天津高速公路大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)探索

周曉亮 李峰 李冠軍

摘要：大數(shù)據(jù)和可視化是各個(gè)領(lǐng)域的熱門話題，天津高速公路大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，從車流量大數(shù)據(jù)的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)角度對(duì)高速公路車流量可視化管理進(jìn)行了初步的分析和探索，對(duì)于交通運(yùn)輸行業(yè)可視化平臺(tái)的建設(shè)具有一定參考價(jià)值。

Abstract： Big data and visualization are hot topics in various fields. The Tianjin Expressway Big Data Visualization Platform has carried out preliminary analysis and exploration of the visualized management of expressway traffic flow from the perspective of traffic flow big data situation prediction， which has certain reference value for the construction of the visualization platform of the transportation industry.

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);可視化;態(tài)勢(shì)分析

Key words： big data;visualization;situation analysis

中圖分類號(hào)：U495? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）31-0192-02

1? 大數(shù)據(jù)概述

當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入信息社會(huì)，人們衣食住行處處都離不開(kāi)數(shù)據(jù)，購(gòu)物會(huì)產(chǎn)生消費(fèi)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)，出行會(huì)產(chǎn)生交通數(shù)據(jù)，用電會(huì)涉及供電數(shù)據(jù)，用水會(huì)涉及供水?dāng)?shù)據(jù)，天氣會(huì)涉及氣象數(shù)據(jù)等等，各行各業(yè)無(wú)時(shí)無(wú)刻都在產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而且這些不斷積累的數(shù)據(jù)，存在于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方方面面，從不同角度描述著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各種活動(dòng)和規(guī)律。

在高速公路行業(yè)，高速公路三大系統(tǒng)“收費(fèi)系統(tǒng)”、“監(jiān)控系統(tǒng)”、“通信系統(tǒng)”多年來(lái)積累了大量的數(shù)據(jù)，隨著智慧高速技術(shù)的深入應(yīng)用，更多的智能交通應(yīng)用不斷上線，高速公路行業(yè)產(chǎn)生了更多的新的數(shù)據(jù)?！度毡?020年國(guó)土交通白皮書》明確將智能卡全國(guó)互通、“出行即服務(wù)”（MaaS）、ETC2.0、先進(jìn)型安全車輛（ASV）、小汽車出行誘導(dǎo)與自動(dòng)駕駛等智慧交通技術(shù)作為日本在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)交通行業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)。隨著“十四五”規(guī)劃編制的推進(jìn)，新的五年規(guī)劃中，我國(guó)智慧高速應(yīng)用的重點(diǎn)也會(huì)轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)領(lǐng)域。這些新技術(shù)多年來(lái)在各領(lǐng)域的應(yīng)用試點(diǎn)工作一直在進(jìn)行中，隨著區(qū)塊鏈、自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同等新技術(shù)在高速公路行業(yè)內(nèi)逐步投入應(yīng)用，逐步走向成熟，可以預(yù)見(jiàn)會(huì)有更多的全新的智慧交通數(shù)據(jù)，將不斷填補(bǔ)到大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中來(lái)。

2? 大數(shù)據(jù)價(jià)值與意義

大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，人們?cè)噲D通過(guò)對(duì)某個(gè)領(lǐng)域或方向的全部多樣性數(shù)據(jù)進(jìn)行總體分析和處理，找到產(chǎn)生數(shù)據(jù)的事物之間的相關(guān)性和依賴關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)和確定其中內(nèi)部規(guī)律和必然性，從而預(yù)測(cè)事物的發(fā)展方向。

大數(shù)據(jù)通過(guò)大量的統(tǒng)計(jì)了解大家的喜好，想要的東西，從而得到他們想要的，比如精準(zhǔn)營(yíng)銷、征信分析、消費(fèi)分析等等，簡(jiǎn)而言之，大數(shù)據(jù)技術(shù)是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題本質(zhì)的技術(shù)，大數(shù)據(jù)著眼于人們?cè)谌粘Ｉ钪?，?jīng)意或不經(jīng)意間遺留的各種數(shù)據(jù)痕跡，進(jìn)行分析和整理，最終通過(guò)各方面的多種數(shù)據(jù)的印證，而最終確定一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)論，這個(gè)結(jié)論甚至有時(shí)候就連當(dāng)事人最親密的人也未必能夠意識(shí)到。關(guān)于大數(shù)據(jù)的一個(gè)經(jīng)典的故事，就是在國(guó)外突然一天有人上門推銷兒童尿不濕，說(shuō)這家女兒懷孕了，該家主人一頭霧水，但經(jīng)過(guò)確認(rèn)確有其事，這樣的數(shù)據(jù)分析技術(shù)怎么能不讓人汗顏。

現(xiàn)階段正處于信息社會(huì)的初級(jí)階段，也是原始數(shù)據(jù)積累階段，這些原始數(shù)據(jù)如何有效的加以利用，是信息社會(huì)中后期需要解決的問(wèn)題，也是現(xiàn)階段各方一直以來(lái)研究和探索的課題，從某種意義來(lái)說(shuō)這也是大數(shù)據(jù)技術(shù)存在的價(jià)值和意義。

3? 大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

高速公路作為國(guó)家重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、現(xiàn)代化物流體系構(gòu)建、區(qū)域間合作以及公眾便利出行等方面產(chǎn)生了巨大的影響。天津市高速公路業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，沉淀了海量的視頻、圖片、圖表、文字等交通相關(guān)數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)具有量大、高維、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，形成了名副其實(shí)的高速公路交通大數(shù)據(jù)。然而，這些海量數(shù)據(jù)大多分散在多個(gè)異構(gòu)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，未被充分融合并加以利用，“孤島效應(yīng)”明顯。交通運(yùn)輸部印發(fā)的《交通運(yùn)輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出要促進(jìn)大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用，在推動(dòng)交通運(yùn)輸公共數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)共享的基礎(chǔ)上，開(kāi)展交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)共享能力提升工程，建設(shè)綜合交通服務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，探索跨行業(yè)數(shù)據(jù)融合和協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，共同利用交通大數(shù)據(jù)提升協(xié)同管理和公共服務(wù)能力，開(kāi)展出行信息服務(wù)交通誘導(dǎo)等增值服務(wù)。國(guó)內(nèi)在高速公路的大數(shù)據(jù)方面也開(kāi)展了很多試點(diǎn)應(yīng)用，這些應(yīng)用大多集中在高速公路收費(fèi)稽查、應(yīng)急救援、態(tài)勢(shì)分析、公眾服務(wù)等方面。

該系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)分析為手段從高速公路運(yùn)行狀態(tài)態(tài)勢(shì)分析層面，對(duì)高速公路的運(yùn)行狀態(tài)推演和可視化研究方面進(jìn)行了探索。系統(tǒng)地從高速公路現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的融合、分析和高速公路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、趨勢(shì)預(yù)測(cè)角度，為路網(wǎng)運(yùn)行管理、協(xié)調(diào)指揮調(diào)度、公眾服務(wù)以及數(shù)據(jù)共享等提供高效、直觀的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)全面提升天津市高速公路管理水平和出行服務(wù)信息化、智能化服務(wù)水平具有重要意義。

4? 應(yīng)用架構(gòu)和體系

系統(tǒng)基于天津高速公路路網(wǎng)運(yùn)行管理業(yè)務(wù)海量數(shù)據(jù)，通過(guò)研究構(gòu)建天津高速公路大數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)，建立交通狀態(tài)分析預(yù)測(cè)模型，結(jié)合模擬仿真和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速公路行業(yè)海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合、分析、狀態(tài)推演和價(jià)值挖掘，并進(jìn)行交互式綜合展示，實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)分析、感知和趨勢(shì)研判，為路網(wǎng)運(yùn)行管理、協(xié)調(diào)指揮調(diào)度、公眾服務(wù)以及數(shù)據(jù)共享等提供高效、直觀的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)應(yīng)用框架包含如下幾部分：

4.1 構(gòu)建交通數(shù)據(jù)融合方法體系

利用聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)、路況數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，分析各類數(shù)據(jù)的參數(shù)字段、數(shù)據(jù)特征，提煉各類數(shù)據(jù)在交通運(yùn)行狀態(tài)表達(dá)上的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)合高速公路網(wǎng)，分析各類數(shù)據(jù)在空間、時(shí)間上的分布態(tài)勢(shì)，針對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)勢(shì)研判目標(biāo)和特定區(qū)域、特定時(shí)間段、特定流向，確定具體的可融合的數(shù)據(jù)源。依據(jù)數(shù)據(jù)特征，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析、模糊研判、深度學(xué)習(xí)等方法，分別進(jìn)行特征級(jí)和決策級(jí)的多源數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建公路交通數(shù)據(jù)融合方法體系，為交通運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估、交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)研判，路網(wǎng)事件條件下的交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)推演等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。（圖1）

4.2 開(kāi)發(fā)高速公路運(yùn)行狀態(tài)分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)表征高速公路路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的融合數(shù)據(jù)，提出基于短時(shí)交通流預(yù)測(cè)理論的交通狀態(tài)分析預(yù)測(cè)模型，采用歷史平均法、卡爾曼濾波法和近鄰非參數(shù)回歸方法進(jìn)行交通狀態(tài)分析預(yù)測(cè)。以高速公路交通狀態(tài)分析預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)所描述的路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的衍化趨勢(shì)，結(jié)合常態(tài)模式下歷史數(shù)據(jù)變化軌跡，通過(guò)仿真技術(shù)推演高速公路非常態(tài)模式下的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。（圖2）

4.3 研發(fā)高速公路數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)

利用地理信息技術(shù)、虛擬化技術(shù)、WEB技術(shù)、可視化技術(shù)等技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及變化趨勢(shì)的可視化展示與專題圖表的定制化制作輸出。直觀反映高速公路路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)變化的感知、把握和掌控。（圖3）

5? 總結(jié)

天津高速公路大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，從高速公路車流量可視化管理、車流量大數(shù)據(jù)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的角度進(jìn)行了初步的分析和探索，系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)潔，實(shí)用性強(qiáng)。系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)于改善高速公路服務(wù)水平提升社會(huì)形象，推進(jìn)“可視、可測(cè)、可控、可服務(wù)”的高速公路監(jiān)測(cè)體系的建立，以及發(fā)布出行誘導(dǎo)信息從而對(duì)進(jìn)一步緩解交通擁堵、提升通行能力、降低物流成本、提高運(yùn)輸效率起到了積極作用。同時(shí)對(duì)于滿足廣大人民群眾關(guān)心的路網(wǎng)高效運(yùn)行、突發(fā)事件及時(shí)處置，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)出行的迫切需求具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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