大數據在公共交通中的應用

摘要：及時、高效、準確的交通數據獲取是分析交通管理機制，構建合理城市交通管理體系的前提，而這一難題可以通過大數據管理得到解決。美國、英國和我國的深圳對大數據在交通管理中的應用進行了實踐與探索。通過大數據進行公共交通管理將面臨著如何開放公共交通數據、如何保護個人隱私、如何進行交通數據的存取等問題，可通過注意保護個人私密信息、提高交通數據存取的多樣性、提高交通數據質量等途徑去解決。

關鍵詞：大數據智能交通公共交通數據存取

中圖分類號：G250.7 文獻標識碼：Ａ 文章編號：1003-69３８（２０12）０6－0022-07

近年來，各國日益關注“大數據”，力圖通過擴大其在國內的應用范圍，進一步釋放數據所蘊含的潛在價值。2012年3月29日，奧巴馬政府公布“大數據研發計劃”，旨在改進現有人們從海量和復雜的數據中獲取知識的能力，從而加速美國在科學與工程領域發明的步伐，增強國家安全，轉變現有的教學和學習方式［1］。我國學屆亦于2012年7月22日在北京大學舉行“首屆中國大數據應用論壇”，主要議題包括大數據的發展趨勢、不同場景的大數據應用、云計算與大數據、大數據與商業智能等［2］，旨在共同討論大數據的應用價值。同時，交通擁堵、交通污染日益嚴重，交通事故頻繁發生，這些都是各大城市亟待解決的問題，科學分析交通管理體系成為改善城市交通的關鍵所在。為此，及時、高效、準確獲取交通數據是分析交通管理機制，構建合理城市交通管理體系的前提，而這一難題可以通過大數據管理得到解決。

1大數據概述

1.1大數據的概念

世界各地應用大數據解決問題的范圍廣泛，既有形成“智能電網”來促進輸電網絡現代化，也有諸如沃爾瑪這樣的企業形成庫存管理系統來解決運營問題。整體看來，云時代的到來促進了大數據的廣泛應用：在天文學領域，大型望遠鏡和先進的光探測器促使宇宙界的數據快速增加，天文學研究人員由此能在幾分鐘內從大數據中提取相關內容，以鑒定所有的類星體［6］；在生物醫學領域，生物醫學的大數據有助于促進智能健康服務系統的形成［7］。在氣候學領域，一家名為氣候公司（ClimateCorporation）的企業將大數據、氣候學、農業經濟學相結合，通過產生與天氣相關的大數據來保護農業［8］。大數據除應用以上多科學研究領域外，現已擴展到公共問題領域，例如交通管理和控制。世界各地政府也都紛紛將交通運輸數據由紙質型轉向數字方式儲存，建立智能交通系統，查看交通流量計數并依據車輛行程和路況擁擠程度進行電子收費，從而對交通堵塞和交通污染排放進行隱形控制。

2大數據管理與智能交通

2.1大數據：改變傳統公共交通管理的路徑

社會經濟的快速發展促使城市機動車輛的數量大幅增加，城鎮化的加速打破了城市道路系統的均衡狀態，傳統的交通管理信息系統難以滿足當前復雜的交通需求，交通堵塞成為棘手問題。而長尾理論①告訴我們，大數據將海量數據聚合在一起，將離散的數據需求聚合能形成數據長尾，從而滿足傳統中難以實現的需求，例如交通需求。即：個體對某一交通路段的特定信息需求，盡管人數不多、份額較少，但聚合效應加長了數據的長尾，這些個體的需求數據會在數據的長尾下形成龐大的需求市場，為滿足人群的需求以及個性化服務奠定了數據基礎?？梢?，用大數據管理交通是交通管理模式的變革，與此同時也變革了公共交通市場管理的整個內涵，阻礙傳統交通的瓶頸可通過大數據解決。其原因在于：

第一，大數據可以跨越行政區域的限制。行政區域的劃分是國家為了有效統治和管理，而將一個國家劃分不同行政區域。這個劃分在促進各個行政區域自治的同時，也導致各個地方政府追求各自轄區利益的最大化，而對地方政府之間邊界區的公共交通基礎設施建設、過境交通線路等漠不關心。交通大數據的虛擬性，有利于其信息跨越區域管理，只要多方共同遵照相關的信息共享原則，就能在已有的行政區域下解決跨域管理問題。

第二，大數據具有信息集成優勢和組合效率。我國大部分城市的各類交通運輸管理主體分散在不同主管部門，呈現出條塊分割的現象。這種分散造成公共交通管理的碎片化，如交通信息分散、信息內容單一等問題。大數據有助于建立綜合性立體的交通信息體系，將用戶可能利用的各種交通數據納入系統，構建公共交通信息集成利用模式，發揮整體性交通功能，通過在大數據中進行集成檢索、利用和分析來提取相關信息，滿足各種交通需求，以解決實時交通障礙。

第三，大數據能較好的配置公共交通信息資源。傳統的交通部門權責界定未厘清，專業分工的細化也促使公共交通管理部門職能重疊，因而在運營上浪費大量人力、物力。大數據能輔助人們制定出較好的統籌與協調解決方案，在各個交通部門之間合理配置交通職能，針對有關道路問題進行合理信息資源配置。

第四，大數據能促進公共交通均衡性發展。用傳統的思維來改善交通擁堵，一般是加大基礎設施投入，即加寬道路、增加道路里程來提高交通通行能力，但這種做法又會受到土地資源的限制，而且這種解決模式不利于交通發展、城市空間發展以及土地利用發展這三者之間的整合。大數據解決方案則將技術決定論與制度理論相結合，將信息技術應用于公共交通，從制度層面提高信息資本利用率，減少對諸如土地等外部資源的依賴。

2.2大數據在解決公共交通問題上的優勢

2.2.1提高交通運轉效率

公共交通的改善所涉及工程量較大，而大數據的大體積特性有助于解決這種困境。在大數據中，隨著數據庫攝入更多數據，所消耗的計算工作量則遞減。換言之，在對公共交通的車輛進行配置過程中，配置成本會隨著大數據的聚合而減小。這種高效配置能提高車輛的有效路段里程，進而提高交通運輸效率，例如，根據美國洛杉磯研究所的研究，在車輛運營效率增加的情況下，減少46%～84%的車輛運輸就可以提供相同或更好的運輸服務［9］。倫敦市利用大數據來減少交通擁堵時間，提高運轉效率。當車輛即將進入擁堵地段，傳感器可告知駕駛員最佳解決方案，例如幫助駕駛者15分鐘內找到免費停車位，這大大減少了行車的經濟成本。

2.2.2有利于促進交通的智能化管理

大數據的實時性，使處于靜態閑置的數據一旦被處理和需要利用時，即刻可被智能化利用，面向用戶的智能軟件應用程序還可以將那些浩瀚數字轉換成可理解的圖形化界面。公共交通的智能化管理表現在：一旦某個路段發生問題，能立刻從大數據中調出有用信息，確保交通的連貫性和持續性；另一方面，大數據具有較高預測能力，可降低誤報和漏報的概率，可隨時針對公共交通的動態性給予實時監控。因此，在駕駛者無法預知交通的擁堵可能性時，大數據亦可幫助用戶預先了解。例如，在駕駛者出發前，大數據管理系統會依據前方路線中導致交通擁堵的天氣因素，判斷避開擁堵的備用路線，并通過智能手機告知駕駛者［9］。

2.2.3節約資金

交通運輸是美國僅次于房屋的第二大消費成本，美國司機一年只有4%的時間在開車，但卻要每年為車輛支付8000美元［9］。在智能交通管理下，盡管引入處理大數據的超級計算機需要耗費一定資金，每年對其的維護也需耗費一定財力，但是從長遠來看，其經濟效益更大。如在新澤西州引入大數據處理交通堵塞問題之前，其主要依賴交通攝錄機和耗資2萬美元的路邊傳感器，但這些信息僅覆蓋整個州道路的5%。引入INRIX大數據管理系統①之后，盡管新澤西州每年耗費在INRIX系統上約45萬美元，但其覆蓋面更廣，信息準確性更高，而且給人們減少的時間成本都是無法計量的［10］。為解決交通問題，過去城市至少要投資數百萬資金來升級公路基礎設施，如擴闊道路和興建更多停車場等等，受制于資金限制很多城市就難以解決這一民生問題。用大數據管理系統解決交通擁堵，不僅可以降低管理成本、提高功效，而且還有益于城市交通管理的規范化。

2.2.4適于海量數據處理

大數據的智能交通管理系統特別適于處理大型數據，該系統的設計是基于云計算、云管理和云操作系統的，因此不僅能滿足海量數據處理和實時分析的要求，還能24小時覆蓋所有網絡，對交通堵塞檢測和報警可跨區域信息共享。這種數據處理能力是突破交通問題瓶頸的動力。目前，IBM正計劃創建預測交通的智能管理系統，分析相關信息并提出回應事故和其他異?，F象的最佳解決方案。

現今，人們已經具備了利用大數據管理系統的基礎。在硬件上，移動手機和無線設備的迅速擴張有助于諸如INRIX這樣的大數據系統更方便地開發、儲存和分析數據；在軟件上，一些針對交通問題的應用程序得到較高認可，如谷歌Android平臺的地圖應用程序就得到5000萬的下載量。此外，許多政府、企業、高校針對大數據在交通領域的應用研究也提供了指引作用，例如，IBM研究中心與加利福尼亞州運輸部以及加利福尼亞大學伯克利分校的加州創新運輸中心（CCIT）針對交通的大數據管理這一主題進行合作，旨在預測上班族的交通條件；像谷歌、蘋果和超級技術的企業也使用大數據來解決交通問題。

2.3應用大數據解決交通問題的基礎

2.3.1高速連接

在“大數據”時代，人、設備之間都依靠數字網絡進行連接，數據是推動全球經濟和促進創新的重要動力。在交通領域，公共交通數據的獲取途徑有兩種：免費連接WIFI、付費連接蜂窩數據。獲取數據的途徑是，通過車輛連通互聯網來上傳數據或下載數據，或是車輛與車輛之間進行數據共享。這些都有賴于整個地區網絡速度的提升，以提高數據的傳送速度，減少所有車輛的寬帶費用。還有一種可能的解決方案是，在每輛車內置WIFI以便車輛之間可以共享數據，每輛車也可以從電視廣播中獲取數據。

2.3.2大數據管理

大數據管理系統是一種操縱和管理大數據的數據庫大型軟件，用于建立、使用和維護該數據庫，它對數據庫進行統一的管理和控制，以保證數據庫的安全性和完整性，它可使多個應用程序和用戶用不同的方法在同時或不同時刻去訪問數據庫。但僅依靠技術是難以解決帶來高效益的。需要通過高效的管理，使該管理系統可連續、實時地采集相關數據，將這些數據整合在大數據管理系統中，以便進行科學分析，并及時將智能分析后的用戶個性化需求結果轉交用戶，使用戶、交通線路以及擁堵影響因素有機聚合為相互關聯的、物聯化與智能化的交通運輸體系。

2.3.3開放數據

維基百科指出“開放數據具有這樣一種思想：對任何人來說，他們都能如自己所愿那樣免費使用和再次發布某些數據，而不用受版權、專利或其它控制機制的限制?！保?1］開放數據所提倡的是一種積極的信息公開理念，可公開的數據必須公開，以使其發揮更大的作用。只有將與交通相關的所有信息進行公開，才有助于大數據管理系統科學的分析問題，提供被分析的數據越多越及時，所做出的結論就可能越精確。若沒有與交通相關的大量公共信息的公開，大數據管理將是無源之水。

3利用大數據解決交通問題的實踐與相關問題

3.1國內外相關實踐

美國與英國是利用大數據管理交通較早與有代表性的國家，我國深圳也在探索中。

3.1.1美國的智能交通管理

美國許多州都積極運用大數據管理理念，以實現智能交通管理目標［12］，其主要應用有：

①應用大數據減小交通堵塞。美國新澤西州安裝了INRIX計算機系統，可對手機和GPS信號進行分析，因為它們是最有前途的數據源，可以保持較高的準確性。新澤西州將它們分析之后，轉化為一張完整的道路交通狀況地圖，并在地圖上以不同顏色標示各個路段的運行現狀，以確定造成交通堵塞的地點。例如，如果某個位置變成紅色的“蛇形”和黑色的線條，這就意味著這一段交通已停歇。

②應用大數據處理惡劣天氣的道路狀況。美國俄亥俄州運輸部（ODOT）充分利用INRIX的云計算分析以及所提供的交通信息，幫助俄亥俄州利用大型數據，從而實現在暴風雪淹沒了其400多個關鍵路線后，在三個小時內實現清理道路狀況的目標。為了盡快將交通恢復至正常狀況，ODOT使用來自氣象信息站和INRIX交通高速數據的信息，以評估對全州關鍵路線的道路進行清理所要耗費的時間，從而提高處理道路狀況的效率。這種大數據應用，減少了冬季連環撞車事故發生概率，通過提高公共安全來確保商業正常運行和日常生活有序。

③應用大數據評估路況。美國俄亥俄州運輸部（ODOT）計劃使用INRIX交通的高速數據和分析，以評估出關鍵路段的行駛可靠性。此外，為了能從高速公路改善工程中最大受益，ODOT通過INRIX確定哪些路段的行駛速度低于最高限制速度，以評估出公路改善的實施戰略和須改善的路段位置。

④定位擁擠路段。波士頓城市計劃推出名為“StreetBump（路拱）”的手機應用程序，該程序可以利用類似于重力系統的原理來確定城市道路中的擁擠路段。重力系統原理指的是，當智能手機屏幕處于傾斜時，通過重力來轉換智能手機的方向。而與該原理有所差別的是，這款應用程序能通過檢測手機中的加速度計的微小變化來確定不同路段的擁擠程度。這個應用為路段改善指明了方向，因為過去波士頓為改善路段花費大量資金，例如，波士頓城市每年除了投入8萬美元來開發減速帶之外，還花費約20萬美元來使用傳統技術測量整個波士頓道路系統。

3.1.2英國的“智能城市”

英國除了投入1億英鎊在10個城區創建100Mb/s的全市網絡之外，還投入5000萬英鎊用于改善其他10個城市的互聯網接入，目的在于開展“連接城市”項目，以使用大數據減少交通堵塞［13］。具體講來，其原理就是以大數據的不間斷分析為基礎，利用超高速連接和強健的數據管理，將各城市之間互相連接起來，從而實現更好地控制市區城市的目標?！斑B接城市”能通過大數據推進各個部門對基礎設施的高度共享，并能更便捷地實現跨部門合作，從而完善交通和道路系統。在教育方面，倫敦教育信息資源管理局（LGfL）已經將2500所學校連接至高速光纖網絡，從而徹底改變了首都的教育。

此外，在舉辦奧運會期間，英國政府也利用免費INRIX應用軟件和在線服務確保交通順暢。INRIX的大數據實時路況平臺為消費者提供了一些有用的應用程序，使用戶能了解何處正在擁堵，從而以選擇出行的最佳模式。這些程序包括：

（1）INRIX交通（包含iPhone、Android系統、WindowsPhone和黑莓的不同版本）。INRIX交通是一個免費的軟件，該軟件在同行業中排名第一，這與其較強實用性、便利性有關。這個軟件能根據所有駕車人的數據，幫助用戶確定速度最快的路線，避免出現不必要的延誤。此外，那些使用iPhone版本的INRIX交通的用戶只需點擊兩次，就可通過文本或電子郵件將實際抵達時間告知正在路上的同伴，從而能準時他們會和，以減少時間成本損耗。

（2）INRIX旅行收音機。英國駕駛者大多通過商業廣播電臺報告獲取實時交通情況，但這些信息并不能滿足各個車主的個性交通信息需求。然而，INRIX旅行收音機能為用戶提供按需獲取整個運輸24/7模式①的實時行程狀況，這些運輸涵蓋公路、鐵路、海運、空運等領域。此外，INRIX旅行收音機亦會對全國范圍內的最新旅游情況進行實時更新，以保證數據準確性、及時性。對于用戶而言，其只需通過下載INRIX旅行收音機應用程序，就可在線收聽當前交通狀況。

3.1.3深圳的智能交通

深圳是我國較早設立智能交通中心的城市，該市針對交通運輸問題進行了信息化建設。在智能交通方面，深圳于2000年設立智能交通指揮中心，該中心依托包括智能交通信號控制、閉路電視監控、智能交通違章管理等多個系統的交通管理網絡，成為集信息、監控、指揮于一身的交通管理中樞［14］。在交通信息化方面，智能交通指揮中心以及智能交通處是負責交通運輸信息化建設工作的部門，對全市智能交通進行整體統籌，匯總城市交通信息并加強這些信息的共享，實現公共交通的動態化管理。此外，為了推進全市智能交通的發展，包括8家企業的發起單位于2007年成立了深圳市智能交通行業協會，該協會旨在為智能交通行業建立良好溝通發展平臺。

智能交通指揮中心的信息采集渠道包括兩種：一種利用公共交通基礎設施，諸如監控交通狀況的閉路電視監控以及各種車輛檢測器；另一種是人為補充，諸如110交通報警信息以及路面民警、市民所反饋的交通信息。為了對交通信息整合并共享，深圳市于2010年開始投資10億元運行“智能交通1+6”項目，“1”即指構建一個資源共享平臺，將整合交通、交警、規劃等各部門各方面交通運輸信息；“6”指依靠這個平臺為交通的如下信息服務提供支撐：交通監測信息、交通管理信息、道路交通調控信息、公共出行信息、交通指揮應急信息、交通管理決策信息。此外，為了更好利用大數據，深圳市近年來也開始加快綜合交通運行指揮中心的分中心建設，力圖能聚合更多公共交通的海量數據，以多種方式實現交通信息共享，為深圳“智慧交通城市”提供支持。

3.2利用大數據進行交通管理帶來的問題

3.2.1如何開放公共交通數據

智能交通的最大驅動力是開放數據，然而在國外的公共交通領域，大多城市是在私人數據庫中管理它們的交通和運輸數據，且僅由市政工作人員監視系統性能以及實施改善措施［15］。這種對數據進行的封閉式管理不會促進信息的增值，要使交通數據真正產生價值，唯一的方法就是對其進行開放，因為開放數據對政府、企業和公民都有益處，既能為政府提高公信力和合法性，也能為企業帶來商業利益，還有助于公民參與決策制定。因此，要使交通數據不至于閑置，數據的開放方式成為關鍵所在。

3.2.2 個人隱私問題

數據是信息產品的基礎，數據能產生新的應用程序和信息服務，從而帶來商業利益和社會效益。但大數據也導致了數據泛濫，這種泛濫催生出個人隱私的憂慮。在過去，個人信息可以通過匿名化、密鑰編碼等手段來得到保護。但如今，大數據擴大了信息范圍，加快了信息傳遞和共享速度，若不加以嚴格控制，其所含的商業信息或私密信息就可能泄露，例如個人所在位置、個人出行習慣以及用戶最喜歡的主路線等。一旦個人察覺到這些私密信息有泄露，就會抵制大數據管理系統的廣泛應用。

3.3.3 交通數據的存取方式

各地機構都具有交通數據并能被大數據管理系統應用，但很多車輛計數（計算交通車輛數目）的數據都以靜態格式（如PDF）存儲，使得系統所具備的計數特性無法被除人之外的事物進行檢索，這種傳統“人對物”的互聯網連接方式不符合物聯網的“物對物”特性。交通數據的物聯化是通過智能手機、傳感器和機載車輛等硬件，不間斷收集、通信和處理諸如交通條件、天氣狀況等移動數據。

4創建我國基于大數據的智能交通建議

4.1廣泛開放公共交通數據

盡管大數據包含較大容量信息，但是其利用率卻不高，例如，交通部門可能擁有各種所需信息，但并不總是知道以何種正確方式來篩選它。通過開放交通數據，有助于形成良好的公私伙伴關系，促使交通主管部門利用私營機構的專業信息技術知識，通過專業開發人員以及第三方應用程序開發者來完善交通信息服務，根據具體人群需求來定制個性交通服務。因此，為了更大程度開放交通數據，交通主管部門應建立諸如TransportationInformationGroup［16］的開放交通運輸數據的門戶網站，盡可能以XML、Text/CSV、KML/KMZ、Feeds、XLS等多種格式開放交通運輸數據，提高機器可讀性；同時，在門戶網站上配備數據挖掘和抽取工具，促進用戶根據個人喜歡來獲取數據。此外，政府應在闡明數據開放原則、知識產權規則的前提下，制定促進交通數據共享的獎勵措施，推動交通信息的開放和整合。如此，這種公私部門之間的合作機制有利于形成雙贏局面，即開發人員可以在信息領域數占據利潤豐厚的市場份額，城市則挖掘出大量創造力，加速城市化發展進程。

4.2保護個人私密信息

為避免個人私密信息非法泄露，政府應制定一部完整的數據隱私法，對個人數據的定義、數據可發布范圍、數據發布的基本原則、數據可利用的范疇等方面進行規范。交通主管部門在遵守這部法律的基礎上，進一步細化可發布的交通信息，并開展數據隱私、安全的教育項目，加大用戶對隱私規則的了解。除了加大法律監管之外，為了防止數據的過度開發和過度保護，交通主管把握的主要原則是：數據的商業性開發、公益性利用能夠與個人隱私權之間相平衡，政府在賦予企業更大程度利用數據和獲得潛在商業利潤的同時，要減少公民對個人隱私和數據安全的擔憂。落實這一原則的一種可行模式是：交通主管部門將數據的開發決定權交給個人，由當事人決定對這些個人數據進行開發利用或開放限制；數據開發商則由主動向消費者提供信息服務的“推”模式，逆轉為在得到當事人授權同意的前提下，根據消費者的個性化信息需求而被動提供信息服務的“拉”模式。

4.3提高交通數據存取的多樣性

交通部門應加快交通信息的數字化步伐，并積極以動態方式提供存取，從而減少往交通數據中心插入數據所花的人力和時間。因此，為了滿足用戶的特定數據結構要求，交通部門必須聚合各種交通數據，一方面要重視數字化交通數據，另一方面要對重要核心交通數據進行紙質保存，這樣可以通過資源共享的方式來豐富整個智能交通的數據長尾。此外，為了真正實現公共交通的智能化，可以加大交通數據中心的自動化程度，讓用戶能自動收發交通數據。

4.4提高交通數據質量

不同交通機構會使用不同數據格式，而且數據的完整性和質量各有不同。因此，為了提供數據質量，必須在以下幾方面進行改進：第一，交通數據中心要確定一個數據質量標準，確保以透明的信息發布環境來呈現原始數據，提高數據的精確性、完整性、客觀性，減少用戶對數據的懷疑和憂慮。第二，交通數據中心要形成一套嚴格的數據質量控制流程，以內部檢查和外部評估相結合的方式進行信息管理，即數據中心要檢查所采集的數據是否關乎交通機構職能行駛和公共利益的實現，而對于涉及隱私、安全的交通數據，則交由外部同行專家來進行評審。第三，數據的發布要形成良好用戶反饋機制。用戶要被賦予維護數據質量的權力，使其能要求信息發布機構對錯誤的信息進行更正，而且如果用戶的回應沒有得到及時反饋或反饋結果不如人意，用戶可以進行投訴。交通部門要具有較高數據質量意識，傾聽用戶的數據需求，對數據進行及時更新，確保這些數據對于用戶而言有用。如果政府在數據采集和處理方面處于劣勢的話，政府也可以進行公共服務市場化，將這項服務外包給數據提供商，自身只起著數據質量評估的角色。

5結語

在當前大數據時代，數據充斥所帶來的影響遠遠超出了企業領域，其不僅能帶來商業價值，亦能產生社會價值。隨著信息通訊技術的發展，交通運輸從數據貧乏的困境轉向數據豐富的環境，而面對眾多的交通數據，如何從中根據用戶需求提取有效數據成為關鍵所在。可見，大數據管理是一項巨大挑戰，一方面要及時提取交通數據以滿足用戶需求，另一方面須在數據的潛在價值與個人隱私之間進行平衡。為了更好迎接這項挑戰并實現大數據在公共交通中的應用價值，本文在探討大數據內涵、概念、應用領域的基礎上，簡明闡述了大數據在解決公共交通問題所具有的優勢及完善措施，但要真正利用大數據構建一體化的公共交通管理體制，還需要對交通數據采集、處理等方面進行梳理，需要對智能交通系統的構建以及用戶界面的完善做進一步研究。

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作者簡介：陳美（1987-），男，武漢大學管理學院博士研究生。