互聯網大數據技術在智慧交通發展中的應用策略研究

周 正

(交通運輸部科學研究院,北京 100029)

十四五的智慧交通建設是全局性、全方位的，并不局限于如自動駕駛、車路協同、智慧公路等某一應用場景。而隨著這些應用場景的落地，智能將交通企業必須要做到數據開放，生態建設和融合，市場走向也將從TO B端轉向TO C端，這是互聯網企業跨界智慧交通行業的市場的一個獨特的優勢。從智慧交通的發展角度分析，離不開技術的支持。采用互聯網大數據技術，實現各類交通數據的匯聚分析，比如路側交通數據，進行認知決策等大數據處理。經過算法分析，促使智慧交通的功能實現，比如路徑引導和車速建議等，可提高交通通行的效能，解決交通擁堵，提高交通安全性，為人們出行提供優質的服務。

1 智慧交通的基本概述

智慧交通的概念來源于智能交通，智能交通最早在1960年由美國智能交通協會提出，其認為智能交通系統ITS(Intelligent Transportation System)是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術及計算機技術等有效地集成并運用于交通系統，從而提高交通系統效率的綜合性應用系統。近年來，隨著互聯網大數據以及機器學習等技術的快速發展，促使智慧交通系統發展。未來，基于人工智能的車路協同、自動駕駛以及智能出行等為主要方向。我國的智慧交通發展起步晚，隨著政策與技術等的支持，促使智慧交通快速發展。2019年，《交通強國建設綱要》將智慧交通作為行業發展重點任務之一，中國智慧交通進入快速發展時期。2021年，《關于科技創新驅動加快建設交通強度的意見》提出要加強新一代信息技術在交通領域的應用。將大數據和互聯網等技術，與交通行業深度融合，可促進交通強國的建設和發展。

智慧交通的應用，有以下優勢：(1)增加公眾出行便利性。基于互聯網大數據的智慧交通，可滿足群眾對出行信息的需求，使其及時獲得多維互動的交通信息服務，比如出行路況信息和電子付費以及ETC等，起到提高公眾行車效率的積極作用，并且為其提供停車導航服務，使得整個交通系統的運行效率得到提高。(2)增強城市交通管理效能。傳統的城市交通體系，由于缺少完善的數據共享體系，出現了信息孤島問題。隨著城市交通的發展，對資源整合需求更加強烈。采用互聯網大數據技術，實現對數據信息的采集和分析，可為交通決策提供支持，增強交通管理效能。例如，實現跨部門信息系統的集成，協同開展業務，促使辦事效率得到提高[1]。(3)促進節能低碳綠色交通發展。將互聯網大數據技術，與交通行業深度結合，提高智慧化水平，可促進節能低碳綠色交通發展。將交通信息、運輸工具以及基礎設施互聯網化，既可以提高交通運輸資源的利用水平，也能夠提高精細化管理水平，增強交通行業治理能力。對于城市交通擁堵問題，基于新技術手段構建城市交通擁堵模型，可有效解決問題。此外，對交通能源消耗和排放進行檢測，能夠打造低碳綠色交通建設，促進交通行業綠色發展[2]。

2 互聯網大數據技術在智慧交通發展中的應用實例

2.1 案例分析

以深圳為例，2017年7月，聯合華為打造了城市交通大腦，在智慧交通領域取得了不錯的成績。基于互聯網大數據技術的智慧城市交通大腦，覆蓋了五個典型的應用場景，為交通管理提供了支持和保障，有效解決了交通問題。現結合互聯網大數據技術的應用，進行具體的分析。

2.2 城市交通大腦的應用場景

從應用場景分析如下：(1)場景1。基于互聯網大數據技術，利用公路側的監控系統和網絡系統等，借助各類終端設備，實現對交通流量的實時化監測，能夠實現全城交通流量的感知。構建的道路動態監控系統，通過視頻手段進行交通流量的檢測，檢測的準確率能夠達到95%，為道路管理提供了支持。每月采集過車數據達到7億條，并且整合內外部78個系統數據庫大約40TB的數據，采用大數據手段進行道路擁堵分析，并且制定道路優化方案，有效解決擁堵問題。(2)場景2。采用人工智能圖片識別，可助力交通執法。基于城市交通大腦，利用大數據研判平臺，能夠實現對卡扣數據運算的秒級響應；利用車輛外觀特征識別的二次識別技術，每日處理圖片超過1 000萬張，違章圖片的識別率能夠達到95%。采用人工智能技術手段，促使違章圖片識別效率提高10倍，支持違章圖片的閉環處理。通過開車打手機、未系安全帶以及刷臉執法等的AI應用，顯著提高了執法效率。(3)場景3。采用大數據技術，實現了精準打擊，顯著提高了違法違章查處效率。根據交通業務的需求，依托大數據平臺和交通分析建模引擎，構建了各類大數據分析模型，比如“失駕”和“毒駕”以及多次違法等模型，30 min便可以形成情報精準推動，實現了數據打擊，做到了精準查處、定向清除，促使工作效率得到顯著提高，有力打擊了套牌、假牌以及報廢車輛等問題。(4)場景4。利用城市交通大腦，智能優化交通信號，增強了公眾的出行體驗感。實際應用中，基于交通時空引擎，融合卡口和浮動車等各類數據，搭建全市所有信號交叉口的實時監控系統，構建精準的交通信號管控模式。利用道路交通管控大數據，科學設置路口渠化和交通組織，促使交通通行能力顯著增強。至2020年，深圳劃定了10個典型的智能信控場景區域，例如僑香交通走廊和梅林生活區以及龍華工業區等，逐步擴大智能信號燈控試點，促使平均車速得到提升，平均延誤顯著下降。(5)場景5。數據集中存儲，奠定大數據分析基礎。建立的城市交通大腦提供了完整、高性能的全網視頻存儲方案，實現不同業務層級數據統一存儲、統一分析以及統一管理，支持存儲資源全局共享、業務快速部署和彈性伸縮，促使交警資源自用率，減少重復投資。城市交通大腦的應用，使得城市道路交通事故死亡率大幅度降低，同時道路交通擁堵指數顯著降低[3]。

3 互聯網大數據技術在智慧交通發展中的應用策略

3.1 計算網絡搭建

智慧交通的建設，需進行能力平臺的搭建，計算網絡體系的建設為核心內容和重點。未來，城市交通大腦的計算網絡體系，主要涵蓋三個方面，包括邊緣計算、云計算與云平臺、高性能計算，以此支持能力平臺功能的實現。具體分析如下：(1)邊緣計算。此技術是一種新的互聯網發展作用下的分布式結構，為5G的核心技術之一，有著低時延和大帶寬的優勢，發揮著重要的作用。實際應用中，通過在終端設備與云之間引入邊緣設備，利用物聯網實現計算能力與云服務的拓展，拓展到網絡邊緣，并且在彈性與虛擬化環境下完成數據的處理，經過計算節向周圍的終端與智能通信設備以及用戶等，提供通信與計算服務，具有安全性和隱私保護的優勢。在智慧交通方面，邊緣計算技術的應用廣泛[4]。例如，城市交通管理方面，通過智能路側邊緣服務器，可實時獲取與分析數據，能夠及時獲取交通違章和交通路況以及擁堵等信息，經過大數據分析，為決策提供支持，使得智慧交通更加安全且經濟。應用案例：華為的FusionServer高性能邊緣計算服務器，被深圳智能交通系統應用，發揮著重要的作用。實際應用中主要負責將采集的實時化數據信息，經過存儲和過濾以及處理后，傳輸到華為的交通大數據平臺，再提供相應的信息，比如移動對象時空引擎與實時交通出行量計算結果等。將分析的結果傳輸到邊緣側，實現信號調優從被動采集到主動感知，由局部優化到整體規劃，最終有效制定信號配時策略和交通誘導設施以及對流量來源地的疏導智慧策略，促使交通管制的效率得到提高。邊緣計算技術的應用，雖然能夠為智慧交通建設和發展提供技術支持，但是也面臨很多挑戰。例如，邊緣計算設備如何適應高熱、高寒以及高濕等復雜環境。再例如，5G通信、車聯網以及海量視頻等大規模異構數據，給計算的性能要求不斷提高，需要加強對網絡控制與數據聚合等關鍵技術的研究，突破更多的技術難題，促使技術應用水平得到提高[5]。(2)云計算與云平臺。利用云計算的超強計算能力，以及動態資源調度能力等，可助力智慧交通領域的問題解決，比如信息孤島和共享困難等，提高相應的支持。例如，阿里云將云計算、大數據以及人工智能技術等，運用到城市大腦中，并且在杭州與合肥等城市落地，助力智慧交通的建設和運行管理。(3)高性能計算。智慧交通領域已經開始搭建高性能計算中心，為不同交通場景下大規模網絡復雜算法的快速預算，提供有力的支持。當前的技術研究，聚焦于高性能大數據處理技術，此技術已經被廣泛應用在智慧交通領域，起到了積極的作用[6]。例如，基于大數據的時空活動研究，利用各類設備采集多元異構時空感知數據，借助高性能計算技術，運用人類時空活動模式的分析方法與時空現象的建模方法等。利用基于RFID物聯網技術的道路停車智能管理系統，通過對路邊停車信息的全面完整采集，進行停車行為的分析，進而采取相應的管理措施。

3.2 完善基礎設施

為有效發揮互聯網大數據技術在智慧交通發展中的應用價值，促使智慧交通管理效能得到提高，需注重基礎設施的建設。從互聯網大數據技術的應用分析，要圍繞新基建，包括5G通信、高性能計算等加大建設投入力度，結合車路協同、自動化駕駛等應用場景下的智慧管理需求，完善相應的設施，全面提高智慧交通管理的水平，助力管理的水平得到提高，發揮智慧交通的價值。根據互聯網大數據技術的應用需求，進行相應的分析，了解設施的需求和要求，加大對資源的配置力度，全面提高智慧交通的水平，支持智慧交通的高質量發展[7]。

3.3 做好數據安全建設

互聯網大數據技術在智慧交通發展中的應用日益廣泛，數據采集的精細化和“互聯網+交通”的深度融合，無人駕駛和車聯網以及車路協同等領域獲得長足進步，不過數據安全也面臨更多的挑戰，各類網絡攻擊不斷出現。例如，2016年Uber公開的大數據數據泄露事件。再例如，2017年瑞典交通的數據泄露事件等。交通運輸行業的數據泄露更加嚴峻，不僅威脅到公民個人的隱私安全，還會威脅到國家安全[8]。從智慧交通的建設分析，必須注重數據安全建設。結合復雜的應用場景特點，建立相應的大數據處理中心，并且采取各類有效的防止數據泄露措施，促使大數據成為交通運輸系統全網點狀、條狀乃至塊狀聯動、協同應用的重要安全支撐，進而保證交通運輸行業信息系統能夠在安全且可信的環境下建設與運行。此外，還必須藥注重數據傳輸網絡的建設控制，保證整個過程的安全性和傳輸速度，做到精準反映交通信息，滿足使用者的信息需求。積極開展5G通信基礎的建設，為未來智慧交通系統的建設與發展提供技術支持，更好地服務于交通管理部門，為出行者提供更加便利和安全的服務。

4 結 語

綜上所述，智慧交通發展中需要各類技術的支持，采用互聯網大數據技術手段，通過對各類設施互聯網化，實現數據信息的全面采集和分析，挖掘數據信息的價值，助理交通決策和管理，增強交通管理效能，有效解決出行安全、擁堵、能耗等問題，促使交通行業高質量發展。文中結合實踐，分析了互聯網大數據技術的應用，提出技術在智慧交通發展中的應用策略。