智能交通背景下交通信息采集技術介紹

周 婷 商 林

（武漢交通職業學院電子與信息工程學院， 湖北 武漢 430000）

1 研究背景

智能交通是如今交通行業發展的熱門方向之一，它能有效地綜合運用各項技術，充分發揮交通基礎設施的效能，提升出行服務質量，實現交通運輸系統的科學化、高效化和人性化。

交通信息采集是智能交通中的重要一環，它為智能交通的有效運行、正確決策提供了基礎支撐和科學依據。在智能交通背景下，一部分傳統技術以其技術成熟、成本低廉、便于操作等優勢依然在信息采集技術中占有一席之地，如地感線圈、紅外線、超聲波等，另一些原有技術在不斷改進、優化之后漸漸成為交通信息采集的重要手段，如視頻采集技術、地磁、浮動車技術等。此外，還有一部分新技術雖然是交通信息采集技術中的“新人”，但是它們因為技術新穎、與當前研究熱點聯系密切，逐漸成為智能交通大環境下交通信息采集的“寵兒”，例如無人機技術等。本文將選擇其中一些信息采集技術進行介紹。

2 視頻采集技術

視頻采集技術是通過在目標區域安裝攝像機來獲取視頻圖像，然后利用計算機從視頻圖像中提取可用于交通分析和決策的信息，從而實現交通信息的智能化采集[1]。它具有檢測范圍廣、安裝無干擾、檢測參數多、可視性強的特點。

早在20 世紀70 年代國外就已開始將視頻圖像用于交通信息采集。國內從20世紀90 年代也開始視頻車輛檢測技術的研究。隨著對視頻采集技術研究的深入，圖像質量、傳輸技術、處理技術等都有了很大程度的提升，視頻采集逐漸向高清視頻和智能視頻方向發展。

視頻采集技術的應用主要體現在：

（1）常規交通參數的提取，如車流量、占有率、排隊長度、擁擠狀況、停車等待時間等；

（2）交通違章信息的收集與檢測，如電子警察系統；

（3）輔助交通信號控制，如部分城市正在試點基于視頻檢測的行人過街協調感應控制系統；

（4）交通事故與擁堵檢測，如通過視頻采集技術檢測到交通事故和擁堵以便于交警及時到場處理。

3 地磁車輛檢測技術

地磁車輛檢測器主要利用的是地磁場。車輛進入、停留或離開地磁車輛檢測器所在位置，地磁場強度發生變化，地磁車輛檢測器捕捉到這種變化，并將磁場變化量轉化為更易觀察、更易理解的電信號，從而實現車輛的檢測[2]。

地磁車輛檢測器的特點可總結為：（1）體積小精度高，路面破壞小。地磁車輛檢測器在安裝時只需在所要檢測的路段地面鉆孔，對路面的破壞較小；而若只是在側面安裝時，基本不破壞路面。（2）外界環境干擾小。由于地磁車輛檢測器利用的是鐵質車身在地磁場中引起的磁場變化，因此它不受氣候、晝夜、溫度等變化的影響。

地磁車輛檢測器可用于停車管理。第一，在停車場出入口位置安裝地磁車輛檢測器，其功能類似傳統的停車場管理系中地感線圈的作用，既可以檢測到車輛的存在，觸發系統工作，還可以在車子離開道閘時實現車過桿落，防止砸車。第二，在各個車位安裝地磁車輛檢測器，一方面可以獲取車輛在對應車位的停留時間，進行停車收費計時，另一方面，可以及時將數據傳輸至停車場管理系統，告知停車場內各區域的空車位數量，從而實現停車誘導和管理。

地磁車輛檢測器還可用于車流量、車輛類型等數據的收集，從而為信號控制提供依據。

除上述應用外，2019 年5 月，深圳市提出了“智慧路貼”的概念，并進行了試點建設。將太陽能智能地磁道釘安裝于車道分割線和路肩表面來實現交通信息數據的收集。

4 浮動車技術

最初的浮動車技術主要針對的是公交車和出租車[3]。傳統的交通出行模式下，公交車和出租車幾乎可以代表著絕大部分出行者的出行選擇，它們穿行于城市的快速路、主干路、次干路和支路，因此在這類車上安裝定位系統，可以在較大程度上獲取城市各道路的交通狀況。

然而隨著滴滴出行、高德地圖這類出行軟件的成熟，人們的出行選擇增加，道路上車輛分布也發生了一些變化，浮動車技術的應用范圍也漸漸擴大。通過安裝在公交車、出租車、各類私家車上的定位裝置，我們可以獲取到城市各條道路上的車輛分布信息，從而可以實現交通網絡中交通信息的測量，為擁堵治理提供依據。

浮動車的信息采集過程主要包括三個階段：首先，對于在路網上行駛的安裝有車載端定位設備的車輛，采集其運行的數據；然后，定位設備每隔一定的時間向服務器發送浮動車的位置信息，數據采集系統對收集的實時定位數據進行格式轉換；最后數據采集系統將格式轉換后的信息傳至數據控制中心，同時接收來自數據中心的命令，從而實現數據的“上傳”和“下達”。完成信息采集后，信息處理系統會依據這些信息進行地圖匹配——行駛路徑推算——路況信息處理——信息發布等操作[4]。

浮動車數據采集技術是在傳統的浮動車原理的基礎上，借助新興的出行選擇，進一步擴大了浮動車的范圍，彌補了傳統浮動車技術樣本數量有限的不足，從而實現了信息采集的全面性、實時性和有效性。

5 無人機檢測技術

無人駕駛飛機（Unmanned Aerial Vehicle , UAV），也稱無人機，最初被用于軍事領域，但漸漸地在民用領域也越來越受青睞，尤其是在交通監控、信息采集等方面。通過裝載傳感器和攝像機、照相機，可在空中及時獲取目標路段或目標區域的交通信息。與一般意義上的視頻采集技術相比，無人機在保留視頻采集交通信息時的優點的同時，還具有其獨特的優勢。

對于交通事故，無人機可實現快速到場、快速取證。傳統的事故處理需交警接警后到達現場，路況復雜、距離較遠、交通擁堵、警力不足等原因都可能使得事故處理花費額外的時間。而無人機不受地面交通狀況干擾，可第一時間到達事故地點，協助處理交通事故，在節約警力的同時，也為事故車輛和受影響車輛節約了時間成本。

對于交通擁堵，無人機可實現實時獲取、及時疏散與預警。一般的信息采集技術受地理、布設條件等限制，無法實現隨時隨地的采集。因此，在其他信息采集技術覆蓋不到的地方，無人機有著巨大的作用。借助無人機的空中視角，可以更直觀、更方便地獲知需要查看的路段或區域的交通分布情況，一方面可以及時將擁堵路段信息傳送至控制中心，從而輔助控制中心科學調整信號配時、及時疏散交通擁堵；另一方面通過路況的連續監測，研究目標區域或目標路段的交通流規律，為交通誘導提供依據，防患于未然。

此外，無人機可借助其獨特優勢，為消防車、救護車等特殊車輛提供導航和保駕護航服務，為生命救助打開綠色通道。

借助無人機進行交通信息的采集優勢明顯[5]：（1）檢測范圍廣。無人機鳥瞰城市，相比地感線圈、紅外線、遠程微波等技術，它獲取的數據更宏觀，更有大局觀；（2）檢測視角靈活。無人機可隨時調整觀測角度、位置和路線，無論是橋面，還是隧道，均可快速到達目標區域，比傳統的采集技術更為方便；（3）檢測效率高。無人機可第一時間到達待檢測區域，以攝像機和傳感器代替必須到達現場的人力，同時省去了安裝成本，不必中斷交通，顯然比傳統檢測器更高效。

但作為應用到交通領域的一門新技術，無人機檢測尚存在一些不足。第一，由于技術問題，無人機在執行信息采集任務時，須克服因機身震動帶來的畫面抖動問題[6]。且無人機機身小巧，體積和重量不足以抵抗太大的風力[5]，因此大風天氣暫無法正常使用無人機。第二，將無人機這項交通領域的新技術應用于執法領域的科學性尚有待商榷。目前暫無相關法規和標準為無人機輔助執法提供規范可行的支撐，那么無人機輔助執法時的公平公正如何保證？無人機在高空飛行時拍攝的畫面是否會泄露，信息安全問題能否保證？這些都是無人機應用于交通領域時需要考慮的問題。

6 結語

從最初的人工采集法，到地感線圈、視頻、紅外線、一卡通、浮動車檢測，再到移動定位、無人機，交通信息采集技術在不斷進步、不斷優化。當然，現階段各種檢測技術都會有其不足，以本文介紹的方法為例，視頻檢測技術所獲取的畫面易受陰影、積水反射、晝夜轉換等影響，地磁車輛檢測器在通信效果和續航方面須深入研究，浮動車技術對數據傳輸、地圖匹配等要求較高，無人機在畫面抖動、續航等方面都需繼續改進。正因如此，實際在進行交通數據采集時，我們并未拘泥于單一技術，常選擇多種技術結合的方式，互相取長補短，實現信息采集的全面性、準確性和實時性。