高速公路交通大数据分析及挖掘技术展望

摘要：随着计算机、物联网及传感技术快速发展，高速公路行业积累了海量数据，但针对交通大数据开展的分析及挖掘工作却很少，且未对海量数据中隐藏的有效信息进行充分挖掘。鉴于此，分析了山西省交通行业数据分析及挖掘技术现有基础，并提出了下一步研究方向及典型应用展望。

关键词：大数据;分析及挖掘;交通行业

1    技术背景

21世纪，伴随着信息技术和互联网的爆发式发展，人类进入大数据时代。数据成为国家核心战略资源和社会财富[1]，全球范围内研究发展大数据、运用大数据推动经济发展成为大势所趋。IBM公司研究报告表明，当前各行业数据的分析利用率极低，仅为1%。交通行业数据虽然由于细粒度、连续性及信息丰富等优势具备大数据分析挖掘基础，但也由于数据增长快、覆盖面广、数据深度高、格式不统一、信息孤岛等原因，致使其分析挖掘比例更低。因此，加快交通大数据的清洗、分析挖掘及应用等关键技术攻关，对积极响应国家大数据战略、交通强国战略，促进山西经济转型意义深远。

2    现有基础

2.1    政策保障

山西省通过加快组织建设与政策保障推动大数据技术推进，给予大数据产业系列政策支持，发展潜力指数位居全国前列。2016年，山西省发布《山西省国民经济和社会发展第十三个五年（2016—2020年）规划纲要》和《山西省“十三五”战略性新兴产业发展规划》，明确构建现代综合交通运输体系，推动大数据、云计算等战略性新兴产业在交通运输、环保、国土资源等行业领域应用;2017年，山西省发布《山西省大数据发展规划（2017—2020年）》，力求在大数据战略实施上取得突破，促进全省经济转型发展;2019年，《山西省促进大数据发展应用2019年行动计划》再次明确“推进大数据在交通、旅游等民生领域应用不断深入”;2020年4月，山西省发布《山西省大数据发展应用促进条例》，要求推动经济社会各领域的数字化、网络化、智能化发展。因此，山西省交通大数据产业化发展符合政策导向。

2.2    数据基础

自大数据国家战略实施以来，山西省积极推进山西联通、山西移动、山西电信、百度（阳泉）公司、吕梁军民融合研究院、北斗山西分公司等大数据中心建设，推动浪潮集团、华为公司、新华三通信公司等互联网企业数据中心和云平台项目在山西省落地建设。2019年，山西交通控股集团着力打造了自己的数据中心。

山西省交控集团数据中心的建设使山西省交通大数据分析及挖掘工作成为可能，为深化大数据在交通行业的示范应用奠定了数据基础。

2.3    技术基础

山西省交通科技研发有限公司致力于交通运输行业的科学研究与技术咨询，近五年，交研公司智能装备、智慧交通、交通安全及桥梁与隧道工程等研究院累计承担国家、省部级大数据相关科研项目7项。同时，项目开展过程中形成了由3名博士牵头、10余名硕士为技术骨干的“大数据分析与应用” “数据挖掘” “数据可视化展示”等跨院技术合作团队。

2.4    人才资源

截至2019年底，全国共477所高校本科专业获批，山西省以14所高校的总量位居全国第五，如太原理工大学、山西大学、中北大学等。数据科学与大数据技术专业的设立培养了大批社会急需的具备大数据处理及分析能力的高级复合型人才，为交通行业数据分析及挖掘奠定了人才基础。

3    研究方向

3.1    研究内容

基于交通行业大数据规模大、速度快、多样、价值密度低等特点，建立大数据处理技术体系[2]，并开展存储及融合、分析及挖掘、可视化决策、数据应用等研究工作。

3.1.1    多源异构数据的混合存储及融合技术

交通行业在生产、设计、施工、经营及管理过程中会产生大量异构数据，多源异构数据的统一存储及融合技术是首先要解决的关键问题，也是对交通大数据进行充分挖掘和应用的前提。开展数据存储技术及融合算法研究，并建立适用于交通行业的数据模型，实现异构数据的快速存储及查询、录入数据的统一标准化，是当前交通行业大数据分析工作的重点之一[3]。

3.1.2    基于云计算的数据分析挖掘体系

建立基于云平台的数据分析挖掘体系，提高非向量数据的挖掘能力，开展基于分类、回归分析、Web数据挖掘等方法的数据分析研究[3]，并建立各类型数据挖掘模型，实现各结构类型数据的分析与深入挖掘，进一步提高交通行业大数据的服务价值。

3.1.3    数据的可视化决策

基于新型数据可视化决策技术，将复杂的数据信息以图、表形式直观显示，并动态呈现数据变化趋势，提高管理人员依据数据进行生产经营管理决策的科学性[4]。

3.1.4    提升数据应用水平

积极响应国家大数据发展战略，借助物联网、云计算等技术[5]，切实推进大数据技术在交通产业的应用，打造深度融合数据存储、分析、挖掘、加工處理和应用展示的高度集成平台，从而促使交通行业的信息化管理水平取得全面提升。

3.2    典型应用

基于现有数据开展面向交通运营的数据分析与挖掘技术研究工作，列举几个典型应用：

（1）基于集团业务数据及战略布局，建立集团统一数据标准，通过数据清洗实现不同数据互联互通。基于大数据挖掘技术，建立业务数据模型，充分绘制潜在客户画像，为集团提供针对需求的预测数据进而驱动业务增长。

（2）基于视频监控系统积累的海量数据，开展高速公路视频大数据挖掘分析与应用，构建以交通流大数据为特征的数据处理模型，解决道路拥挤、车辆稽查、交通安全等问题，提升高速公路整体营运管理和服务水平。

（3）交控集团管理运营高速公路超5 000 km，占全省高速公路总里程95%以上，基于高速公路收费系统积累的海量数据，开展高速公路货运/客运情况的大数据分析，预测山西省经济景气情况，助力山西经济转型发展。

（4）基于交控集团在高速公路等重大交通基础设施开展的全过程业务，创新型引入大数据能源管理，在设计规划、施工段、运营等多个阶段通过数据化的能源管理系统实现基础设施建设的安全、绿色、智慧，积极响应国家发展战略。

（5）基于集团在高速公路路面、隧道、桥梁等开展的检测、监测及养护业务，开展病害数据、养护数据的分析与挖掘，为交通基础设施建设和养护提供全方面的决策信息支持，提高服务水平。

（6）紧跟技术前沿，开展面向交通安全等相关领域的数据分析与挖掘技术研究。

4    发展前景

交通大数据分析及挖掘技术研究立足交控集团发展需求，紧抓大数据产业战略发展契机，围绕研发设计、终端制造、平台构建、应用服务等关键环节，改造提升集团传统产业，全面推进技术、产业、产品、市场和管理等创新，优化资源配置，降本增效，提高集团服务质量。

通过交通大数据深度挖掘和广泛应用，提供行业大数据解决方案，形成面向行业应用的自主大数据产品和服务体系，致力于成为山西省大数据龙头企业，带动大数据相关技术、产业、资金、人才等在我省高度集聚，构建形成完整的大数据产业生态集群，促进山西信息产业快速发展。

未来依托企业在大数据领域的知名度，举办大数据国际年会、大数据产业峰会以及国际山西大数据产业博览会等重大活动，吸引华为、高通、中国普天等通信技术企业入驻，以及阿里巴巴和京东等互联网企业建立山西电子商务集群，不断推出大数据应用项目，做强大数据产业，共享市场收益。

[参考文献]

[1] 吴智高.浅谈我国大数据产业发展特征与不足及建议措施[J].科技资讯，2018，16（36）：30-31.

[2] 彭宇，庞景月，刘大同，等.大数据：内涵、技术体系与展望[J].电子测量与仪器学报，2015，29（4）：469-482.

[3] 胡佳.大数据时代的数据分析与挖掘[J].中国新通信，2014（23）：34.

[4] 孙泽鹏.大数据中心建设模式思考[J].中国信息化，2017（7）：68-70.

[5] 邓仲华，刘伟伟，陆颖隽.基于云計算的大数据挖掘内涵及解决方案研究[J].情报理论与实践，2015，38（7）：103-108.

收稿日期：2020-06-02

作者简介：孙贝（1988—），女，河南洛阳人，工学硕士，工程师，研究方向：大数据分析、智能装备成套技术。