劉秀紅，曾 理，郭建華

（1.江蘇省交通運(yùn)輸廳公路事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南京 210004；2.東南大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，江蘇 南京 211189）

1 背景和意義

道路交通數(shù)據(jù)資源是道路管理者和使用者進(jìn)行管理與決策的基礎(chǔ)，研究交通數(shù)據(jù)資源可用性對(duì)挖掘公路數(shù)據(jù)資源價(jià)值具有重要意義。隨著普通國省道數(shù)據(jù)資源的數(shù)量和種類不斷增多、道路交通業(yè)務(wù)需求和要求不斷提高，快速并準(zhǔn)確地找到可用的交通數(shù)據(jù)資源成為交通行業(yè)日常業(yè)務(wù)之一。因此，本文從交通業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，建立普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架，充分挖掘公路數(shù)據(jù)資源價(jià)值，以提高交通數(shù)據(jù)資源可用性。

交通數(shù)據(jù)資源的可用性是指針對(duì)特定需求，能快速并準(zhǔn)確地找到有用的交通數(shù)據(jù)資源。提高交通數(shù)據(jù)資源可用性不是簡單的數(shù)據(jù)處理，它涉及對(duì)道路交通數(shù)據(jù)資源的采集、處理、集成和搜索。更重要的是，需要搭建業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過分析路網(wǎng)業(yè)務(wù)需求、梳理交通數(shù)據(jù)類別，搭建業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架，在提高交通數(shù)據(jù)資源可用性方面發(fā)揮重要作用。

普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架的提出，為道路管理者和使用者進(jìn)行管理與決策提供了指導(dǎo)。本文采用元數(shù)據(jù)分析法進(jìn)行可用性分析，建立的可用性框架由物理層、服務(wù)層、元數(shù)據(jù)層和工具層4部分組成。首先，可用性框架可以分析路網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，根據(jù)運(yùn)行監(jiān)測、協(xié)調(diào)調(diào)度、事件處置和出行服務(wù)等業(yè)務(wù)衍生出的不同業(yè)務(wù)功能點(diǎn)，構(gòu)建典型業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)庫。其次，可用性框架可以梳理交通數(shù)據(jù)類別，從采集數(shù)據(jù)，到質(zhì)量控制及融合處理，再到構(gòu)建數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫，完成交通數(shù)據(jù)資源的梳理和處理，便于其儲(chǔ)存與查詢。再次，可用性框架可以連接業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)，通過搭建業(yè)務(wù)功能點(diǎn)與交通數(shù)據(jù)類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建數(shù)據(jù)集成元數(shù)據(jù)庫。最后，可用性框架還可以提供工具，指南文檔、搜索工具、可視化分析，能提高交通數(shù)據(jù)資源的搜索效率與展示效果。此外，以路網(wǎng)平均速度為例，對(duì)數(shù)據(jù)資源可用性框架進(jìn)行展示。

2 可用性分析方法

數(shù)據(jù)資源主要以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，而元數(shù)據(jù)作為描述數(shù)據(jù)屬性的信息，可揭示數(shù)據(jù)資源的內(nèi)容、特征和屬性，具有體量小、格式簡單、易被計(jì)算機(jī)讀取和識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。元數(shù)據(jù)的目的是識(shí)別、評(píng)價(jià)、追蹤資源信息以達(dá)到有效管理，有助于數(shù)據(jù)資源可用性的實(shí)現(xiàn)，即快速并準(zhǔn)確地找到有用的數(shù)據(jù)資源。根據(jù)用途，元數(shù)據(jù)可以分為數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、開發(fā)和管理過程中為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、開發(fā)者和管理者提供支持，有助于管理人員理解數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)將業(yè)務(wù)梳理為多個(gè)業(yè)務(wù)需求點(diǎn)，有助于用戶理解業(yè)務(wù)中的信息需求。因此，可以用元數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，建立兩者間的可用性聯(lián)系。

元數(shù)據(jù)分析法通過搭建業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，推動(dòng)普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架的建立。在交通中，主要有業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)兩種信息資源。業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)將交通中的業(yè)務(wù)梳理為多個(gè)業(yè)務(wù)需求點(diǎn)，便于人們更好地理解交通業(yè)務(wù)，如評(píng)價(jià)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)是速度指標(biāo)的計(jì)算，評(píng)價(jià)路網(wǎng)安全的一個(gè)業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)是事故率指標(biāo)的計(jì)算。數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)是描述關(guān)于道路交通的數(shù)據(jù)類，其具體數(shù)值通過一定的采集技術(shù)收集并經(jīng)過質(zhì)量控制及融合處理得到，如流量數(shù)據(jù)作為一類數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)，具體的流量數(shù)值可通過感應(yīng)線圈收集并經(jīng)過質(zhì)量控制及融合處理得到。本文在元數(shù)據(jù)分析法的基礎(chǔ)上，建立普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)間的可用性分析，以此提高數(shù)據(jù)資源可用性。

3 可用性框架

本文基于元數(shù)據(jù)分析法，通過對(duì)普通國省道業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)資源的梳理，搭建業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架，如圖1所示。

圖1 普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架

3.1 物理層

物理層提供道路數(shù)據(jù)資源，執(zhí)行路網(wǎng)業(yè)務(wù)，是可用性框架的基礎(chǔ)。為獲取全面、準(zhǔn)確、一致的道路交通信息，首先要了解交通數(shù)據(jù)如何獲取。當(dāng)前主要的交通數(shù)據(jù)采集方法有：感應(yīng)線圈、微波、聲波、視頻、雷達(dá)、GPS、橋梁動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)、ETC和治超檢測站等，以上交通數(shù)據(jù)采集方法采集的主要數(shù)據(jù)項(xiàng)及其特點(diǎn)，如表1所示。

表1 物理層交通數(shù)據(jù)采集方法

3.2 服務(wù)層

服務(wù)層主要進(jìn)行路網(wǎng)業(yè)務(wù)分析及數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及融合處理。一方面，服務(wù)層解決了為什么要獲取、如何處理交通數(shù)據(jù)資源等問題。另一方面，服務(wù)層連接物理層與元數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)了交通數(shù)據(jù)的處理與傳輸，推動(dòng)了路網(wǎng)業(yè)務(wù)的分析與執(zhí)行?？捎玫慕煌〝?shù)據(jù)資源是道路管理者和使用者進(jìn)行管理與決策的基礎(chǔ)，對(duì)提高路網(wǎng)運(yùn)行效率和服務(wù)水平至關(guān)重要。為此，服務(wù)層需要進(jìn)行路網(wǎng)業(yè)務(wù)分析，典型的路網(wǎng)業(yè)務(wù)包括運(yùn)行監(jiān)測、協(xié)調(diào)調(diào)度、事件處置與出行服務(wù)等。在服務(wù)層需要對(duì)從物理層采集到的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制及融合處理，包括異常數(shù)據(jù)檢測、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)處理、缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)齊、多源數(shù)據(jù)融合等，經(jīng)過以上一系列處理后的數(shù)據(jù)作為各個(gè)交通元數(shù)據(jù)的具體取值，以確保交通數(shù)據(jù)的正確性。

3.3 元數(shù)據(jù)層

元數(shù)據(jù)層通過元數(shù)據(jù)分析法構(gòu)建元數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的可用性連接，是可用性框架的核心。同時(shí)，元數(shù)據(jù)層還連接服務(wù)層與工具層。(1）在服務(wù)層進(jìn)行路網(wǎng)業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)上，在元數(shù)據(jù)層構(gòu)建典型業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)庫，分析業(yè)務(wù)需求點(diǎn)，主要包括指標(biāo)模型、預(yù)測模型、事件模型、應(yīng)急模型和年報(bào)分析等。(2）在服務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及融合處理的基礎(chǔ)上，在元數(shù)據(jù)層根據(jù)采集的數(shù)據(jù)類，構(gòu)建數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫，主要包括兩類，即以流量、速度等為代表的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，和以路、橋、隧等為代表的靜態(tài)數(shù)據(jù)。在形成業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，在元數(shù)據(jù)層構(gòu)造數(shù)據(jù)集成元數(shù)據(jù)庫，根據(jù)業(yè)務(wù)功能對(duì)數(shù)據(jù)的需求，建立業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并放入同一數(shù)據(jù)表中供查詢，以提高業(yè)務(wù)功能的可用性，如為了完成某一典型業(yè)務(wù)的某一功能點(diǎn)，可以根據(jù)業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，迅速查找到所需要的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，借此提高面向業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)資源可用性。

3.4 工具層

工具層為實(shí)現(xiàn)可用性提供工具，包括指南文檔、搜索工具和可視化分析等。指南文檔根據(jù)業(yè)務(wù)及其功能點(diǎn)和數(shù)據(jù)項(xiàng)及其來源，展示業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。搜索工具通過在數(shù)據(jù)集成元數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，直接給出業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)系，例如輸入某一業(yè)務(wù)功能點(diǎn)，搜索工具輸出其所需數(shù)據(jù)類，或輸入某一數(shù)據(jù)類，搜索工具輸出其可支持的業(yè)務(wù)功能?？梢暬治鲈谒阉鞴ぞ叩幕A(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能點(diǎn)與數(shù)據(jù)間以圖形和表格為主的視覺展示。

4 實(shí)例展示

本節(jié)采用路段平均速度展示普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架。路段平均速度是某一時(shí)間段、某一路段內(nèi)所有車輛行程速度的平均值。在物理層中，速度數(shù)據(jù)可來源于交調(diào)站，通過感應(yīng)線圈采集。在服務(wù)層中，計(jì)算路段平均速度是運(yùn)行監(jiān)測業(yè)務(wù)中一個(gè)重要功能點(diǎn)。同時(shí)，速度數(shù)據(jù)需要進(jìn)行質(zhì)量控制及融合處理，可通過閾值判別法進(jìn)行異常數(shù)據(jù)檢測，剔除法進(jìn)行錯(cuò)誤數(shù)據(jù)處理，插值補(bǔ)齊法進(jìn)行缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)齊，加權(quán)平均法進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合。在元數(shù)據(jù)層中，路段平均速度數(shù)據(jù)是指標(biāo)模型中的一個(gè)重要指標(biāo)，為計(jì)算路段平均速度，需從數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫中獲取路段數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)。其中，路段數(shù)據(jù)是靜態(tài)數(shù)據(jù)，來源于靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，速度數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，來源于交調(diào)站，如表2所示。在工具層中，則可以針對(duì)計(jì)算路段平均速度的功能點(diǎn)，展示所需要的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)。通過以上步驟，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算路段平均速度業(yè)務(wù)功能點(diǎn)與數(shù)據(jù)間的可用性連接。

表2 路段平均速度可用性展示

5 結(jié)語

本文在元數(shù)據(jù)分析法的基礎(chǔ)上，建立了普通國省道數(shù)據(jù)資源可用性框架，以提高交通數(shù)據(jù)資源的可用性?？捎眯钥蚣苡晌锢韺印⒎?wù)層、元數(shù)據(jù)層和工具層4個(gè)部分組成，物理層包括主要的道路及交通數(shù)據(jù)采集方法；服務(wù)層分析路網(wǎng)業(yè)務(wù)，對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制及融合處理；元數(shù)據(jù)層通過數(shù)據(jù)集成元數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)間的連接；工具層提供實(shí)現(xiàn)可用性的工具。最后，應(yīng)用路段平均速度對(duì)可用性框架進(jìn)行了展示。