王旭燕 唐亮

1.重慶交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院 重慶 400074

2.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程不斷加快的今天，交通問題日益突出。傳統(tǒng)的交通管理方式已無法應(yīng)對日益復(fù)雜的交通狀況，因此需要一種更加智能、高效的管理方式來解決這些問題。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，其所帶來的“云時代”變革使得各領(lǐng)域生產(chǎn)模式產(chǎn)生巨大變化，交通領(lǐng)域在發(fā)展中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的依賴性也隨之提升。智慧交通作為一種新型的交通管理方式，包括基礎(chǔ)設(shè)施、運輸服務(wù)和交通管理三大領(lǐng)域[1]。能夠通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，為城市道路交通規(guī)劃與管理提供更為科學(xué)、準確的決策依據(jù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為一種獲取并應(yīng)用海量數(shù)據(jù)的有效途徑，將成為促進交通效能的關(guān)鍵著力點，交通大數(shù)據(jù)分析技術(shù)逐漸成為近年來交通領(lǐng)域的研究熱點。本文將重點探討大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供參考和借鑒。

1 大數(shù)據(jù)與智慧交通概述

1.1 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)是指海量數(shù)據(jù)集合，具有數(shù)據(jù)大、數(shù)據(jù)類型多、處理速度快和真實性等特點[2]，需要通過新的技術(shù)手段進行存儲、處理和分析。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包含數(shù)據(jù)挖掘算法和模型。數(shù)據(jù)挖掘是從大數(shù)據(jù)集中自動地發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的有用信息的過程，利用統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、機器學(xué)習(xí)等方法，通過對數(shù)據(jù)的整理、清洗、轉(zhuǎn)換和建模等操作，找出數(shù)據(jù)中的模式、關(guān)聯(lián)和異常，并以可視化的方式展示出來。數(shù)據(jù)挖掘有助于幫助交通運輸部門優(yōu)化交通路線，減少擁堵和事故等。在智慧交通領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)主要來源于各種交通數(shù)據(jù)源，如路面監(jiān)控、GPS定位、公共交通卡等。研究者通過對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，能實現(xiàn)對現(xiàn)狀交通實時監(jiān)測以及對未來交通狀況預(yù)測并優(yōu)化，提高交通運行效率和管理水平。

1.2 智慧交通管理

智慧交通是智能化技術(shù)在交通領(lǐng)域的深度融合應(yīng)用[3]，其是將先進的信息技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)等引入到交通領(lǐng)域，對道路中的車道、車流、突發(fā)事件等數(shù)據(jù)進行集成、共享與智能化分析，全方位支撐交通規(guī)劃的高效管理。智慧交通的核心在于通過信息技術(shù)和智能化手段，提高交通運輸系統(tǒng)的運行效率，從而達到緩解交通擁堵，提高運輸安全和可靠性的目的。智慧交通系統(tǒng)包括智能信號燈、智能停車、智能公交等多種應(yīng)用場景，通過這些應(yīng)用，可以實現(xiàn)交通信號的智能控制、停車位的自動分配、公共交通的智能調(diào)度等，提高交通運輸?shù)男屎捅憷?。智慧交通的發(fā)展離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，通過對海量數(shù)據(jù)的處理和分析，可以深入挖掘交通運輸系統(tǒng)的運行規(guī)律和潛在問題，為決策制定和規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以為智慧交通系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享、信息交互等服務(wù)，促進各部門之間的協(xié)作和信息流通。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃中的應(yīng)用

2.1 在信息收集與處理中的運用

最初對交通道路信息的收集只能從衛(wèi)星對汽車行駛記錄定位得到或者人為數(shù)據(jù)采集，這樣得到的數(shù)據(jù)信息是不全面且有限的，不完整的數(shù)據(jù)會對后續(xù)相關(guān)分析造成極大的誤差。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得人們可以從網(wǎng)絡(luò)中獲取大量的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，對這些多樣化、大規(guī)模的數(shù)據(jù)進行分析，不但可以挖掘出交通領(lǐng)域的有用規(guī)律，而且可以為產(chǎn)業(yè)使用者提供更為智能化的產(chǎn)業(yè)管理服務(wù)。

2.1.1 交通數(shù)據(jù)采集

通過各種傳感器、攝像頭等設(shè)備采集路面狀況車流量、行人流量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對交通狀況的實時監(jiān)測和記錄。這些數(shù)據(jù)來源廣泛，包括政府部門、企業(yè)和社會組織等。例如，政府部門可以通過路面監(jiān)控系統(tǒng)采集路面狀況和車輛流量數(shù)據(jù)；企業(yè)可以通過GPS定位系統(tǒng)采集車輛位置和行駛軌跡數(shù)據(jù)；社會組織可以通過問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)分析等方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在經(jīng)過處理和分析后，可以用于支持決策制定和規(guī)劃設(shè)計等工作。

2.1.2 交通數(shù)據(jù)存儲

在大數(shù)據(jù)技術(shù)中，數(shù)據(jù)儲存是一個核心的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)存儲能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲。大數(shù)據(jù)應(yīng)用對數(shù)據(jù)的需求越來越高，這就要求建立足夠的存儲空間來存儲海量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。目前，常用的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要有：傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，無結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲[4]。對數(shù)據(jù)儲存方式主要有塊存儲、文件存儲和對象存儲等。塊儲存類似于硬盤，是直接安裝在主機上的，通常是用來存放主機或用來存放數(shù)據(jù)庫的。塊存儲分兩種形式：DAS和SAN。文件存放區(qū)和下層的區(qū)塊儲存不一樣，它是一個應(yīng)用程序，通常被稱為NAS，文件存儲用于多主機共享數(shù)據(jù)。對象存儲器具有塊存儲速度快、文件存儲共享等特點，具有獨立的CPU，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)，磁盤等功能。對象存儲具備高可擴展性、高可用性、高可靠性、易用性等特點，因此在云服務(wù)、大數(shù)據(jù)、AI等場景下得到廣泛應(yīng)用。此外，分布式系統(tǒng)也是大數(shù)據(jù)儲存的重要方式之一。分布式系統(tǒng)由多個獨立的處理器組成，它們之間由計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，協(xié)同執(zhí)行指定的任務(wù)。分布式系統(tǒng)具有可靠性、安全性和規(guī)范化等特點，同時能夠減少建立存儲系統(tǒng)的費用，簡化了資源的管理和維護。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

通過對采集到的海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，提取出有用的信息，用于支持決策制定和規(guī)劃設(shè)計等工作。數(shù)據(jù)處理和分析的方法包括數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計分析等。例如，通過分析路面監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，可以提取出車流量、車速、車道占用率等信息；通過分析這些信息，可以得出道路擁堵情況和原因，為后續(xù)的交通規(guī)劃和優(yōu)化提供依據(jù)。

2.2 在交通仿真中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)最大的優(yōu)勢就是可以從大量數(shù)據(jù)中提取出有價值的規(guī)律。交通仿真首先需分析問題，然后進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和處理并建立仿真模型，最后對模型輸出結(jié)果進行分析。其中對數(shù)據(jù)采集和處理尤為關(guān)鍵，是仿真模型建立的基礎(chǔ)，很大程度上決定計算結(jié)果的精確性。隨著樣本規(guī)模的增大和數(shù)據(jù)的覆蓋面的擴大，所構(gòu)建的模型也將更加準確。例如，在一個路口模擬模型中，必須對各方向的交通流信息進行收集，包括各時間點的車流到達情況、信號燈控制、車道數(shù)量、車道長度、交通渠化等信息，并與鄰近道路進行關(guān)聯(lián)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的路口模型結(jié)果，找出存在的問題，并對其進行優(yōu)化，以提升交叉口的通行能力，持續(xù)優(yōu)化已有的交通控制信號，是大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市道路上的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對于解決道路交通、路網(wǎng)、交通環(huán)境、交通安全以及智能交通系統(tǒng)等具有重要意義。

2.3 在交通規(guī)劃中的應(yīng)用

在交通規(guī)劃中運用大數(shù)據(jù)，對所使用的數(shù)據(jù)進行處理，可以為交通規(guī)劃提供全面、系統(tǒng)、真實可靠的基本數(shù)據(jù)，從而對規(guī)劃地區(qū)的交通狀況進行精確的分析，實現(xiàn)對交通規(guī)劃中涉及到的經(jīng)濟、交通、交通量等的準確、可靠的預(yù)測，并根據(jù)現(xiàn)有交通狀況提出最優(yōu)的規(guī)劃方案，推動交通事業(yè)的建設(shè)發(fā)展。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通管理與服務(wù)方面的應(yīng)用包括智能信號燈控制、智能停車管理、智能公交調(diào)度等。例如，通過分析路面監(jiān)控數(shù)據(jù)和GPS定位數(shù)據(jù)，可以實時調(diào)整信號燈的配時方案，提高路口的通行效率；通過分析停車場的車位占用率和停車時間等信息，可以實現(xiàn)智能停車誘導(dǎo)和管理；通過分析公交線路的客流數(shù)據(jù)和行駛數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)智能公交調(diào)度和線路優(yōu)化。這些應(yīng)用可以提高交通運行效率和管理水平，提升公眾出行的便捷性和舒適性。另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)在安全指示中的運用廣泛且關(guān)鍵，它通過收集和分析海量數(shù)據(jù)，實時檢測網(wǎng)絡(luò)威脅，預(yù)警潛在風(fēng)險，助力安全團隊快速響應(yīng)。大數(shù)據(jù)分析可深入挖掘用戶行為，及時發(fā)現(xiàn)異常操作，預(yù)防內(nèi)部安全問題。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通規(guī)劃建設(shè)中的挑戰(zhàn)與對策

3.1 智慧交通建設(shè)中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

（1）數(shù)據(jù)安全和隱私保護；隨著智慧交通中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理和共享等環(huán)節(jié)都可能存在安全風(fēng)險，如數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)篡改等。

（2）數(shù)據(jù)處理能力不足；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要強大的數(shù)據(jù)處理能力，包括數(shù)據(jù)收集、存儲、處理和分析等。然而，目前許多交通管理部門的數(shù)據(jù)處理能力還無法滿足需求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用效率低下，難以發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量和準確性問題；由于交通數(shù)據(jù)的采集受到多種因素的影響，如路況、天氣、設(shè)備故障等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性難以保證。此外，不同來源的數(shù)據(jù)格式和標準不統(tǒng)一，也增加了數(shù)據(jù)處理的難度。

（4）法律法規(guī)和標準不健全；目前，關(guān)于智慧交通中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的法律法規(guī)和標準還不完善，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標準。這不僅影響了數(shù)據(jù)的共享和使用，也可能導(dǎo)致法律糾紛和權(quán)益保護問題。

（5）技術(shù)和人才瓶頸；智慧交通中大數(shù)據(jù)應(yīng)用需要先進的技術(shù)和人才支持。然而，目前相關(guān)技術(shù)和人才還相對匱乏，尤其是數(shù)據(jù)處理和分析方面的高端人才。

（6）跨部門跨區(qū)域合作難題；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要各部門和地區(qū)之間的合作和共享。然而，由于不同部門和地區(qū)的利益訴求、管理模式等存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享和合作面臨諸多困難。

（7）成本和投入問題；智慧交通中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要大量的成本和投入，包括設(shè)備購置、技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)處理和分析等方面的費用。然而，由于資金、技術(shù)等方面的限制，難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通的應(yīng)用策略

（1）健全配套保障；大數(shù)據(jù)背景下，各交管部門需智慧連接溝通，這就需要管理制度方面的保障。其次要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，需要投入大量的資金對設(shè)備進行定期維護或更新。再次是建設(shè)智慧交通系統(tǒng)也需要經(jīng)費保障。最后是人才引進，國家應(yīng)出臺相關(guān)政策，對大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)等方面復(fù)合型人才的大力培養(yǎng)。

（2）加強數(shù)據(jù)監(jiān)督；互聯(lián)網(wǎng)時代下，數(shù)據(jù)來源廣泛且結(jié)構(gòu)不同，錯誤的數(shù)據(jù)得出的決策不僅浪費時間，而且毫無意義的，甚至?xí)斐蓢乐氐暮蠊?。所以，要加強對大?shù)據(jù)信息的管理，嚴格監(jiān)控數(shù)據(jù)的來源，以保證數(shù)據(jù)的真實性及可靠性。對大數(shù)據(jù)平臺建立嚴密的安全防護系統(tǒng)，并及時篩查升級系統(tǒng)。平臺數(shù)據(jù)管理人員需教育和培訓(xùn)，提高其對安全隱患數(shù)據(jù)的敏感度。各部門要加強有關(guān)設(shè)施的建設(shè)，定期檢修，避免數(shù)據(jù)外泄、遺失，確保數(shù)據(jù)安全。

（3）智慧交通平臺建設(shè)與創(chuàng)新；第一，要打破交管部門間的信息交流壁壘，在智能交通體系中實現(xiàn)全方位的信息處理；第二，做好數(shù)據(jù)研判，搭建數(shù)據(jù)分析與判斷平臺。在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了一種基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)研判模型，對收集到的有關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合分析，從中抽取出有價值的信息；第三，要讓政府部門和各單位都能進行有效的溝通和信息共享，從而建立起一個數(shù)據(jù)共享的體制，這樣就可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)點，加快數(shù)據(jù)的更新，同時還可以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，從而更好地適應(yīng)交通管理各個部門的工作需要。

4 智慧交通在大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展新方向

4.1 路況信息進行實時監(jiān)測和疏導(dǎo)

在智能交通的管理過程中,有效通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，充分利用采集的數(shù)據(jù),進行深入的分析和有效應(yīng)用，得出相對應(yīng)的路況信息，以此為基礎(chǔ)進行更科學(xué)合理的處理，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效作用，更精準有效地預(yù)測未來的交通狀態(tài)。同時，以相對應(yīng)的預(yù)測結(jié)果為著手點更精準有效的制定處理值相對應(yīng)的疏導(dǎo)方案和應(yīng)急處理預(yù)案等。

4.2 制定個性化的交通服務(wù)

通過對用戶出行習(xí)慣和需求的大數(shù)據(jù)分析，智慧交通系統(tǒng)可以為用戶提供更加個性化的交通服務(wù)。例如，根據(jù)用戶的出行歷史和偏好，為其推薦最佳的出行路線和交通方式，提供定制化的出行建議和提醒等。

4.3 建設(shè)暢通綠波路段

對“綠波帶”的合理使用，能減少停車次數(shù)和堵車頻率，行車更加流暢，能有效地減輕駕駛員面對擁堵產(chǎn)生的負面情緒。當(dāng)前，我國一些省市已經(jīng)試行通過智能化交通管理系統(tǒng)設(shè)置“綠波帶”來緩解交通壓力，例如南昌交管部門，在南昌市多條道路上設(shè)置“綠波帶”后，南昌市的交通擁擠指標有所下降，平均速度有所上升，這也表明綠波帶的設(shè)置能夠有效地緩解交通擁堵。

4.4 車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛技術(shù)的融合

大數(shù)據(jù)技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛技術(shù)的融合發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用。通過車輛之間的互聯(lián)互通和實時數(shù)據(jù)共享，可以實現(xiàn)車輛之間的協(xié)同行駛和自動駕駛，提高道路安全性和通行效率。

4.5 跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)深入到各個行業(yè)領(lǐng)域，其中智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展尤為引人注目。智慧交通系統(tǒng)不僅局限于交通管理，其強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，使得它能夠與其他領(lǐng)域進行跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用。將智慧交通系統(tǒng)與智慧城市相結(jié)合，可以實現(xiàn)城市管理的智能化。通過對城市交通數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，我們可以更有效地調(diào)度公共交通資源，優(yōu)化道路交通流量，從而緩解城市交通擁堵問題。同時，結(jié)合智慧能源領(lǐng)域，我們可以進一步優(yōu)化能源的分配和使用，降低能源的浪費，實現(xiàn)綠色、可持續(xù)的城市發(fā)展。此外，智慧交通系統(tǒng)還可以與環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域進行融合。通過對交通排放數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，我們可以更好地了解和掌握城市的環(huán)境狀況，從而制定出更為有效的環(huán)境保護策略。智慧交通系統(tǒng)的跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用，不僅可以提高城市的管理效率，優(yōu)化資源配置，還可以促進城市的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

未來智慧交通的發(fā)展將更加依賴于大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用拓展。隨著技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，智慧交通將逐漸成為城市發(fā)展的重要支撐和保障力量之一。在未來的發(fā)展中需要進一步加強研究和實踐探索，不斷完善智慧交通的技術(shù)體系和應(yīng)用模式，推動智慧交通的可持續(xù)發(fā)展。