段征宇 楊東援

摘要：大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來了科學(xué)研究范式和產(chǎn)業(yè)模式的革新。本文從大數(shù)據(jù)環(huán)境下，交通工程理論和技術(shù)的變革、交通數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出發(fā)，提出了交通數(shù)據(jù)分析師的培養(yǎng)需求，分析了與傳統(tǒng)交通工程技術(shù)人才培養(yǎng)的關(guān)系。結(jié)合同濟(jì)大學(xué)交通工程專業(yè)的課程和實(shí)踐教學(xué)探索，討論了交通工程專業(yè)數(shù)據(jù)分析人才的培養(yǎng)要素。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；交通工程；交通數(shù)據(jù)分析；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）29-0207-03

近年來，“大數(shù)據(jù)”（Big Data）成為了學(xué)術(shù)界、企業(yè)界和政府關(guān)注的熱點(diǎn)。2007年，圖靈獎(jiǎng)獲得者吉姆·格雷認(rèn)為大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展將引發(fā)科學(xué)研究方法的重大革新，提出了科學(xué)研究的“第四范式”（The Fourth Paradigm）的概念[1]。

企業(yè)界則將大數(shù)據(jù)看作與自然資源、人力資源一樣重要的戰(zhàn)略資源。OReilly公司斷言“未來屬于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的公司和人們”[2]。麥肯錫在2011年5月發(fā)布的報(bào)告“大數(shù)據(jù)：下一個(gè)創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的前沿”中指出，大數(shù)據(jù)是繼傳統(tǒng)IT之后的下一個(gè)提高生產(chǎn)率的技術(shù)前沿，將成為未來提高競爭力、生產(chǎn)力、創(chuàng)新能力以及創(chuàng)造消費(fèi)者盈余的關(guān)鍵因素[3]。

2012年3月，美國奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計(jì)劃”，認(rèn)為大數(shù)據(jù)是“未來的新石油”，將“大數(shù)據(jù)研究”上升為國家意志，這必將對(duì)未來的科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響[2]。

交通工程是形成與20世紀(jì)80年代的一門年輕的應(yīng)用型學(xué)科，涉及工學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的交叉和融合，旨在培養(yǎng)從事交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理等方面的人才。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，為交通工程學(xué)科帶來新的機(jī)遇，促進(jìn)了交通數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的交通工程人才培養(yǎng)提出了新的要求。

一、大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)交通工程學(xué)科的影響

傳統(tǒng)交通工程技術(shù)以抽樣調(diào)查為基礎(chǔ)，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，一方面，提供了更為完備的數(shù)據(jù)環(huán)境；另一方面，在實(shí)證、演繹和仿真模擬3種研究范式的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了“數(shù)據(jù)密集型科學(xué)”的新研究范式，這將對(duì)傳統(tǒng)交通工程的理論、技術(shù)體系產(chǎn)生重要影響。

在交通數(shù)據(jù)采集方面，感應(yīng)線圈、浮動(dòng)車等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得城市交通系統(tǒng)狀態(tài)信息的獲取更為方便。而以手機(jī)信令、智能手機(jī)、車聯(lián)網(wǎng)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等為代表的新一代廣域交通數(shù)據(jù)采集技術(shù)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、樣本量大、覆蓋范圍廣、采集成本低等優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)體活動(dòng)的連續(xù)追蹤。此外，論壇、微博等社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包含活動(dòng)位置信息、公眾態(tài)度等信息，在交通政策分析等方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。數(shù)據(jù)獲取能力的進(jìn)步，使得對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行全面、連續(xù)地觀測成為可能，也為交通技術(shù)分析提供了全新的數(shù)據(jù)環(huán)境。

在交通規(guī)劃方面，傳統(tǒng)的交通規(guī)劃方法是建立在以“四階段”方法為代表的交通模型體系之上。形成于20世紀(jì)60年代的“四階段”方法以城市居民出行大調(diào)查為基礎(chǔ)，通常5～10年進(jìn)行一次，抽樣率在2%～5%、甚至更低。因此，樣本數(shù)據(jù)的代表性和時(shí)效性存在固有缺陷，影響了交通預(yù)測模型的精度。而大數(shù)據(jù)技術(shù)為交通規(guī)劃技術(shù)的革新帶來了新的機(jī)遇，手機(jī)等新的數(shù)據(jù)采集方法，可以獲取大樣本、甚至全樣本的居民出行數(shù)據(jù)，有助于對(duì)城市交通需求的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做出準(zhǔn)確的判斷。而通過對(duì)城市交通系統(tǒng)狀態(tài)和居民出行行為的連續(xù)觀測和分析，可以監(jiān)測交通規(guī)劃和建設(shè)方案的實(shí)施效果，從而將傳統(tǒng)“開環(huán)”的交通規(guī)劃技術(shù)流程，轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿鞘薪煌☉?zhàn)略調(diào)控為核心的“閉環(huán)”反饋控制的新模式，通過對(duì)交通系統(tǒng)發(fā)展過程的調(diào)控，促進(jìn)城市交通的可持續(xù)發(fā)展。

在交通管理方面，新的數(shù)據(jù)采集手段，使得全面、實(shí)時(shí)獲取城市交通系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)成為可能，這為城市交通系統(tǒng)問題的診斷、區(qū)域協(xié)調(diào)控制策略的制定和實(shí)施提供了良好的條件。而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車輛與車輛、車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的交互和協(xié)同，使道路的利用效率和安全性大幅提高。此外，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)出行者行為、交通需求結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，有助于制定有針對(duì)性的交通需求管理政策，通過交通方式結(jié)構(gòu)的調(diào)整，促進(jìn)道路交通資源的高效利用。社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的利用，有助于了解公眾對(duì)交通政策、措施的態(tài)度和評(píng)價(jià)，減少交通政策和措施的不利影響。

二、交通數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)

交通大數(shù)據(jù)環(huán)境的形成和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了交通數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。舍恩伯格認(rèn)為，在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)將形成大數(shù)據(jù)掌握公司、大數(shù)據(jù)技術(shù)公司和大數(shù)據(jù)思維公司3類企業(yè)。其中，大數(shù)據(jù)掌握公司是指擁有大量數(shù)據(jù)，但卻不一定擁有提取數(shù)據(jù)價(jià)值技術(shù)的企業(yè)；大數(shù)據(jù)技術(shù)公司是指具備數(shù)據(jù)分析專業(yè)技能的企業(yè)，包括咨詢公司、技術(shù)供應(yīng)商等；大數(shù)據(jù)思維公司是指具有怎樣挖掘數(shù)據(jù)的新價(jià)值的創(chuàng)新想法的企業(yè)。[6]

同樣，在交通領(lǐng)域，也逐漸形成了數(shù)據(jù)采集、整合、分析、挖掘、展示和服務(wù)的交通大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈。相應(yīng)的企業(yè)或部門可以分為5類：交通數(shù)據(jù)采集公司、交通數(shù)據(jù)掌握公司、交通數(shù)據(jù)分析公司、交通數(shù)據(jù)思維公司和交通信息服務(wù)公司。

1.交通數(shù)據(jù)采集公司。在交通管理中，由于不少城市的感應(yīng)線圈、微波雷達(dá)等自動(dòng)采集設(shè)備還難以覆蓋整個(gè)城市路網(wǎng)，因此，交通流量、延誤、通行能力等調(diào)查需要采用人工方式；而交通規(guī)劃的出行調(diào)查、公交OD調(diào)查等也主要采用人工調(diào)查方式。由于人工調(diào)查費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，需要臨時(shí)招募和培訓(xùn)調(diào)查人員，且數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保障。因此，逐漸形成了專業(yè)的數(shù)據(jù)采集公司，比如：北京晶眾公司等，主要承接交通調(diào)查的外包業(yè)務(wù)，形成了專業(yè)的采集隊(duì)伍和標(biāo)準(zhǔn)化的采集技術(shù)流程。

2.交通數(shù)據(jù)掌握公司。是指擁有大規(guī)模交通數(shù)據(jù)的企業(yè)或部門。以前國內(nèi)城市的交通數(shù)據(jù)分散在市政、交警、交通、規(guī)劃等多個(gè)職能部門，為了減少重復(fù)建設(shè)、充分利用數(shù)據(jù)資源，各大城市都逐步建立了交通信息中心，對(duì)各部門的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和整合，并推進(jìn)了交通數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化。比如：北京交通信息中心、上海交通信息中心等。公交公司、地鐵公司、出租車公司等也掌握了各自領(lǐng)域的交通數(shù)據(jù)，可喜的是，這些數(shù)據(jù)都逐漸接入城市交通信息中心。另外，隨著交通數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)信令、智能手機(jī)、社交網(wǎng)絡(luò)等也成為交通信息的重要來源，移動(dòng)通訊企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司等也成為交通數(shù)據(jù)的掌握者。

3.交通數(shù)據(jù)分析公司。是指從事交通數(shù)據(jù)加工、分析和系統(tǒng)開發(fā)的咨詢公司或IT企業(yè)，比如：上海美惠公司、上海電器科學(xué)研究所等。這類企業(yè)根據(jù)交通規(guī)劃、管理和服務(wù)的需要，將原始交通數(shù)據(jù)加工成交通狀態(tài)信息、交通出行信息、交通決策信息等。比如：將出租車GPS位置數(shù)據(jù)加工為道路交通狀況信息，反映路網(wǎng)的擁堵狀況，為交通管理和公眾出行提供參考。

4.交通數(shù)據(jù)思維公司。是指具有創(chuàng)新想法的公司，將交通數(shù)據(jù)應(yīng)用到新的領(lǐng)域，包括咨詢公司、高校等，這些創(chuàng)新想法通過專利、論文、咨詢方案等形式體現(xiàn)。比如，同濟(jì)大學(xué)先后參與了深圳城市交通仿真系統(tǒng)、杭州市智能交通信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)和建設(shè)，促進(jìn)了城市交通管理和規(guī)劃技術(shù)水平的提升。

5.交通信息服務(wù)公司。是指為公眾或企業(yè)等最終用戶，提供交通信息服務(wù)的企業(yè)或部門。比如：城市交通信息中心通過交通廣播、可變情報(bào)板、Web網(wǎng)站等，向公眾發(fā)布道路交通狀況、停車位等信息；Google、百度等企業(yè)通過Web、手機(jī)地圖服務(wù)等，向公眾發(fā)布道路交通狀況、公交線路、出行路徑誘導(dǎo)等信息。

隨著交通大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有的企業(yè)不斷向產(chǎn)業(yè)鏈的上游或下游延伸，同時(shí)具備上述5類企業(yè)的2個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)。

三、大數(shù)據(jù)環(huán)境下的交通工程專業(yè)人才需求

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的人才需求。舍恩伯格認(rèn)為，大數(shù)據(jù)技術(shù)催生了一種新的職業(yè)“數(shù)據(jù)科學(xué)家”，是統(tǒng)計(jì)學(xué)家、軟件程序員、圖形設(shè)計(jì)師和作家的結(jié)合體[6]。麥肯錫在2011年發(fā)布的研究報(bào)告中預(yù)測，到2018年，在美國，懂得如何分析大數(shù)據(jù)并從中做出有效決策的管理者及分析師的人才缺口將達(dá)到150萬[7]。在中國，大數(shù)據(jù)技術(shù)已被應(yīng)用于電信、金融、零售、制造等行業(yè)，企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)分析人才的需求也日益增長。為此，IBM提出了“IBM U—100”合作計(jì)劃，將與中國100所高校合作，通過捐贈(zèng)軟件、合作開設(shè)課程等方式，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析人才[8]。

傳統(tǒng)的交通工程專業(yè)主要培養(yǎng)交通規(guī)劃師、交通設(shè)計(jì)師和交通模型師3類技術(shù)人才。其中，交通規(guī)劃師主要配合城市規(guī)劃師進(jìn)行交通專項(xiàng)規(guī)劃，負(fù)責(zé)交通設(shè)施體系規(guī)劃、交通近期建設(shè)規(guī)劃和交通運(yùn)輸發(fā)展政策規(guī)劃等工作；交通設(shè)計(jì)師主要從事道路空間設(shè)計(jì)、交通組織和控制方案設(shè)計(jì)，公交系統(tǒng)和慢行交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作；交通模型師則為交通規(guī)劃和管理工作提供定量分析工具，以抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建城市交通仿真模型，對(duì)規(guī)劃、管理方案和政策進(jìn)行測試和評(píng)估。

隨著交通數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，交通大數(shù)據(jù)分析人才的需求也越來越大。因此，培養(yǎng)交通數(shù)據(jù)分析師將成為交通工程專業(yè)的新任務(wù)。

交通數(shù)據(jù)分析師主要負(fù)責(zé)交通數(shù)據(jù)的采集、整理、分析和展示，根據(jù)數(shù)據(jù)提煉的事實(shí)和關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)交通系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行研判，支持交通規(guī)劃和管理決策過程。

交通模型師與交通數(shù)據(jù)分析師都從事支持決策過程的定量分析工作，但在內(nèi)容上具有較大差異。交通模型是采用定期抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，通過交通網(wǎng)絡(luò)均衡理論和微觀交通流理論構(gòu)建的仿真模型，以先驗(yàn)的因果關(guān)系為基礎(chǔ)還原城市交通系統(tǒng)，模型的精度受到模型師的經(jīng)驗(yàn)局限。而交通數(shù)據(jù)分析，則是從大規(guī)模的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)出發(fā)，以統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，尋找客觀事實(shí)、挖掘關(guān)聯(lián)關(guān)系，有可能突破經(jīng)驗(yàn)的局限，發(fā)現(xiàn)新問題和新規(guī)律。

四、交通數(shù)據(jù)分析師的培養(yǎng)

交通數(shù)據(jù)分析師是一種復(fù)合型人才，需要具備交通工程專業(yè)理論、統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算機(jī)編程、可視化表達(dá)等多方面的知識(shí)和技能。交通數(shù)據(jù)分析師不僅要精通數(shù)據(jù)分析，還要對(duì)交通業(yè)務(wù)具有較深的理解，通過數(shù)據(jù)還原交通系統(tǒng)、發(fā)現(xiàn)問題，輔助制定交通戰(zhàn)略調(diào)控方案，促進(jìn)交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)交通數(shù)據(jù)分析師的培養(yǎng)需求和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的要求，同濟(jì)大學(xué)交通工程專業(yè)正在或準(zhǔn)備從以下6個(gè)方面著手，構(gòu)建全過程、遞進(jìn)式的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)本科生的交通數(shù)據(jù)分析思維和能力。

1.課程教學(xué)。將原有的《交通調(diào)查與分析》和《交通統(tǒng)計(jì)分析》合并為一門課程《交通調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析》。原來的《交通調(diào)查與分析》主要講授交通調(diào)查方法和數(shù)據(jù)的初步分析，調(diào)查方法也以人工調(diào)查為主，數(shù)據(jù)分析是根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析交通現(xiàn)象和問題；《交通統(tǒng)計(jì)分析》重點(diǎn)講授數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析軟件，結(jié)合交通數(shù)據(jù)掌握統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用。新的《交通調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析》課程，將數(shù)據(jù)采集、處理和分析方法貫穿在一起，融入最新的采集方法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，課程實(shí)驗(yàn)包括現(xiàn)場調(diào)查和上機(jī)實(shí)驗(yàn)2種方式；課程作業(yè)采用實(shí)測的感應(yīng)線圈、GPS、公交IC卡、車牌照識(shí)別等數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生采用統(tǒng)計(jì)分析軟件或編程完成作業(yè)。在考核方式上，課程實(shí)驗(yàn)與作業(yè)、期末考試分別占50%的權(quán)重，強(qiáng)調(diào)通過實(shí)踐掌握數(shù)據(jù)分析技能。此外，將交通數(shù)據(jù)分析企業(yè)的專家或高級(jí)工程師引入課堂，講授實(shí)際工程項(xiàng)目中的問題、方法與工具。

2.課程設(shè)計(jì)。增設(shè)《交通數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)分析》專業(yè)課程設(shè)計(jì)，以實(shí)際的交通規(guī)劃和管理問題命題，提供大規(guī)模實(shí)測數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)據(jù)范圍為整個(gè)城市或某個(gè)區(qū)域，時(shí)長為1星期以上。比如，采用出租車GPS數(shù)據(jù)分析城市路網(wǎng)交通狀態(tài)，要求學(xué)生獨(dú)立完成地圖匹配、車速計(jì)算、擁堵分析等建模、算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等任務(wù)。

3.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。依托交通仿真實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)；搭建了“海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與挖掘平臺(tái)”，配有高性能刀片服務(wù)器和容量為40TB的磁盤陣列，滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)分析和處理的需求；與專業(yè)交通數(shù)據(jù)調(diào)查和分析公司合作，構(gòu)建支持多門核心專業(yè)課程的數(shù)據(jù)采集與分析實(shí)驗(yàn)體系和平臺(tái)；與上海、深圳等相關(guān)單位或企業(yè)合作，接入實(shí)測交通數(shù)據(jù)。

4.創(chuàng)新實(shí)踐。通過“交通科技大賽”、“上海大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”（SITP）等創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生參與到實(shí)際的交通大數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目，以分組合作方式完成創(chuàng)新課題，并推薦優(yōu)秀作品參加全國的比賽。創(chuàng)新實(shí)踐通常持續(xù)半年到1年，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，又培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。

5.專業(yè)實(shí)習(xí)。與交通數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)部門或企業(yè)合作建立實(shí)習(xí)基地，在大四上學(xué)期進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)，參與企業(yè)的實(shí)際工程項(xiàng)目，在實(shí)踐中鍛煉分析城市交通問題的能力，學(xué)習(xí)企業(yè)的交通數(shù)據(jù)分析技術(shù)和流程，得到從事實(shí)際工作的基本訓(xùn)練。

6.畢業(yè)設(shè)計(jì)。結(jié)合交通大數(shù)據(jù)課題或?qū)嶋H交通問題進(jìn)行命題，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用交通工程專業(yè)知識(shí)、數(shù)據(jù)分析技能，進(jìn)行獨(dú)立分析與解決實(shí)際交通問題的能力，為從事交通數(shù)據(jù)分析工作或研究提供基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

本文分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)交通工程學(xué)科理論和技術(shù)體系的影響、交通大數(shù)據(jù)分析和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成，提出了交通數(shù)據(jù)分析師的培養(yǎng)需求和職業(yè)定位，結(jié)合同濟(jì)大學(xué)交通工程專業(yè)課程和實(shí)踐教學(xué)的探索，討論了交通數(shù)據(jù)分析人才的培養(yǎng)要素。研究成果對(duì)于交通工程專業(yè)的教學(xué)改革和人才培養(yǎng)具有參考價(jià)值。

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[10]楊超，葉霞飛，杜豫川.以基地建設(shè)為核心的創(chuàng)新及應(yīng)用人才培養(yǎng)模式初探——以卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè)交通工程為例[J].教育教學(xué)論壇，2012，（30）.