交通數(shù)據(jù)獲取及分析

程前+陳亞偉+邵毅明

摘 要：隨著國內(nèi)汽車的保有量快速增加，交通事故率也隨之上升。其中在上下班高峰時間段的城市擁堵和交通事故，尤為突出。及時、高效發(fā)現(xiàn)城市交通道路上存在的一系列的交通擁堵和交通事故時交通檢測研究領(lǐng)域的重中之重，并且在城市上下班高峰時段的交通情況已經(jīng)成為當代研究領(lǐng)域的熱點之一。文章首先對交通數(shù)據(jù)的背景和意義進行分析，然后分析了國內(nèi)外交通數(shù)據(jù)獲取的研究歷史和現(xiàn)狀。接著對交通數(shù)據(jù)獲取方法進行詳細的分析，指出不同的交通數(shù)據(jù)收集方法的不足之處，并加以優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：交通監(jiān)測；交通數(shù)據(jù)；分析；獲取

中圖分類號：U491.1+16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）07-0189-02

Abstract： With the rapid increase in the number of domestic cars， the traffic accident rate is also rising. Among them， urban congestion and traffic accidents during the rush hour are especially prominent. Timely and efficient detection of traffic jams and traffic accidents on urban roads is the most important task in the field of traffic detection. And in the rush hour in city commuting， traffic has become one of the hot spots in the field of contemporary research. This paper first analyzes the background and significance of traffic data， and then analyzes the history and current situation of traffic data acquisition at home and abroad. Then the traffic data acquisition methods are analyzed in detail， and the shortcomings of different traffic data collection methods are pointed out and optimized.

Keywords： traffic monitoring； traffic data； analysis； acquisition

1 概述

1.1 課題研究的背景和意義

眾所周知，因一系列交通擁擠和交通事故而造成的能源浪費和環(huán)境污染等問題[1]，已經(jīng)成為全世界各國所面臨的共同話題，它們導致了一系列嚴重的后果，這是難以估計的[2]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織和疾病控制預防中心的一份統(tǒng)計資料表明，在全世界所有范圍類20-45年齡段的死亡人數(shù)當中，由于城市道路交通事故造成的死亡人數(shù)占了其中的50%以上[3][4]。在這份資料中顯示，尤其是在我國，由于交通事故造成的日均死亡人數(shù)可以和一架普通客機的載客數(shù)量等同，死亡人數(shù)遠遠高于美國、英國等發(fā)達國家。由于突發(fā)的交通事故不但會使道路交通擁堵，造成居民出行時間的消耗。而且也會使駕駛?cè)藛T或者行人以及周圍建筑物造成人身傷害和財產(chǎn)損失[5][6]。根據(jù)一份資料顯示，我國在北京、上海、廣東、深圳、重慶等大型擁堵城市每個月因為交通擁堵造成的經(jīng)濟損失20億人民幣以上。在北京、上海、廣東、深圳尤為嚴重[9][10][11][16]。

綜上所述，本文將以對交通狀態(tài)監(jiān)測與預測方法進行研究，旨在以較低的成本為交通管理者和交通出行者提供更為及時、可靠和有預見性的決策依據(jù)，其研究結(jié)果可以很大程度上提高道路出行安全，對經(jīng)濟性、環(huán)境保護也具有重要的學術(shù)意義和實用價值[12]。

1.2 交通數(shù)據(jù)獲取及其研究歷史與現(xiàn)狀

交通數(shù)據(jù)是實現(xiàn)交通狀態(tài)監(jiān)測與預測的基礎(chǔ)，其實時性、準確性和全面性將直接決定交通狀態(tài)監(jiān)測與預測的效果。最早在1976年，Payne等[6]就提出了單參數(shù)閾值法的錯誤數(shù)據(jù)識別方法[13][14]。在2001年，利用相鄰時段交通數(shù)據(jù)針對Trans Guide交通監(jiān)控系統(tǒng)進行線性插值的數(shù)據(jù)修復方法[15]。2011年，姜桂艷等[11]針對城市中快速道路設(shè)計了交通流量和速度以及占有率這三種交通數(shù)據(jù)評價方法的組合使用流程。在2012年，譚政[12]針對城市主干道車輛檢測器自動獲取方法，提出了可以利用灰色理論對故障數(shù)據(jù)進行修復。

2 交通數(shù)據(jù)獲取及其分析

2.1 概述

什么是交通數(shù)據(jù)？顧名思義：“通過各種監(jiān)測手段將跟交通信息相關(guān)的所有數(shù)據(jù)整合到一起（車輛信息、地圖信息、人員信息、違規(guī)違章信息等等）形成的一個數(shù)據(jù)鏈。”在我國，由于高速公路以及一些路段車輛監(jiān)測器布設(shè)間距跨度大，很難滿足對道路交通數(shù)據(jù)實時狀態(tài)的監(jiān)測和預測的需要。因此，本文將以多種數(shù)據(jù)源為基礎(chǔ)，研究交通數(shù)據(jù)的獲取及其預處理新方法，進一步改善道路交通狀態(tài)監(jiān)測與預測的數(shù)據(jù)成本與數(shù)據(jù)覆蓋范圍。

2.2 交通數(shù)據(jù)來源分析

從總體上來看，交通數(shù)據(jù)獲取主要從扔獲取方法、自動獲取方法以及準自動獲取方法三種。而按交通量調(diào)查統(tǒng)計方式分為：間隙式調(diào)查統(tǒng)計方式和連續(xù)式調(diào)查統(tǒng)計方式。綜上所述，在本文中交通數(shù)據(jù)分類方法如圖1所示。

2.3 基于交通數(shù)據(jù)采集分類方法及存在問題

2.3.1 人工獲取方法。交通量數(shù)據(jù)的人工獲取主要是利用經(jīng)過培訓的交通數(shù)據(jù)觀測、記錄人員在規(guī)定的地方在單位時間內(nèi)記錄該地點通過的行駛到各個方向的車型。因此，從人工獲取方法分析來看，人工獲取方法的存在的缺點是：（1）耗費大量人力、物力；（2）人工調(diào)查人員的人為誤差，收集的數(shù)據(jù)準確性不高；（3）采樣數(shù)據(jù)偶然性比較大，具有一定的誤差；（4）存在特殊天氣和夜間監(jiān)測的安全隱患等等。endprint

2.3.2 自動獲取方法。目前，研究發(fā)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)自動獲取方法包括專業(yè)車輛檢測器和感應式交通控制系統(tǒng)這兩種方法。而車輛檢測器一直是最主要的交通數(shù)據(jù)自動獲取途徑。從自動獲取方法分析來看，尚存在以下的缺點：在我國，由于高速公路以及一些路段車輛監(jiān)測器布設(shè)間距跨度大，很難滿足對道路交通數(shù)據(jù)實時狀態(tài)的監(jiān)測和預測的需要。并且，在一些偏遠且不發(fā)達的城市地區(qū)存在著車輛檢測器的采樣信號機的信號周期是不斷變化的參數(shù)，導致所采集的交通數(shù)據(jù)不具有直接的可比性，難以直接用于交通狀態(tài)的監(jiān)測與預測，從而導致了所采用的數(shù)據(jù)源有一定的誤差，這也導致了交通數(shù)據(jù)的不準確性。

2.4 基于交通控制系統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)進行分析與改進

隨著科學技術(shù)不斷地進步與發(fā)展，伴隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)以及信息技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的檢測設(shè)備投入城市道路交通系統(tǒng)的控制與管理中。然而，這一系列的改進措施都少不了中國相關(guān)政府部門大力支持和監(jiān)督管理。因此，通過結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)數(shù)據(jù)以及中國道路交通的實際情況而言，希望可以從以下兩個方面著手解決：

加強政府部門的積極監(jiān)管作用。通過數(shù)據(jù)的獲取方法可知，建議我們政府的相關(guān)職能部門應該在高速公路及一些監(jiān)控設(shè)備布設(shè)間距大的地方增加監(jiān)控設(shè)備使整個路網(wǎng)信息實時處于監(jiān)控中，讓我們能更加及時、高效的解決道路交通問題，減少損失。

加強人工調(diào)查的執(zhí)行力度。我們應該對人工調(diào)查人員進行宣傳，讓他們接受更多的相關(guān)事宜培訓，培養(yǎng)出一批高素質(zhì)、高技能的專業(yè)調(diào)查人員，讓他們明白事情的重要性。

3 結(jié)束語

21世紀以來，我國科學技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，交通量數(shù)據(jù)的收集方法也得到了不斷地提升和優(yōu)化改進，從而使交通數(shù)據(jù)收集的信息更加的可靠和準確。通過對交通控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析，可以有效預防交通擁堵和交通事故的發(fā)生，從而減少人員的人身傷害和財產(chǎn)損失，也對能源浪費和環(huán)境污染得到有效的解決。然而，本文只是簡單對交通數(shù)據(jù)的獲取及缺點進行了分析，在以后的研究中應采用更多種數(shù)據(jù)源的實測數(shù)據(jù)對所設(shè)計融合方法的有效性進行驗證，以避免不必要的交通事故發(fā)生，從而實現(xiàn)人車路系統(tǒng)有效進行。

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