大数据背景下智能交通系统发展综述

肖自乾+陈经优+符石

摘要摘要：大数据在智能交通领域有着非常重要意义，智能交通中的大数据应用对交通模式、理念都将产生巨大影响，能较好地解决或缓解交通面临的诸多难题。基于大数据应用，对智能交通系统发展进行了研究。

关键词关键词：智能交通；大数据；智能交通系统

DOIDOI：10.11907/rjdk.162356

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001018203

大数据（Big Data）指“无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产”。大数据具有5V特点（IBM提出）：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）、Veracity（真实性）。

1.2大数据应用现状

物联网、移动互联网等相关产业的迅速发展，数据成倍增长，现有的数据处理模式已不能适应现实需求。据统计， 2014年，中国大数据应用市场规模为80.54亿元，同比增长3.2%，2015年市场规模约增长37.3%，至110.56亿元，预计到2020年，中国大数据应用市场规模将增长至5 019.58亿元[1]。

大数据时代最大意义在于利用大数据及大数据技术创造价值。大数据应用可分为企业应用和政府应用，其关注点有所不同。企业主要应用在医疗、生物技术、金融、零售、电商、农牧业等领域；政府主要应用在交通、天气预报、农牧业、医药卫生、宏观调控和财政支出、社会群体自助及犯罪管理等领域，利用大数据技术提供的全局、准确、高效的数据，政府可以实现精细化管理。以前政府都是使用数据作为管理依据，但由于缺乏高效的数据处理技术和平台，只是完成了数据的堆积，并没有从数据中找出有价值的信息。由于完整性、规范性不足，这些数据没有体现出应有的价值。随着大数据的发展，相关技术已逐渐成熟，政府可通过应用这些技术和平台对数据进行加工，从中找到更有价值的信息。政府对这些信息加以利用，则可以进行更加高效的管理，实现各种资源的精细化配置和宏观调控[2]。

能技术、人机交互技术以及信息网络技术的发展，都为智能家居带来了春天[9]。

随着智能家居技术的不断成熟，人们可通过手机或移动终端经互联网在任何地方对家中电器进行远程控制[10]。智能家居系统还具备安防报警、远程监听等多种功能，智能家居前景不可限量

高新科学技术手段组成的、旨在改善交通状况、缓解交通问题的各种高科技系统统称，相关的高新技术包括信息技术、计算机技术、自动控制技术、通讯技术等。智能交通改善交通状况主要指提高交通运输效率和提高汽车行驶性能，缓解交通问题主要指减少交通事故和降低交通对环境的污染[3]。

2.2智能交通系统发展

智能交通系统（ITS）1994年正式认定为国际术语。在此之前，美国称这类技术或相关研究项目为智能车辆道路系统（IVHS，Intelligent Vehicle Highway System），日本称之为UTMS、VICS ，欧盟则称之为道路交通信息技术（RTI）。国际标准化组织（ISO）为ITS设立的专项称为ISO/TC-204，使用的术语是“TICS（交通运输信息与控制系统）”[3]。

2.2.1美国ITS发展历程

美国在60年代末就已研究开发电子导行系统ERGS（Electronic Route Guidance System）。1989年提出制定IVHS战略计划；1991年和1992年分别提出新一轮的道路交通建设法案（即简称ISTEA的《陆上综合交通运输效率化法案》）和IVHS战略计划；1994，美国把IVHS改名为ITS，形成现在的ITS 研究构架。“ITS 2015-2019 Strategic Plan”是美国在2014年提出的，该计划对美国2015-2019年这5年的智能交通发展指明了方向，汽车的智能化、网联化成为该战略计划的核心，成为美國解决当前一系列交通问题的关键技术手段[4]。

2.2.2日本ITS发展历程

1991年，日本警察厅、建设省、邮电省开始联合开发VICS系统（Vehicle Information and Communication System），1993年完成，1994年在东京试运行获得成功。UTMS21系统是以ITS为基础的综合系统概念，由NPA（National Police Agency）等5个相关部门和机构共同开发。日本在1992至1997年间在全国设置14000台左右，2000年时已扩展到30000台规模[5-6]。UTMS21系统如图1所示。

2.2.3欧洲ITS发展历程

德国、英国、瑞典、法国等国家在80年代初期先后开发相关系统，欧共体经济合作与发展组织（OECD）对这些国家研究的系统进行了调查，认为应用现代信息技术将显著改善道路交通。早期主要有DRIVE计划和PROMETHEUS计划，其中DRIVE计划旨在实现移动无线通信的动态路线导行系统、交通事故自动检测系统等综合性研究。PROMETHEUS计划则在1986年提出，是欧洲EUREKA联合开发项目的一部分[6]。进入21世纪，欧洲在智能交通领域有了新的发展，如CVIS（Cooperative Vehicle Infrastructure Systems）项目，它的目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，该平台可提高交通管理效率，涉及诸多应用层面。Navteq与德国航空航天中心共同开发定位平台，解决交通通信问题。欧洲还有另一PREVENT综合项目，它是欧洲第六届系统项目（the 6th Framework Programmer of the European Commission）的一部分[7]。

2.2.4中国ITS发展历程

1999年，我国成立了全国智能交通系统（ITS）协调指导小组及办公室，同年，全国智能交通运输系统（ITS）专家咨询委员会成立，启动 “九五”科技攻关课题和国家“十五”科技攻关课题。目前我国在智能交通领域已拥有智能公路磁诱导、车辆自动保持车道控制、安全辅助驾驶等自主知识产权成套技术成果。国家ITS中心还承担了一系列相关科研项目及行业标准制定，涉及智能道路、环境感知、智能标识、道路灾害信息等[7]多领域技术研发。

3基于大数据的智能交通系统

3.1智能交通需求与大数据契合

随着城市的迅速发展，交通工具不断增多，交通堵塞、大气污染日益严重，交通事故时有发生，这些都是各大城市亟待解决的问题，建设智能交通系统是改善交通必要的技术手段。智能交通系统面临的主要难题是及时、准确获取交通数据，据此构建出交通数据处理模型，大数据技术能很好地解决这一难题。

智能交通整体框架包括物理感知层、软件应用平台及分析预测及优化管理的应用[8]，如图2所示。

3.2智能交通系统建设面临的问题

（1）交通数据的完善。目前我国交通数据存在几个问题：①数据收集量存在较大差距，较多智能交通设施未部署交通数据感知设备；②收集的数据格式存在差异或不完整，缺乏统一标准；③数据存在孤岛现象，数据来源复杂。

（2）交通数据的整合。目前缺乏完备的网络化交通信息环境，跨区域、大范围的交通数据处理存在困难，这些困难有技术上的，也有与政府部门职能相关的；对文本、图像的检索及分析的关联性、实时性处理还需不断加强；需建立完善的交通数据信息安全体系。

（3）建设高度集中的智能交通控制系统。从日本的UTMS21可以看出，必须建立高度集中的智能交通控制系统，将各交通管理子系统有效衔接，形成一个完善的智能交通系统。

（4）需进一步推进智能交通产业化、市场化发展。目前智能交通领域缺乏有效的市场推进机制，也缺乏相关领域的创新技术，基于大数据的交通信息服务产业链、价值链尚未真正形成。

3.3建设基于大数据的智能交通系统措施

（1）提升城市交通智能化水平，建设完善感知体系[9]。目前我国大多数城市的交通智能化建设处在不断改进完善过程中，车辆动态组网、状态实时获取、环境智能感知、车路信息交互等技术需要进一步突破。要加大交通路网智能化建设投入，形成全路网智能监控体系，实现各类交通、交管、气象、治安反恐、消防部门的信息共享，为大数据分析提供数据基础。

（2）制定交通数据描述规范，整合现有数据资源。数据类型在不断变化、数据内容不断增多，急需制定一套可扩展的数据描述规范。交通数据描述规范建设主要内容是数据交互接口规范的制定，要设计面向多维数据的本体描述框架，全面描述多维语义内容，为跨区域、跨部门的信息交互奠定基础。制定相应的安全制度和规范，加强数据安全保障，尊重和保护部门、组织及个人的机密和隐私不受侵犯。对现有的交通数据进行整合，建立综合性立体交通信息体系，形成智能交通数据资源共享平台，提升交通数据资源的整体服务能力，为后续智能交通系统建设提供数据支撑。

（3）創新交通大数据分析应用，建立新一代智能交通信息服务系统，实现高效集中控制管理。通过应用分布式智能全文检索技术、基于图像识别的检索技术、关联网络可视化分析等技术，有效缩短系统响应时间、提高系统性能、满足用户业务需求；找出隐藏在大数据中的关联性信息，在不同信息之间建立公共元素和联系。建立高度集中的交通控制系统，将大数据、云计算、智能终端等新技术应用于交通管理子系统，统一协调与管理，实现高效联动的交通管理机制。

（4）加快交通信息服务产业化进程。进一步完善智能交通技术创新体系，联合智能交通科技产业创新联盟平台、企业、高等院校，进行技术攻关创新，并将科研成果及时转化；利用国际先进的科学技术，积极开展相关领域的国际合作。

参考文献：

[1]2016年中国大数据行业发展趋势及市场规模预测[EB/OL].http：//www.chyxx.com.

[2]鲍忠铁.大数据行业发展现状、未来前景深度分析与思考 [EB/OL].http：//www.cehuajie.cn

[3]智慧城市系列之智能交通系统[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.

[4]ITS 2015-2019 Strategic Plan[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.