基于北斗的运输信息化大数据系统工程

● 文|中国交通通信信息中心 林榕 李涛 牛文江 王洵 李晶

基于北斗的运输信息化大数据系统工程

● 文|中国交通通信信息中心 林榕 李涛 牛文江 王洵 李晶

一、引言

道路运输行业信息化发展肩负着提高政府工作效率、转变政府职能以及推动社会信息化的重要使命。在“互联网+”大潮的带动下，我国信息化进入全面高速发展阶段，大数据、云计算等现代信息化技术已经逐步引入交通运输行业，并为产业发展提供有力的技术保障。由我国自主研发、独立运行的北斗卫星导航系统，在交通运输行业得到广泛应用，已经成为我国卫星导航领域的时空基准。基于以上基础，建设基于北斗的运输信息化大数据系统工程对于提升行业主管部门服务能力、促进政府转型、规范道路运输经营行为、提升行业服务水平、保障道路运输安全、加强应急处置能力等方面都有十分重要的意义。

二、道路运输信息化的发展历程

伴随着我国改革开放近40年的发展步伐，交通运输信息化的发展经历了从无到有、从单机事务处理到基于大数据和云计算技术的网络信息化发展，现已进入基于大数据的智慧交通新阶段。

20世纪70至90年代初是我国交通运输信息化发展的起步阶段，交通信息化技术主要应用在运输计划编制、工程计算等方面。受限于国外计算机的封锁和计算机国产化发展现状，当时我国交通运输信息化经历了艰难的起步。20世纪90年代至21世纪初是交通运输信息化探索与互联网化的发展阶段。在此期间，我国交通运输信息技术逐步渗透到运输生产内各环节，初步开展了运输业务系统信息化，并向大型应用系统开发方向发展。21世纪初至21世纪10年代是交通运输信息化综合集成的发展阶段。交通部采取一系列政策措施，从宏观上保证信息化建设顺利进行。成立“交通部信息化领导小组”，出台了《交通信息化“十五”发展规划》等交通信息化相关的多项规划和方案。随着网络技术的发展成熟和先进信息化技术的推广应用，交通信息化更加侧重于跨业务领域、跨地区的整合与综合集成。21世纪10年代至今，交通运输信息化发展迎来基于大数据和云计算的“互联网+”时代。在这个信息化高速发展的背景下，云计算、大数据和大量的移动应用引入交通运输行业，促使交通运输进入全面互联互通的发展新阶段。

大数据时代的到来使得政府和企业都已经认识到“得数据者得天下”，未来手中握有数据将不啻于站在金矿上。基于数据交易能产生良好的效益，基于数据挖掘将诞生许多新的管理服务和商业模式。对采集的海量原始数据进行挖掘和分析，还需要通过成百上千个项目的支撑，需要使用物联网、移动互联、大数据、云计算等高精尖技术，实现海量数据的储存、管理和应用。这也正是交通运输信息化发展的重要契机。

三、道路运输信息化的发展现状

当前，交通运输部已经构建了基于北斗导航卫星、海事卫星、高分遥感卫星等在内的交通运输信息化生态网络，如图1所示。这是一个集路、海、空天地一体化的交通运输信息网络，可以完成公共交通信息化管理、交通应急指挥、公众导航、客运管理、物流管理等各类信息化管理和应用研发工作。

图1 天地一体化交通运输信息网络

卫星导航已经大量应用于道路交通中,正向深度应用发展。现已建成的基于北斗的卫星导航应用包括车联网、智能公路、交通物流和下一代交通工具等方面。行业覆盖到客运、货运、维修、驾培、执法、安全等各业务领域。通过对交通运输信息化的建设，可以应用卫星导航来建设安全、可靠、环境友好的道路交通新生态，提高交通的能效和流动性，减少拥堵、能源消耗和碳排放。

在交通运输信息化的生态系统中，由北斗卫星等定位系统确定的终端位置信息，通过广域增强系统，形成泛在精确的应用定位信息，并按照设计传送到交通运输信息化位置服务平台。服务平台结合导航电子地图和各类交通相关的专题数据，向用户提供精准的位置服务。广大用户通过基于北斗的各类感知系统终端，智能感知和上报终端需要采集的信息，通过云计算和大数据分析，获得平台提供的各类信息化服务。交通运输信息化生态系统的数据流图如图2所示。

图2 交通运输信息化生态系统数据流图

中国交通通信信息中心通过建设全国重点营运车辆联网联控系统、道路货运车辆公共监管与服务平台和全国道路运政系统等信息化系统，已完成对社会商用车辆的多项管理与服务改进。首先是实现各类商用车的人、车、户档案管理功能日臻完善。其次是进一步完善许可受理和查询等系统功能。第三是实现了交通信息化各类业务办理可跟踪、可追溯的流程化管理。第四是对营运车辆的动态监管成为常态，安全监管能力得到大幅提升。第五是车载视频设备已被普遍应用，人脸识别、RFID等车联网核心技术已逐步应用到业务管理当中。

中国交通通信信息中心受交通运输部委托，于2010年4月建设并运维全国重点营运车辆联网联控系统。通过联网联控系统建设，实现了各级营运车辆监管平台的互联互通，以及全国营运车辆动态数据的资源汇聚。目前，全国入网车辆总数超过420万辆，日均上线车辆超过100万辆。“两客一危”车辆入网在 70万辆以上，为行业安全监管提供了有效手段，为信息化引领行业发展奠定了基础。联网联控平台的一个重要功能是完成交通信息数据的汇聚和交换。平台通过位置判断，能够实现向各省转发入境车辆的位置信息等数据，有效支撑了各省对入境车辆的安全监管和交通服务。

如图3所示，通过对营运车辆的运行时段数据分析可以看到，凌晨2:00至5:00，由于客运车辆停车休息，班线客车和旅游包车实时在线数量都明显下降，但是并没有出现剧降的曲线。这应该是仍有部分车辆没有很好的落实夜间停车休息的制度。

图3 营运车辆运行时段数据分析

道路交通运输行业的流动性是最大的特点，一个省的运管系统，如果没有其它省份的交通数据支持，无法很好的提供综合交通信息服务。通过对重载货车全年经营区域的分析，可以得出道路货运车辆中平均在省内运输的车辆占47%，异地运营的车辆占9%，跨省运输车辆占44%，货运车辆月平均单车跨省运输的次数为17次。由此可知，构建全国有效协同的道路运输系统，建设完善的道路交通信息共享体系十分必要。

疲劳驾驶是导致群死群伤等恶性交通事故的重要原因。如图4所示，通过对营运车辆疲劳驾驶发生时段的数据分析可知，疲劳驾驶主要集中在每天凌晨1点至7点，凌晨3点达到最高峰为13.3%。跨省运行的车辆日夜兼程行驶较为普遍，疲劳驾驶隐患严重。

图4 疲劳驾驶情况统计图

十次事故九次快，超速驾驶一直是引发交通事故的重大诱因。货运平台根据道路限速情况对车辆的超速行为进行了统计，如图5所示。

货车的超速行为主要集中在每天的13点至18点之间。同时根据数据可知，分段限速报警的比率比车辆终端上报的超速报警率高约3倍。

图5 货运车辆超速统计图

通过对70万辆重载货车一年的运行数据抽样可得出，重载货运车辆日均行驶里程的统计为，100km以下的车辆所占比重最大，占48.53%。100～500km的车辆占44.64%，500～800km的车辆占5.44%，800～1000km的车辆占0.91%，1000km以上的车辆占0.46%。也就是载重货车日均行驶里程在100km以内的和100km以上的货运车辆各占一半。如图6所示，通过对这些车辆在每天的4个6小时时间段的行驶车辆比例统计可以看出，货车每天四个主要时段的行驶车辆较为平均，分别为61.5%、78.9%、74.8%、62.3%。相对来说6点至18点所占比重稍大一些，货车不分昼夜行驶的特性十分显著。

从2014年2月开始，平台运维团队利用联网联控系统营运车辆的定位数据，组织地图测绘公司积累并绘制了全国营运车辆运输路网专题数据地图。

图6 货运车辆全天运行时段统计图

四、道路运输信息化发展遇到的问题

近年来随着“互联网+”和新一代信息技术的发展，我国道路交通运输信息化也在以前所未有的速度高速发展。但也遇到区域发展不均衡、标准不统一、服务能力不足等问题。首先是信息化建设区域发展不均衡，各自为政，制约了管理业务的协同应用。当前在基于大数据的道路运输信息化方面尚缺乏权威性和系统性的统筹规划组织。各地运管机构组织形式和管理程序存在差异，地方政府对运政管理存在本地化要求。其次是标准规范修订滞后，且难以执行到位。各类相关标准的标准制修订存在滞后，难以满足信息化发展的需要。不同管理部门的标准规范缺乏统筹，一致性、关联性不强。部分标准出台后，推广和执行性差，难以落实。第三是现有系统服务功能仍然不足。现有的道路运输信息化系统侧重监管，服务功能仍然不足，无法满足管理转型升级的需要。同时对于大型信息化系统的运营维护需要持续投入大量专项经费，这部分运维费用的投入往往被低估。

五、道路运输信息化系统工程建设的建议

为了解决如上问题，中国交通通信信息中心将着力构建统一的基于北斗的运输信息化大数据系统工程。构建本系统将有助于中国交通通信信息中心强化多方面的管理和能力。

首先是加强顶层设计，提高统筹规范管理能力。达到全国道路运输管理工作规范化、标准化，提高道路运输管理水平，提升交通信息化管理部门的工作效率、决策质量、调控能力。

其次是提高业务协同能力，形成发展合力。实现跨地区、跨部门间的信息资源共享和业务协同，提升道路运政业务跨区域、跨部门业务协同办理能力，从根本上解决跨区域执法及相关业务办理难的问题。

再次是提高综合服务能力，促进管理转型。强化各种运输方式高效衔接，为行业运政业务办理，社会公众基础信息查询、投诉监督等手段，提升道路运输管理服务水平。

最后是提高信息共享能力，推动征信体系建设。实现全国范围内道路运输行业基础数据的共享与交换，形成信用信息数据采集、整合的规模效益。

系统还将完成交通行业大数据平台的架构设计。将交通运输行业管理的过程数据、车辆静态数据、动态数据统一存储于大数据平台中，做到管理信息的全流程记录，并通过引入大数据架构和云计算技术，使得运输信息化大数据的系统工程具备大数据的基因，通过云计算系统获取的分析结果实现辅助决策。为此根据现有规划，需要按照“先联后统再提升，边联边用出成果”的系统推进思路，将整体工作推进将分为“整合”、“服务”、“协同”三个步骤。即实现道路信息化基础数据（包括：各省、部级、部际数据）在部级道路运输行业数据中心的整合；实现部级道路运输行业数据中心为全国各级道路运输管理机构、行业从业者、社会公众提供全方位的信息服务；以部级数据交换平台为中心实现部分省、跨省道路运输行业管理业务的协同办理。

六、结束语

构建基于北斗的运输信息化大数据系统工程，将有助于交通运输信息化与时俱进的快速发展，既符合国家建设北斗系统和推动北斗产业化的发展战略目标，也为现代交通运输业的科学发展提供了重要的发展基础和契机，伴随着北斗系统建设和交通运输行业示范应用的陆续实施，实现交通运输信息化的跨越式发展，在交通运输行业中发挥更大的作用。

国家863项目基金（2013AA122403）