郭宇婷，馬 郡，陳方乙，雷明宇

（1.天津城建大學(xué) 土木工程學(xué)院，天津300384；2.天津市公安交通管理局 科設(shè)支隊(duì)，天津300384；3.逸興泰辰技術(shù)有限公司 信控部，天津300384）

城市交通的智能治理意味著在相關(guān)各方之間更加積極主動(dòng)地溝通，交通決策相關(guān)信息更加深入地嵌入政策議程，以及在制定對(duì)策方案過(guò)程中更加廣泛和深入的討論[1].人們的交通出行日益頻繁，交通數(shù)據(jù)量和種類也急劇增大.由于路況信息、事故信息繁多，整合不及時(shí)、分類不明確，給交通管理者的日常工作帶來(lái)很大的挑戰(zhàn).隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，交通信息服務(wù)為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)提供了可行的解決方案.智能化的交通信息服務(wù)系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的交通信息融合功能，可以幫助交通參與者和管理者做出更加有效的行為與管理決策，提升整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2]，滿足城市交通智慧化的需求[3]，可以協(xié)助交通管理人員從管理交通走向治理交通.

1 天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)資源現(xiàn)狀

近年來(lái)，天津市交通擁堵問(wèn)題日益突出，交通管理部門迫切需要充足的交通數(shù)據(jù)和有效的數(shù)據(jù)分析方法，以優(yōu)化出行結(jié)構(gòu)，均衡路網(wǎng)流量，提高道路通行能力.為滿足上述交通管理需求，天津市交通信息服務(wù)平臺(tái)主要從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析方法兩個(gè)方面進(jìn)行建設(shè).

1.1 系統(tǒng)組成分析

天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)功能如表1所示，其基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建智能交通信息服務(wù)體系[4]，為城市交通管理和信息服務(wù)提供支持.系統(tǒng)組成可分為8類.

表1 天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)組成分析

天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建內(nèi)容的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)選型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等并不統(tǒng)一，具有大數(shù)據(jù)典型的5個(gè)特征，即海量化（volume）、多樣化（variety）、快速化（velocity）、價(jià)值化（value）、真實(shí)性（veracity）[5].

1.2 數(shù)據(jù)采集及處理方法

天津市已建成交通視頻監(jiān)控、電子警察、地磁檢測(cè)和微波檢測(cè)等多個(gè)信息采集系統(tǒng)，已經(jīng)具備了全市范圍內(nèi)固定點(diǎn)位的交通信息采集能力.雖然數(shù)據(jù)采集量看似很大，但信息采集設(shè)備位置固定，導(dǎo)致無(wú)法獲取所有道路的運(yùn)行狀態(tài)，且采集的數(shù)據(jù)種類重復(fù)、利用率低，不能滿足交通管理人員的管理需求.因此，天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)采用將互聯(lián)網(wǎng)交通數(shù)據(jù)與公安交管數(shù)據(jù)融合的設(shè)計(jì)理念，利用大數(shù)據(jù)方法對(duì)海量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

1.2.1 融合算法

融合算法可采用的數(shù)據(jù)很多，如視頻監(jiān)控下的車牌數(shù)據(jù)、電子警察數(shù)據(jù)、地磁和微波檢測(cè)的車輛數(shù)據(jù)等.天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)主要運(yùn)用融合數(shù)據(jù)有：①浮動(dòng)車GPS檢測(cè)數(shù)據(jù)；②卡口檢測(cè)設(shè)備提供的車輛經(jīng)過(guò)卡口位置的記錄數(shù)據(jù).因浮動(dòng)車法采樣數(shù)目少、數(shù)據(jù)精確度與道路匹配度不高、浮動(dòng)車輛行為有偏性；卡口數(shù)據(jù)為斷面數(shù)據(jù)，因其覆蓋范圍小、旅行時(shí)間的記錄有滯后等原因，現(xiàn)根據(jù)基于卡口數(shù)據(jù)得到的旅行時(shí)間數(shù)據(jù)和基于浮動(dòng)車路況數(shù)據(jù)得到旅行時(shí)間數(shù)據(jù)，融合生成新的路況道路速度信息.

浮動(dòng)車法需要記錄測(cè)試在對(duì)向開(kāi)來(lái)的車輛和同向行駛的車輛中，超越和被超越車輛的數(shù)量.將浮動(dòng)車數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)結(jié)合，共同計(jì)算不同功能道路在全網(wǎng)道路中所占權(quán)重，得到擁堵指數(shù)和擁堵道路占比.融合算法可以得到覆蓋面最廣、可信度最高的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù).交通通行狀態(tài)等級(jí)根據(jù)速度判斷指標(biāo)劃分，如表2所示.

表2 交通通行狀態(tài)等級(jí)劃分對(duì)應(yīng)（以速度為判斷指標(biāo)）[6] km·h-1

1.2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，且大數(shù)據(jù)結(jié)果的圖形化，也讓人們方便分析研究各種信息資源[7].大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的關(guān)系緊密相連，單臺(tái)計(jì)算機(jī)并不能處理計(jì)算大數(shù)據(jù)，可運(yùn)用分布式數(shù)據(jù)挖掘特色功能對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.它必須依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)[8].天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)采用Hadoop2.0框架技術(shù)，可以方便快速地編寫(xiě)出大數(shù)據(jù)并進(jìn)行程序處理，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的劃分和調(diào)度管理，滿足系統(tǒng)對(duì)交通數(shù)據(jù)的計(jì)算速度要求.

2 案例分析

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)平臺(tái)不應(yīng)僅滿足于響應(yīng)各種信息查詢的要求，而應(yīng)主動(dòng)推送相關(guān)信息給使用者，發(fā)揮智能化信息服務(wù)的作用.這有助于非交通專業(yè)的決策關(guān)聯(lián)者和社會(huì)組織等從發(fā)展和動(dòng)態(tài)的角度理解城市交通，使得城市交通規(guī)劃師和工程師可以共同協(xié)作管理城市交通[1].天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)做到了這一點(diǎn).現(xiàn)以天津市2019年6月某工作日為例，路況信息如圖1所示.

實(shí)時(shí)路況可用四色顯示，不同顏色顯示不同擁堵?tīng)顩r，若道路上有交通事故，也可以起到異常預(yù)警作用.如圖1b中紅色部分則是路段擁堵預(yù)警，提示管理者加強(qiáng)關(guān)注.

圖1 天津市2019-06某工作日路況信息

2.2 歷史數(shù)據(jù)

歷史數(shù)據(jù)主要可查詢交通事件、車流量和交通流量數(shù)據(jù)分析結(jié)果，如圖2所示.

交通事件的錄入起到了信息匯總的作用.交通管理人員可以根據(jù)事故或施工信息，合理安排人員巡查和指導(dǎo)交通.

2.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

交通報(bào)表可統(tǒng)計(jì)年、月、日的擁堵指數(shù)、平均速度、擁堵時(shí)長(zhǎng)和擁堵道路占比等數(shù)據(jù)，如圖3所示.還可以統(tǒng)計(jì)節(jié)假日或特殊時(shí)間的數(shù)據(jù)，如圖3c為2019年五一放假期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì).

圖2 天津交通信息服務(wù)系統(tǒng)歷史事件及數(shù)據(jù)

節(jié)假日的交通指數(shù)分析意義重大.根據(jù)分析可調(diào)整節(jié)假日期間的信號(hào)控制，若有事故多發(fā)地段可提前設(shè)置交警執(zhí)勤崗位，預(yù)防事故發(fā)生.圖3b顯示了天津市5月月度分析曲線.可得出在月初交通曲線波動(dòng)大、交通狀況不穩(wěn)定，這與五一假期人們出行規(guī)律有關(guān).圖3c則特別分析了五一期間交通指數(shù)，可供管理者判斷整理.

圖3 天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)分析曲線

3 針對(duì)天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)的分析

天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)、技術(shù)和決策三個(gè)方面融合且運(yùn)用于實(shí)際，管理效果顯著.

（1）交通管理人員可通過(guò)視頻監(jiān)控、道路指標(biāo)指數(shù)和系統(tǒng)內(nèi)部異常預(yù)警，迅速得知實(shí)時(shí)路況，既省時(shí)又方便.且可根據(jù)實(shí)時(shí)路況預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)段的路況，在特殊天氣或有特殊事件時(shí)做好準(zhǔn)備.此為數(shù)據(jù)層面，不是簡(jiǎn)單的觀察交通情況的變化，還要能有效地觀察到此變化的過(guò)程.此功能體現(xiàn)了交通信息服務(wù)系統(tǒng)的重要價(jià)值，是必備的基本功能.

（2）交通管理人員可根據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)事故統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得知全市發(fā)生事故路段.可以根據(jù)外場(chǎng)民警信息，錄入事故、施工等交通事件信息，便于日后查詢.還可對(duì)比每月、每年交通指標(biāo)數(shù)據(jù)，供交通管理人員分析、預(yù)測(cè).此為技術(shù)層面，通過(guò)技術(shù)分析總結(jié)出交通情況的變化趨勢(shì)，正確評(píng)估，并得到合理預(yù)測(cè).

（3）交通管理人員可根據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表迅速、清晰地得知交通指標(biāo)數(shù)據(jù)的年、月、日對(duì)比.排查不正常數(shù)據(jù)，分析規(guī)律，根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)化道路配時(shí)，緩解道路擁堵.此為決策層面，城市交通的本質(zhì)是公共政策，交通管理人員需要足夠、清晰的數(shù)據(jù)圖表來(lái)說(shuō)服決策者，決策者再根據(jù)相關(guān)的影響因素做出合理判斷.

4結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)分析天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，探究基礎(chǔ)功能的應(yīng)用、參數(shù)算法的計(jì)算，討論其將數(shù)據(jù)、技術(shù)和決策三方面相互作用以達(dá)到分析服務(wù)交通的效果.

城市交通的智能治理是交通管理的重點(diǎn)，信息資源和數(shù)據(jù)的整合、分類、整理又是管理信息服務(wù)的重中之重.天津市交通信息服務(wù)系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)交通信息數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，服務(wù)的智能化，遵循實(shí)用性、易操作性、安全性、可靠性、前瞻性和經(jīng)濟(jì)性的建設(shè)原則，使交通數(shù)據(jù)在各管理部門之間的流通更為便捷，緩解了擁堵?tīng)顩r，確保交通管理人員能合理有效地管理城市交通.