王超，陳樂言

（長安大學，陜西 榆林 710054）

0 引言

目前，高速公路遍布全國，是我國的經濟大動脈。對于促進地區(qū)的經濟發(fā)展有重要的作用。在上一個五年計劃中，交通部就已經做出指示，要進一步落實交通運輸智能化水平的提高。大數據和云計算的結合運用，給我國的高速公路發(fā)展帶來了全新的機遇和挑戰(zhàn)。

1 交通大數據

大數據是信息時代的發(fā)展先鋒，它主要是指借助數據作為現代化的信息技術，在數據挖掘的過程中，可以不斷實現技術、發(fā)展模式的創(chuàng)新。交通大數據則是將數據傳輸技術、電子感應技術以及信息處理技術運用到高速公路的發(fā)展與管理中。通過監(jiān)控、車票識別等多種信息采集系統(tǒng)產生海量的數據，再通過數據挖掘進行綜合分析，從而實現進一步獲取價值信息。目前，在交通運輸系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都運用到了大數據的處理，通過數據的挖掘與分析進一步提升了運輸效率，緩解了公路的交通問題和運輸壓力。交通數據具有多種種類的海量數據，采集時間密集且獲取數據具有高速的特點。大數據的運用核心就是對采集的數據進行深度分析，因此結合云計算技術可以實現對大數據的進一步分布式管理，實現價值信息的挖掘[1]。

就目前的情況而言，高速公路處于一個上升時期，有較好的發(fā)展趨勢。但是在發(fā)展得過程中，仍然存在著一些無法規(guī)避的問題。比如，人們不能實時了解高速公路的路況信息，從而不能確定擁堵情況；高速公路上出現的路障以及事故現場無法及時處理而影響正常的運行；高速公路上設置的人工收費窗口由于人為運轉，使得整體收費速度較慢，造成擁堵的情況。這些情況都會影響到高速公路的發(fā)展。隨著人們生活水平不斷提高，私家車的增多也使得高速公路的運行壓力加劇，另外我國政策方面對于節(jié)假日的車輛運行具有一定的收費優(yōu)惠，越來越多的人選擇公路這種運輸方式。根據目前我國高速公路的運行現狀而言，想要加強公路安全方面的管理效率，就必須使用大數據的智能交通方式來進行相關工作，通過高效率、自動化、智能化的特點來進一步促進高速公路的發(fā)展。

2 交通大數據的特點及具體表現形式

2.1 大數據呈現的特征

首先，在大數據時代下，它所包含的數據是來自于全球的信息網絡，這其中含有海量的信息資源。其次，大數據提供的數據不僅還有較多的數量，而且種類繁多，具有極高的應用意義。在交通方面，大數據具有獨特的優(yōu)勢，即在較短時間內，可以實現從海量數據中提取到符合某一交通特征的數據。例如從海量的經過的車輛中，找到某一車輛的相關數據，包括車輛運行軌跡、車輛基本信息、車輛使用狀況、車輛事故及違法情況等。在眾多的道路中能夠找出某一道路基本情況，包括道路基礎設施、通行流量、擁堵時間以及地點等，這對于分析交通擁堵原因，減少道路交通事故，指導各地解決相應的交通矛盾都將發(fā)揮不可替代的作用。最后，大數據具有極大的潛在價值。它通過數據的整合、挖掘等一系列的分析應用將使數據充分發(fā)揮效益。過去駕駛員在行駛時，需要借助地圖和指路標志。而現在百度、高德等公司，通過大數據分析、云計算等手段能夠迅速分析道路擁堵狀況，制定最優(yōu)化的導航路線，同時還能為駕駛員提供出行所需要的各種信息，例如停車場位置、高速公路上的公共服務站、加油站、賓館等。這不但對提高了道路交通管控能力和水平，提高工作效率起到了積極作用，還為提高公共服務水平開啟了新的征程[2]。

2.2 在高速公路的系統(tǒng)之中，交通大數據的表現形式主要分為了以下幾種

2.2.1 應用系統(tǒng)中的運用

高速公路的應用管理系統(tǒng)中，主要包括呼叫系統(tǒng)、分數管理系統(tǒng)、復合卡的管理系統(tǒng)以及收費系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都將產生大量的數據。

2.2.2 收費軟件的應用

在高速公路中，每過一段距離就有一個收費站，收費站主要是對過往的車輛收取一定的費用。目前，使用最多的收費方式是電子扣款的方式，這主要通過收費軟件來完成。車輛經過收費站時，收費員沒收取一筆費用，軟件中就會有相應的數據記錄[3]。

2.2.3 傳感器的使用

高速公路上一般都會設置相應的傳感設置。交通傳感器主要分為出入口、路感線圈、微波以及標識站傳感器。這幾種傳感器主要用于感知高速公路上的來往車輛，記錄車輛信息以及時刻信息，從而產生大量數據。

2.2.4 監(jiān)控系統(tǒng)的運用

高速公路上在重點區(qū)域，比如隧道或者收費站口都會設置相應的監(jiān)控裝置。公路上來往車輛較多，因此監(jiān)控數據也將不斷產生。

3 交通大數據運用于公路管理中特點

3.1 數據海量

所有的采集系統(tǒng)中，除了收費收據，其余的應用系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及各種傳感器都會產生相應的數據。而高速公路是24小時運營，因此每天都會產生海量的數據。

3.2 數據形式多變

對高速公路上系統(tǒng)中產生的大數據進行歸納總結，可以將這些大數據的呈現形式主要分為四種：視頻數據，一般產生于監(jiān)控系統(tǒng)中；結構化數據，一般產生于應用系統(tǒng)中；非結構化數據，大多產生于公路上設置的各種傳感器中；其他數據，比如公路段的天氣預報以及災害預警等相關數據[4]。

3.3 采集數據具有較低的價值

盡管對于高速公路的數據采集，一般有應用系統(tǒng)、監(jiān)控設備以及傳感器或收集到海量的數據，但是具有價值的卻極少。比如，監(jiān)控系統(tǒng)每天都會監(jiān)控車輛的來往情況，但是除了某些車禍或者災害區(qū)域的監(jiān)控信息具有作用價值之外，企業(yè)的信息基本無用。

4 交通大數據在高速公路上的具體應用

隨著大數據時代的到來，信息技術不斷得到了創(chuàng)新和發(fā)展。大數據與云計算的結合使用給各個行業(yè)和領域都帶來了新的挑戰(zhàn)機遇。交通大數據的使用，可以進一步促進高速公路的自動化和智能化發(fā)展。

4.1 高速公路運營管理方面的應用

監(jiān)控系統(tǒng)對于高速公路的運營管理具有重要的作用。安裝在收費站的監(jiān)控系統(tǒng)可以記錄來往車輛的行駛記錄，判斷是否存在車輛更換車牌而躲避追查的情況，實現對往來的車輛進行嚴格的把控和管理。高速公路可以依據監(jiān)控系統(tǒng)中的抓拍功能，追蹤某些違章的車輛，嚴格管理過站車輛。同時，高速公路系統(tǒng)還可以根據搞對某區(qū)域的人口情況與車流變化進行分析，結合當地的產業(yè)機構和路網趨勢，對車輛的具體流量進行預測。進一步估算出高速公路建成之后可以獲取的社會效益和經濟效益[5]。

4.2 高速公路安全管理方面

隨著人們生活水平的提高，汽車已經逐漸成為日常出門的代步工具。汽車數量的劇增給公路的運輸帶來了極大的壓力，在一定程度上也加劇了高速公路安全方面的問題。對于把控安全方面的問題，就可以借助交通大數據來實現。通過結合該區(qū)域當時的路況，天氣情況以及自然災害情況，進行綜合分析，從而采取相應的措施來降低該路段事故發(fā)生概率。另外，為了進一步加快車輛繳費的速度，減少擁堵的概率，可以在各大收費站廣泛地使用ETC自動收費系統(tǒng)，提升高速公路的通行效率[6]。

4.3 高速公路的道路保護方面

對于高速公路的后期養(yǎng)護一直是我國管理高速公路的重點部分，公路涉及的養(yǎng)護工作都交給交通運營單位進行全權負責。通過借助大數據，綜合分析路面實際情況、汽車流量與周圍環(huán)境等等。道路養(yǎng)護部門可以根據采集到的數據，合理地制定道路養(yǎng)護的計劃并付諸措施。另外還可以通過大數據分析出該路段車輛一般較少的時間段，在保證不影響道路的暢通情況下，對道路進行養(yǎng)護工作，從而提高高速公路的運行質量，保障高速公路的安全運輸[7]。

5 交通的大數據使用的技術

5.1 并行數據庫技術

高速公路已經成為了我國交通樞紐中的核心，近年來發(fā)展趨勢十分迅猛，這也讓高速公路的信息采集系統(tǒng)積累下的數據越來越多，從而導致數據庫無法處理這些超負荷的數據。另外，性能拓展方面的限制也成為了數據庫無法繼續(xù)使用的原因。一般而言，并行數據庫的性能拓展主要由橫向和縱向兩種拓展方式。橫向拓展方式主要是指增加節(jié)點的數量，讓節(jié)點構成一個集群。而這個方式會增加資金成本。而且如果某個節(jié)點的性能太低，將會影響到整個節(jié)點集群的總質量?？v向拓展則是指提升某些節(jié)點自身的性能，例如將硬盤的內存進行擴充等方式。但是縱向拓展的方式也具有一些不可避免的制約因素，那就是每個節(jié)點都有一定的上升限制，無法實現無限制的提升。因此，并行數據庫在逐漸的發(fā)展過程中被淘汰。

5.2 云計算技術的運用

云計算是建立于互聯網的基礎上，對某些服務進行增加、處理、使用以及交付的方式。一般所涉及到的是虛擬資源，借助互聯網提供的動態(tài)資源。云指的是網絡、互聯網以及其基礎設施的抽象。因此，云計算具有高速的運算能力，可以達到每秒10萬億次。由于云計算具有如此強大的計算能力，經常被運用到核工業(yè)技術、市場分析以及天氣預測等核心領域。用戶可以通過電腦等相關移動智能設備進入數據中心，按照自己的需求和想法對這些數據進行運算[8]。在并行數據庫逐漸被時代淘汰之后，云計算技術登上了科技的舞臺，成為大數據運用中最關鍵的技術。云計算主要包括了三種重要的計算方式，分別是分布式計算、并行計算以及網格計算。云計算可以實現讓節(jié)點都集中在比較低廉的服務器上。相較于并行數據庫構成的節(jié)點集群而言，云計算的節(jié)點集群方式更具有拓展性和實用性以及更高的性能。云計算中逐漸引入編程模型，使得云計算在高速公路的管理中不斷發(fā)揮著巨大作用。加入的編程模型簡化了分布式編程，有整體系統(tǒng)來實現任務調度和并行處理，程序員在研究時只需要注重程序邏輯。

6 結論

在高速公路的管理中運用交通大數據是未來公路管理運營的必然趨勢，是提高管理質量，促進公路智能化、自動化發(fā)展的前提。通過加入大數據的分析，實現逐漸滿足社會進步、經濟發(fā)展以及人們的生活水平所提出的需求。交通大數據可以實現建立高效的高速公路系統(tǒng)，對于實現高速公路管理的價值最大化有十分關鍵的作用，對交通運輸的未來發(fā)展有深遠的影響。