趙 旭,張丹揚,曹夢秋,郭文伯

(1.北京交通發(fā)展研究院,城市交通節(jié)能減排檢測與評估北京市重點實驗室,北京 100073;2.清遠職業(yè)技術(shù)學院,廣東 清遠 511510; 3.廣東南華工商職業(yè)學院,廣州 510507;4.英國威斯敏斯特大學,倫敦 NW1 5LS;5.英國牛津大學地理與環(huán)境系交通研究中心,牛津 OX2 6JF;6.北京第二外國語學院,旅游科學學院,北京 100024)

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進,城市交通管理面臨著日益嚴峻的挑戰(zhàn)[1].交通擁堵、環(huán)境污染和交通事故等問題對城市的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響.因此,優(yōu)化城市交通管理成為了當代城市規(guī)劃和管理的重要任務(wù)之一.交通規(guī)劃作為交通管理的重要一環(huán),是早期大數(shù)據(jù)技術(shù)的前沿應(yīng)用行業(yè).大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)的不斷迭代為交通規(guī)劃獲得更精細化的數(shù)據(jù)以及新的分析手段提供了基礎(chǔ).傳統(tǒng)交通規(guī)劃方法,如交通規(guī)劃模型,雖然對城市的交通建設(shè)發(fā)揮了重要作用,但都以人工檢驗為主,采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、模型體系及相關(guān)參數(shù)往往沒有統(tǒng)一的標準,存在范疇局限、價值缺失、無法全息感知及協(xié)同聯(lián)動等困局[2].近年來,隨著城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進,社會各界逐步意識到,數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅是推動人民城市建設(shè)的重要推動力,更是塑造城市核心競爭力的關(guān)鍵之舉,是城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求.為了實現(xiàn)更高效、安全、環(huán)保的城市交通系統(tǒng),交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的建設(shè)和應(yīng)用逐漸引起了廣泛關(guān)注[3].

交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺作為1種集成信息技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析的創(chuàng)新解決方案,為城市交通管理部門提供了全面的實時數(shù)據(jù)和決策支持工具.通過監(jiān)測交通流量、道路狀況、環(huán)境污染、交通事故等關(guān)鍵指標,交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺能實時分析和預(yù)測交通情況,幫助決策者更準確地了解城市交通狀況,并制定相應(yīng)的管理策略.本文旨在探討城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺的構(gòu)建與應(yīng)用,從平臺的總體框架、數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)共享與利用等方面進行詳細的介紹和分析,以期能為城市交通環(huán)境的監(jiān)測和管理提供參考和借鑒.

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在過去幾年里,國內(nèi)外對交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的研究與應(yīng)用取得了顯著的進展.例如,美國的交通管理中心采用先進的傳感器技術(shù)和實時數(shù)據(jù)處理算法,實現(xiàn)了交通流量監(jiān)測、擁堵預(yù)測和智能交通管理等功能.此外,歐洲國家也在交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺方面進行了大量的研究工作,通過整合傳感器網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析,有效監(jiān)測和管理城市交通.除了在交通管理方面的應(yīng)用,國內(nèi)外的研究也探索了交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺在其他領(lǐng)域的應(yīng)用[4].例如,一些研究著眼于交通安全領(lǐng)域,通過整合監(jiān)測數(shù)據(jù)和交通事故統(tǒng)計數(shù)據(jù),實現(xiàn)了交通事故的實時監(jiān)測和預(yù)警功能.同時,一些研究關(guān)注環(huán)境保護和可持續(xù)交通發(fā)展,通過監(jiān)測交通排放和環(huán)境污染指標,為決策者提供了制定環(huán)保政策和推動綠色出行的依據(jù).

在國內(nèi),交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的研究也取得了重要進展.各大城市的交通管理部門積極推動了交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的建設(shè).例如,北京、上海、廣州、深圳等城市在交通擁堵監(jiān)測、交通信號優(yōu)化和交通事件管理等方面進行了深入研究[5].此外,一些高新技術(shù)企業(yè)也在交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺方面進行了創(chuàng)新研究,開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)備和數(shù)據(jù)處理算法,為城市交通管理提供了新的解決方案.

國內(nèi)外的研究表明,交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺在優(yōu)化城市交通管理方面具有重要作用和巨大潛力.通過實時監(jiān)測和分析交通流量、道路狀況、環(huán)境污染等關(guān)鍵信息,交通管理部門能及時了解城市交通狀況,制定相應(yīng)的管理策略和應(yīng)急措施.然而,目前仍存在一些挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)質(zhì)量和隱私保護等問題,需要進一步地研究和解決.本論文旨在深入探討交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的作用與價值,并提出相應(yīng)的改進和應(yīng)用建議,以推動城市交通管理的優(yōu)化與發(fā)展.

在技術(shù)方面,國內(nèi)外的研究注重于傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理算法和系統(tǒng)集成.傳感器技術(shù)的進步使得交通道路環(huán)境監(jiān)測能更加準確地采集數(shù)據(jù),例如交通流量、車速和空氣質(zhì)量等.數(shù)據(jù)處理算法的發(fā)展提高了數(shù)據(jù)的實時性和可靠性,并能對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行高效處理和分析.此外,系統(tǒng)集成的研究關(guān)注如何整合多個子系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作,以提高監(jiān)測平臺的綜合性能.

然而,當前的研究還存在一些挑戰(zhàn)和亟待解決的問題.首先,數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)一致性是關(guān)鍵問題,確保采集到的數(shù)據(jù)準確可靠對于實現(xiàn)有效的監(jiān)測和分析至關(guān)重要.其次,隱私保護和數(shù)據(jù)安全是1個重要的考慮因素,在平臺設(shè)計和數(shù)據(jù)處理過程中需要充分考慮用戶隱私和信息安全的保護.此外,平臺的可擴展性和適應(yīng)性也需要進一步研究,以滿足不斷變化的城市交通管理需求[6].

綜上所述,國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀表明交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺在優(yōu)化城市交通管理和提升交通安全、環(huán)境保護等方面具有廣闊的應(yīng)用前景.盡管已取得一定的研究成果,但仍然需要進一步的研究突破和應(yīng)用創(chuàng)新,以解決存在的挑戰(zhàn)并推動平臺的應(yīng)用和發(fā)展.本論文將在這一背景下,深入研究交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的作用與價值,以期為優(yōu)化城市交通管理提供有價值的見解和建議.

2 平臺設(shè)計

2.1 平臺整體設(shè)計

交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺包括3個子系統(tǒng)和設(shè)備集成工作,能對采集的環(huán)境信息進行綜合統(tǒng)計查詢分析等功能.操作人員將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和部分分析結(jié)果錄入平臺.監(jiān)測點通過數(shù)據(jù)采集模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至平臺.平臺利用地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)支持,對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析并以報表形式展示.同時,按照交通運輸部的要求,將需要上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換應(yīng)用程序上報到交通運輸部的數(shù)據(jù)庫中.操作人員通過系統(tǒng)的填報功能頁面按時更新交通環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù).監(jiān)測點部署在隧道、收費站、服務(wù)區(qū)等地.

2.2 對象選取原則及分類

平臺建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)測對象選取和監(jiān)測情況評估.監(jiān)測對象選取根據(jù)交通基礎(chǔ)設(shè)施布局、人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境保護目標、現(xiàn)有環(huán)保部門環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)等因素,分為3類:環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測對象、交通熱點區(qū)域常規(guī)監(jiān)測對象和交通熱點區(qū)域監(jiān)督性監(jiān)測對象.監(jiān)測情況評估主要針對城市道路、高速公路和國道環(huán)境及樞紐場站環(huán)境,分析平臺的應(yīng)用效果.這3類監(jiān)測對象的區(qū)別如下:

1)環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測對象:監(jiān)測交通運輸污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量和聲環(huán)境的影響;

2)交通熱點區(qū)域常規(guī)監(jiān)測對象:監(jiān)測交通熱點區(qū)域內(nèi)部及邊界處的環(huán)境質(zhì)量,主要包括公路運輸樞紐和公交樞紐、軌道交通站點、火車站、機場和高速公路服務(wù)區(qū);

3)交通熱點區(qū)域監(jiān)督性監(jiān)測對象:監(jiān)控交通熱點區(qū)域污染物達標排放情況、環(huán)境保護設(shè)施有效性等,用于支撐交通運輸行業(yè)環(huán)保管理.

根據(jù)上述內(nèi)容,對平臺進行建設(shè),依次為城市道路環(huán)境檢測情況、高速公路和國道環(huán)境檢測情況及樞紐場站環(huán)境檢測情況.

3 平臺建設(shè)內(nèi)容及特色

3.1 城市道路環(huán)境監(jiān)測情況

城市道路環(huán)境以規(guī)劃目標為指向,以功能定位和布局標準為依據(jù),以城市道路基礎(chǔ)設(shè)施展開為主線,重點研究城市主要區(qū)域的(如五環(huán)內(nèi)及五環(huán)周邊)交通運輸環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)布局方案.具體步驟如下:

1)分析居住人口密度分布圖,識別交通高峰時段鄰近城市道路的人口高密度區(qū),并沿路間隔布置監(jiān)測站;

2)選取中心城區(qū)快速路、省道和部分主干道的五環(huán)內(nèi)及五環(huán)周邊區(qū)段,根據(jù)高峰時段交通流量排名前10%的原則,確定交通活動水平繁忙路段監(jiān)測對象;

3)結(jié)合城市環(huán)保系統(tǒng)已有的環(huán)境監(jiān)測站點,對城市道路環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測布局方案進行調(diào)整優(yōu)化,利用現(xiàn)有資源,減少資金投入,實現(xiàn)對城市重點城市道路路段環(huán)境質(zhì)量信息的全面掌握;

4)根據(jù)城市道路監(jiān)測因子,以環(huán)境空氣質(zhì)量常規(guī)6項和噪聲等效連續(xù)A聲級為主,有條件的站點可監(jiān)測黑炭、苯系物、非甲烷總烴等因子,采用自動站的方式進行在線連續(xù)監(jiān)測.

3.2 高速公路和國道環(huán)境監(jiān)測情況

本研究采取以下步驟確定城市高速公路和國道的監(jiān)測對象布局方案:

1)核實省級數(shù)據(jù)精度,確保數(shù)據(jù)可靠性;

2)利用GIS軟件設(shè)置不同寬度的緩沖區(qū),進行空間疊加分析,識別交通基礎(chǔ)設(shè)施涉及的各類生態(tài)環(huán)境敏感區(qū),確定可能受到影響的環(huán)境敏感目標;

3)初步關(guān)注交通熱點區(qū)域監(jiān)測對象,包括服務(wù)區(qū)、收費站、隧道等,分析其對環(huán)境質(zhì)量的影響程度;

4)在線監(jiān)測站點的基礎(chǔ)上,選擇交通熱點區(qū)域監(jiān)測對象,進行布局優(yōu)化;

5)綜合考慮各類監(jiān)測對象的布局情況,進行合并組合優(yōu)化,確定監(jiān)測對象布局方案.

3.3 樞紐場站環(huán)境監(jiān)測情況

本研究以樞紐站場為交通運輸活動的熱點區(qū)域,采用以下方法確定監(jiān)測對象布局方案:

1)篩選運輸活動水平較高的樞紐站場,如高速公路服務(wù)區(qū)、軌道交通站點、公路客運樞紐等;

2)識別樞紐站場影響范圍內(nèi)的敏感保護目標,如居民區(qū)、醫(yī)院和學校等,利用GIS工具進行衛(wèi)星識別與分析;

3)綜合考慮運輸活動水平和敏感保護目標,選取樞紐站場監(jiān)測對象,并確定監(jiān)測因子和評價范圍.

3.4 平臺特色

1)綜合性平臺:該平臺通過完成多個子系統(tǒng)的開發(fā)工作和設(shè)備集成,建立了1套綜合性的信息平臺.它能集成不同類型的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和傳感器,實現(xiàn)對交通道路環(huán)境的全面監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集.同時,該平臺還能進行綜合統(tǒng)計查詢和分析,提供全面的環(huán)境信息和數(shù)據(jù)支持;

2)數(shù)據(jù)質(zhì)量保障:平臺設(shè)計考慮了數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性.通過采用先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和質(zhì)量控制措施,確保采集的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性.同時,平臺提供數(shù)據(jù)質(zhì)量評估和異常檢測功能,及時識別和處理數(shù)據(jù)異常,確保提供高質(zhì)量的環(huán)境信息[7];

3)高效的數(shù)據(jù)處理和分析:平臺具備強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力.它利用支撐平臺的地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)支持,對采集的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析和查詢.這樣可提供準確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果和分析報告,幫助決策者更好地了解交通道路環(huán)境狀況,制定有效的交通管理策略;

4)隱私保護機制:平臺注重用戶隱私保護,采取了安全措施來確保敏感數(shù)據(jù)的安全性和保密性.合理的權(quán)限管理和數(shù)據(jù)加密技術(shù)被應(yīng)用于平臺中,以保護用戶的隱私權(quán)益,并遵守相關(guān)的法律法規(guī);

5)可擴展性和靈活性:平臺設(shè)計具備較強的可擴展性和靈活性,能適應(yīng)不同規(guī)模和需求的交通管理環(huán)境.它支持模塊化的架構(gòu)和組件化開發(fā),方便根據(jù)實際需要進行功能擴展和定制化開發(fā).

綜上所述,交通道路環(huán)境監(jiān)測信息平臺的特色與創(chuàng)新在于其綜合性的功能、數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、高效的數(shù)據(jù)處理和分析能力、隱私保護機制以及可擴展性和靈活性.這些特點使得該平臺成為優(yōu)化城市交通管理的有力工具,并具備廣闊的應(yīng)用前景.

4 總結(jié)與展望

本研究探討了城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺的構(gòu)建和應(yīng)用.介紹了平臺的架構(gòu)和設(shè)計原則,包括數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)共享和利用、應(yīng)用開發(fā)等方面.展望了平臺的未來發(fā)展,包括完善數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)、加強數(shù)據(jù)共享和利用機制、開發(fā)更加智能化的應(yīng)用程序等方面.

交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺的建立可對提高交通行業(yè)監(jiān)測管理水平、制定交通環(huán)保政策、開展交通環(huán)?？蒲姓n題等提供支撐,為采取對應(yīng)污染物防治措施提供科學依據(jù),具有重要意義[8].隨著城市化進程的加速和人口的增長,城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測和管理的需求將越來越大.因此,城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺將發(fā)揮更加重要的作用,為城市交通運輸環(huán)境的改善和優(yōu)化做出更大的貢獻.同時,還需要加強數(shù)據(jù)安全和隱私保護的措施,保障公眾的合法權(quán)益.當前,中國正在大力推進智慧城市建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型,城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺是實現(xiàn)智慧城市和數(shù)字化城市建設(shè)的關(guān)鍵一步.在政府和企業(yè)的共同努力下,城市交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺將不斷發(fā)展壯大,為城市交通運輸領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻.