孫蘭軍

（山東省交通運(yùn)輸廳 數(shù)據(jù)應(yīng)用和收費(fèi)結(jié)算中心,山東 濟(jì)南 250002）

1 需求分析

1.1 高速公路在交通運(yùn)輸中的地位

公路出行是我國(guó)民眾出行的主要方式之一，也是人們最喜歡的出行方式，出行距離在200 km以?xún)?nèi)和800 km以上利用公路出行的比例最高，分別為33.5%和30.1%。數(shù)據(jù)證明，公路交通運(yùn)輸在國(guó)家經(jīng)濟(jì)中起重要作用，高速公路作為公路運(yùn)輸中的交通骨干網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)2020年末，高速公路建成里程將達(dá)到15萬(wàn)公里。

1.2 大數(shù)據(jù)與高速公路

大數(shù)據(jù)是世界范圍內(nèi)被廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域，其強(qiáng)大的顛覆性將會(huì)深刻改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的生產(chǎn)生活，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)與分析方法挖掘高速大數(shù)據(jù)背后的聯(lián)系與規(guī)律，能夠?yàn)橄嚓P(guān)職能部門(mén)的管理決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，加快推進(jìn)智能交通的落地。

高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中就蘊(yùn)藏了大量高價(jià)值數(shù)據(jù)，是交通大數(shù)據(jù)中的重要的、核心的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。特別是2019年底，全國(guó)高速公路取消省界收費(fèi)站工程的實(shí)施，高速公路收費(fèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)更加多樣化，數(shù)據(jù)量是原先的10倍以上。此外，隨著ETC拓展應(yīng)用的開(kāi)展，ETC無(wú)感停車(chē)?yán)U費(fèi)、ETC加油等應(yīng)用的開(kāi)展，ETC系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)更加多樣，此類(lèi)信息是交通大數(shù)據(jù)分析的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。

1.3 山東省高速公路大數(shù)據(jù)建設(shè)現(xiàn)狀

目前，山東省大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)起步晚,高速公路大數(shù)據(jù)建設(shè)相對(duì)滯后，存在部分不足：（1）重視程度不足、投入不足，尚未將大數(shù)據(jù)分析作為管理決策和路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的主要手段和工具。（2）數(shù)據(jù)采集不足，數(shù)據(jù)單一。目前僅采集了收費(fèi)相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，大量數(shù)據(jù)未采集和利用。（3）數(shù)據(jù)共享壁壘多，不能跨部門(mén)、跨行業(yè)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析少，政務(wù)協(xié)作還不順暢。（4）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，無(wú)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，數(shù)據(jù)交換和共享方式無(wú)統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一接口、安全控制手段和管理制度。（5）數(shù)據(jù)分析和挖掘力度不夠、數(shù)據(jù)展現(xiàn)能力弱、運(yùn)營(yíng)和管理可視化弱。（6）數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新少，數(shù)據(jù)支撐能力不足。

2 建設(shè)目標(biāo)

2.1 建設(shè)目標(biāo)

山東省高速公路大數(shù)據(jù)建設(shè)中應(yīng)當(dāng)充分總結(jié)外部成功經(jīng)驗(yàn)和吸取外部教訓(xùn)，建設(shè)高質(zhì)量的大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用系統(tǒng)，有效支撐交通運(yùn)輸管理的決策和運(yùn)營(yíng)、交通強(qiáng)省戰(zhàn)略的實(shí)施和落地。大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)頂層設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

2.1.1 制定標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)范

制定全省行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)格式，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。

制定全省行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享制度、規(guī)范、接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、交換的統(tǒng)一接口、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和安全可控。

2.1.2 安全、高效的數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)只有大規(guī)模、實(shí)時(shí)、多類(lèi)型、高價(jià)值數(shù)據(jù)采集，才能保障大數(shù)據(jù)平臺(tái)有效性和高價(jià)值。

2.1.3 建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源平臺(tái)

數(shù)據(jù)資源平臺(tái)包括基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)、歷史、分門(mén)別類(lèi)的交通主題數(shù)據(jù)，共享和交換的數(shù)據(jù)。建立安全、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、高效的數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公共數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享。

2.1.4 建設(shè)穩(wěn)定、高效的大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)

平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集、清洗、存儲(chǔ)、分析，進(jìn)行實(shí)時(shí)和離線數(shù)據(jù)計(jì)算，建設(shè)成為開(kāi)放平臺(tái)，向各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)開(kāi)放，為交通運(yùn)輸行業(yè)提供有力支撐。

2.1.5 建設(shè)全面的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

（1）建設(shè)全面的數(shù)據(jù)分析模型，包括高速公路收費(fèi)、運(yùn)營(yíng)、管理相關(guān)模型，高速遷徙、高速交通仿真、車(chē)輛信用、特情分析等模型。（2）建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)GIS平臺(tái)，有效支撐省廳相關(guān)GIS展示服務(wù)、數(shù)據(jù)地圖可視化，并具備為運(yùn)營(yíng)單位、其他業(yè)務(wù)單位提供云GIS服務(wù)的能力。（3）建立圖形特征識(shí)別平臺(tái)，提供車(chē)牌識(shí)別、車(chē)輛行駛特性提取功能，從海量圖像數(shù)據(jù)中提出高價(jià)值的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，有效支撐執(zhí)法、稽查對(duì)車(chē)輛和行駛特征提取的要求，并具備為運(yùn)營(yíng)單位、其他業(yè)務(wù)單位提供云服務(wù)的能力。

2.1.6 大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)業(yè)務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用

（1）建設(shè)商業(yè)智能分析、大數(shù)據(jù)綜合分析和業(yè)務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)。商業(yè)智能分析包括大數(shù)據(jù)展示，完成數(shù)據(jù)價(jià)值的呈現(xiàn)。為高速公路綜合收費(fèi)、運(yùn)營(yíng)分析、高速遷徙、運(yùn)營(yíng)車(chē)輛分析、特征車(chē)輛分析、節(jié)能減排等，能夠提供支撐管理決策。（2）為數(shù)據(jù)科學(xué)家、數(shù)據(jù)工程師、維護(hù)人員提供數(shù)據(jù)分析接口，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行探索和挖掘；提供交通行業(yè)的關(guān)聯(lián)分析、交通仿真、大數(shù)據(jù)報(bào)告和特情分析等功能。（3）業(yè)務(wù)創(chuàng)新孵化。針對(duì)ETC拓展應(yīng)用、ETC客戶(hù)服務(wù)、高速公路服務(wù)區(qū)應(yīng)用、政務(wù)協(xié)同、政企協(xié)同、應(yīng)急協(xié)同、特情保障、數(shù)據(jù)變現(xiàn)、北斗導(dǎo)航和下一代高速公路收費(fèi)系統(tǒng)開(kāi)展創(chuàng)新和孵化。

圖1 大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)頂層設(shè)計(jì)

2.2 建設(shè)思路與原則

大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用平臺(tái)是一個(gè)長(zhǎng)期、不斷完善、開(kāi)放、有決策人員、業(yè)務(wù)人員和技術(shù)人員廣泛參與的系統(tǒng)建設(shè)，能夠?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)輔助決策、企業(yè)降本增效、業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供支撐平臺(tái)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)采集

高速公路數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣，數(shù)據(jù)資源豐富，高速出行過(guò)程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。高速公路大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，不僅涉及收費(fèi)數(shù)據(jù)，更要廣泛采集交通運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的各類(lèi)數(shù)據(jù)，跨業(yè)務(wù)、跨部門(mén)、跨行業(yè)對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行廣度和深度采集。

3.1.1 高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)

高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)包括ETC發(fā)行、清分結(jié)算、門(mén)架通行、ETC充值、入口治超、部中心、跨省交易等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；包括高速公路通行、治超執(zhí)法檢查、服務(wù)區(qū)進(jìn)出站等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

3.1.2 ETC拓展應(yīng)用數(shù)據(jù)

ETC拓展應(yīng)用逐步開(kāi)展，目前主要有ETC停車(chē)和ETC加油數(shù)據(jù)。

3.1.3 交通運(yùn)輸行業(yè)數(shù)據(jù)

打通行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)壁壘，采集兩客一危、綠通車(chē)、特種運(yùn)輸?shù)葼I(yíng)運(yùn)車(chē)輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和GPS/北斗實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，以及所有智能聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的業(yè)務(wù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.1.4 車(chē)輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

廣泛采集車(chē)企、工信部發(fā)布的車(chē)輛、車(chē)型數(shù)據(jù)，公安交警車(chē)輛、車(chē)主等數(shù)據(jù)。

3.1.5 互聯(lián)網(wǎng)公共數(shù)據(jù)采集通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取高速公路實(shí)時(shí)路況、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)各地公安違章查詢(xún)接口，獲取車(chē)輛違章等數(shù)據(jù)。

3.1.6 應(yīng)用軟件運(yùn)行日志采集

通過(guò)應(yīng)用軟件運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量業(yè)務(wù)日志獲取運(yùn)行情況及用戶(hù)訪問(wèn)習(xí)慣數(shù)據(jù)。

3.2 大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

3.2.1 數(shù)據(jù)資源平臺(tái)建設(shè)

采用HTAP數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和產(chǎn)品，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源平臺(tái)。根據(jù)數(shù)據(jù)屬性分為不同類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)，建立ODS數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史庫(kù)、基礎(chǔ)信息庫(kù)、業(yè)務(wù)庫(kù)、交通主題庫(kù)和數(shù)據(jù)共享庫(kù)。

3.2.2 大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)

采用開(kāi)源、開(kāi)放、主流的大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，完成大數(shù)據(jù)采集、清洗、存儲(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)和離線計(jì)算。

平臺(tái)應(yīng)具備高性能計(jì)算力，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行快速計(jì)算，縮短數(shù)據(jù)分析時(shí)間，保障各類(lèi)應(yīng)用對(duì)時(shí)效性要求。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)集成機(jī)器學(xué)習(xí)，具備分布式機(jī)器學(xué)習(xí)能力，支撐高速公路收費(fèi)中車(chē)輛畫(huà)像、特情分析等應(yīng)用分析。

3.2.3 數(shù)據(jù)治理平臺(tái)

建設(shè)數(shù)據(jù)治理平臺(tái)，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范數(shù)據(jù)體系，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)范管理，形成山東省交通行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 數(shù)據(jù)支撐服務(wù)平臺(tái)

結(jié)合山東省實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)、交通運(yùn)輸管理需要，建立不同主題的大數(shù)據(jù)分析模型。（1）多元軌跡還原分析模型。當(dāng)前高速公路收費(fèi)主要依賴(lài)OBU/CPC的通行記錄信息，還原車(chē)輛行駛軌跡。在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中通過(guò)引入多元素多類(lèi)型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)還原行駛軌跡，參與還原路徑的數(shù)據(jù)包括：OBU/CPC通行標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)+圖像抓拍提出的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)+特殊車(chē)輛的定位數(shù)據(jù)+大數(shù)據(jù)路徑參考模型數(shù)據(jù)。（2）ETC出行特征分析模型。通過(guò)對(duì)ETC用戶(hù)出行行為使用分類(lèi)、回歸、聚類(lèi)等大數(shù)據(jù)算法進(jìn)行分析，從宏觀和微觀上分析ETC出行特征。（3）車(chē)輛畫(huà)像與車(chē)輛信用模型。通過(guò)對(duì)車(chē)輛通行軌跡、車(chē)輛違章、車(chē)輛信息、車(chē)輛信用等綜合數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建車(chē)輛全面、精準(zhǔn)、多維車(chē)輛畫(huà)像體系。對(duì)車(chē)輛信用進(jìn)行多維評(píng)級(jí)，建立車(chē)輛在本省的通行信用信息。（4）遷徙分析模型。通過(guò)ETC/CPC通行記錄數(shù)據(jù)和車(chē)輛定位數(shù)據(jù)，建立車(chē)流遷徙態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)，分析城市車(chē)流遷徙趨勢(shì)、區(qū)縣級(jí)行政區(qū)車(chē)流來(lái)源地、以及區(qū)縣級(jí)行政區(qū)的熱門(mén)車(chē)流遷入道路；分析各個(gè)城市之間往來(lái)關(guān)系，輔助政府及交通管理部門(mén)對(duì)交通進(jìn)行研判和決策，輔助分析區(qū)域經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。（5）OD分析與擁堵分析模型。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行OD分析。進(jìn)行貨流OD、客運(yùn)OD等分析，為交通管理、交通規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等相關(guān)人員提供更科學(xué)、更可靠的計(jì)算方法,為公眾提供更有價(jià)值的交通信息。（6）運(yùn)行支撐分析模型。重點(diǎn)對(duì)門(mén)架天線、攝像頭、PSAM等關(guān)鍵設(shè)施建立分析模型。建立全省CPC卡流通模型，輔助現(xiàn)有的CPC卡調(diào)撥，并對(duì)卡丟失、卡損壞等、補(bǔ)卡繳費(fèi)等事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析模型。（7）特情分析模型。針對(duì)突發(fā)事件、重大活動(dòng)保障活動(dòng)建立專(zhuān)題分析模型，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。重點(diǎn)對(duì)綠通車(chē)、在途卡、超時(shí)車(chē)、臨界車(chē)型、異常收費(fèi)金額、異常行駛路線、異常進(jìn)出站行為、異常天線標(biāo)識(shí)、異常圖像抓拍、異常CPC卡丟失等進(jìn)行分析。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析模型，自動(dòng)輸出相關(guān)異常行為后由人工審核，輔助收費(fèi)和追繳偷逃費(fèi)。（8）交通仿真數(shù)據(jù)分析模型。為交通仿真提供數(shù)據(jù)模型支持。

3.2.5 共享交換平臺(tái)

（1）大數(shù)據(jù)GIS平臺(tái)。建立全省高速公路大數(shù)據(jù)GIS平臺(tái)，為省廳大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺(tái)提供GIS展示服務(wù)、數(shù)據(jù)地圖可視化服務(wù)，構(gòu)建全省高速公路“一張圖”。（2）圖像識(shí)別平臺(tái)。2019年底全國(guó)取消省界收費(fèi)站后，全路網(wǎng)建設(shè)了大量的高清攝像頭，系統(tǒng)中存儲(chǔ)大量圖像數(shù)據(jù)，為更好挖掘數(shù)據(jù)資源，采用AI技術(shù)，建立統(tǒng)一的車(chē)輛特征識(shí)別平臺(tái)，對(duì)輸入抓拍圖片分析車(chē)輛的車(chē)牌、品牌、車(chē)款、類(lèi)型、顏色、特征，提出為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，支撐收費(fèi)稽核等業(yè)務(wù)開(kāi)展。行駛證中的車(chē)輛識(shí)別號(hào)碼（VIN）中存儲(chǔ)了大量車(chē)輛特征，通過(guò)該特征開(kāi)展輔助收費(fèi)和相關(guān)業(yè)務(wù)。

3.3 業(yè)務(wù)層建設(shè)

依托大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，整合山東省高速公路管理、運(yùn)營(yíng)單位、科研院校、車(chē)企、運(yùn)輸企業(yè)和應(yīng)用創(chuàng)新企業(yè)，開(kāi)發(fā)智慧交通、智慧協(xié)同、數(shù)據(jù)變現(xiàn)和下一代技術(shù)應(yīng)用研發(fā)，助力交通強(qiáng)省戰(zhàn)略。

3.3.1 ETC拓展應(yīng)用

以大數(shù)據(jù)為支撐，把握1 800萬(wàn)ETC用戶(hù)優(yōu)勢(shì)，探索“ETC虛擬交易”應(yīng)用，大力拓展ETC停車(chē)、加油、ETC綁定消費(fèi)、ETC綁定繳費(fèi)、ETC消費(fèi)積分活動(dòng)、ETC自駕游、ETC車(chē)險(xiǎn)、ETC紅包等應(yīng)用，借助互聯(lián)網(wǎng)+ETC，讓OBU-ID作為新“ID”，讓ETC作為新支付方式。

3.3.2 ETC客服應(yīng)用

建立以客戶(hù)為中心的服務(wù)理念，全面提升服務(wù)質(zhì)量，提供電話、微信語(yǔ)音、直播、無(wú)線廣播等多種形式的客服支撐，服務(wù)車(chē)主，提升ETC用戶(hù)活躍度。

3.3.3 高速服務(wù)區(qū)應(yīng)用

以數(shù)據(jù)為支撐，互聯(lián)網(wǎng)+為手段，優(yōu)化高速服務(wù)區(qū)資源配置，加強(qiáng)全省高速公路服務(wù)區(qū)信息化服務(wù)能力，建設(shè)特色服務(wù)區(qū)。

3.3.4 協(xié)同應(yīng)用

開(kāi)發(fā)與公安、應(yīng)急、旅游、氣象、住建等跨部門(mén)的協(xié)同應(yīng)用，提升政務(wù)協(xié)同能力。聯(lián)合車(chē)企、交通運(yùn)輸企業(yè)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)智慧交通應(yīng)用。以大數(shù)據(jù)為支撐，為應(yīng)急事件處理開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用，提供應(yīng)急快速支撐能力。

3.3.5 重大活動(dòng)、特情保障應(yīng)用

開(kāi)發(fā)重大活動(dòng)保障應(yīng)用和特情保障應(yīng)用，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支撐。

3.3.6 數(shù)據(jù)變現(xiàn)應(yīng)用

積極探索數(shù)據(jù)金礦，依法依規(guī)用數(shù)據(jù)變現(xiàn)。

3.3.7 北斗應(yīng)用創(chuàng)新交通運(yùn)輸行業(yè)是北斗系統(tǒng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，全國(guó)大量道路營(yíng)運(yùn)車(chē)輛、郵政和快遞運(yùn)輸車(chē)輛已經(jīng)安裝使用或兼容北斗系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)和云GIS平臺(tái)，開(kāi)發(fā)相關(guān)北斗創(chuàng)新應(yīng)用。

3.3.8 下一代高速收費(fèi)系統(tǒng)

依托數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐，探索符合山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速公路收費(fèi)模式，積極探索差異化收費(fèi)、ETC優(yōu)惠政策、自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的高速公路收費(fèi)模式，開(kāi)發(fā)下一代高速公路收費(fèi)的模擬測(cè)試應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

山東省高速公路大數(shù)據(jù)建設(shè)必須立足實(shí)際、不盲目追隨，做好頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，將大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)成為支撐業(yè)務(wù)發(fā)展、業(yè)務(wù)創(chuàng)新的決策服務(wù)平臺(tái)。