎng)絡(luò)避開擁堵的路段，提升車主的行車效率，這些功能對客貨車通行高速具有很高的價值。通過大數(shù)據(jù)提升高速行車環(huán)境，同時也提升了高速公路的智慧化管理質(zhì)量，達到了司乘人員與運營公司雙贏。

五、結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域中都已經(jīng)有了很好的應(yīng)用，因此將大數(shù)據(jù)運用到高速公路的收費管理系統(tǒng)中，是高速公路發(fā)展的必然趨勢。智能交通系統(tǒng)也應(yīng)運而生，人們非常希望建設(shè)完善的智能交通系統(tǒng)，以此來高效準確地掌握交通運輸情況，有效地解決交通事故頻發(fā)以及交通堵塞的問題。將大數(shù)據(jù)的特征和優(yōu)勢與高速公路的收費管理相融合，不僅可以提升收費管理系統(tǒng)的科學性和有效性，還能幫助提升高速公路的服務(wù)質(zhì)量，增加經(jīng)濟效益，不斷滿足人民美好出行的需求。