交通管理道路資源庫管理系統構建及應用

關鍵詞：數據缺失，基礎數據資源，道路資源庫，智慧交通

0 引言

道路基礎信息是交通管理中的重要資源，對開展事故預防、提升安全管理和保障道路暢通具有至關重要的作用。目前，交通管理道路基礎信息采集主要依賴于綜合應用平臺的道路代碼采集維護功能，自2010年上線以來初步實現了道路矢量信息的代碼化管理。但是，隨著道路建設快速發展，路網結構愈加復雜，導致傳統的道路代碼配置管理方式無法滿足當前工作需求，具體表現在：一是道路基礎信息缺失嚴重。大量城市支路和農村道路沒有進行維護，同時已經維護的道路沒有及時更新導致基礎屬性不準或缺失。二是部分道路重復維護。為滿足事故和違法處理信息采集、電子警察信息登記備案或者管理考核的需要，同一條道路會在系統中會被重復維護，甚至維護的道路類型各不相同。三是道路信息采集維護工作難。一個城市涵蓋的各類道路至少有幾千條，并且道路信息采集專業性強，目前僅依賴于民警人工采集填報方式，工作量大且維護信息不完整。四是無法與地圖進行映射。由于沒有采集道路經緯度信息，無法準確定位道路代碼信息與現實道路之間的映射關系。五是信息采集不方便。在處理事故和違法時，道路信息只能依靠手工選擇道路代碼、路口路段代碼信息，無法根據坐標定位自動生成，同時存在道路信息填報錯誤的問題。

為解決上述問題，本文在現有交通管理信息系統基礎上從系統軟件功能和日常維護管理方面進行深入分析，應用成熟的互聯網地圖公司資源重新梳理制定道路信息采集標準規范，明確道路信息采集管理流程，研發構建新型的交通管理道路資源庫系統，通過信息系統指導督促地方開展道路信息采集維護工作，簡化人工采集方式，提升道路信息采集的便捷性和準確性。

1 總體設計

1.1 技術概況

系統采用分布式數據庫HBase[1-2]存儲處理海量的道路基礎信息。HBase作為一種具備易擴展、高可靠、自動分片等特點的分布式列族數據庫，常用于海量數據存儲場景，通過使用HBase能夠實現道路數據的高效管理和快速訪問。深度學習[3-4]作為近年來流行的信息技術，能夠有效處理和分析大規模數據集，結合自動特征提取、泛化能力強等自身的特性在道路資源庫可適用于多種應用場景，如道路損壞檢測、數據特征提取分類、交通事故預防等。區塊鏈[5-6]的去中心化和數據不可篡改性質能夠提高數據共享的安全性和透明度，解決數據孤島問題。以上述技術作為基礎服務支撐的交通管理道路資源庫系統，具備海量數據存儲、數據動態修正和修改記錄可溯源等功能。

1.2 系統架構

交通管理道路資源庫系統部署在公安網、互聯網兩端，如圖1所示。其中部級互聯網系統負責與地圖公司開展數據對接和下發，部級公安網系統負責匯總道路信息數據用于構建道路資源庫，地方公安網系統提供道路信息維護功能及地圖工具供各個業務使用。

道路資源庫系統對基礎道路信息進行規范編碼。其中，高速公路、國道和省道由部級系統根據交通部門代碼的數字部分進行統一編碼，各地不可更改；縣道、鄉村道和城市道路按行政區劃下發各地，由各地負責確認后，系統按順序進行編碼。

交通管理道路資源庫系統中道路信息初始化數據由部級互聯網采用“總對總”方式和地圖公司進行對接，地圖公司按照事先約定的規則和標準計算道路信息后，一次性批量導入至部級互聯網系統，道路信息更新數據由地圖公司按照接口規范定期推送給部級互聯網。道路信息數據通過傳輸服務下發至各地，各地工作人員在地方公安網系統中進行維護，通過部級互聯網系統調用地圖公司的統一道路信息校驗接口校驗判斷準確性，維護數據統一匯聚至部級公安網系統便于監測評判采集質量，為開展全國業務分析和信息研判提供技術和數據支撐。

1.3 數據要求

道路信息數據統一使用中國國測局地理坐標（GCJ-02）進行存儲，地圖公司將道路信息數據轉換成GCJ-02后共享至交通管理道路資源庫系統。交通管理終端采用北斗定位，將獲取的道路坐標轉換成GCJ-02后匹配道路信息。本文對道路、路段、路口、非道路等數據生成做出如下要求：

（1）道路生成要求。一是互聯網地圖公司自動生成轄區內公路、城市道路清單和對應道路經緯度集合，通行道路數據覆蓋面不低于95%。二是道路文本信息按照一條記錄進行提供，對于涉及多個方向或者多段的經緯度坐標信息，按照路側順序編號分段提供。三是高速、國道、省道、縣道、城市快速路、城市主干路按實際情況提供側向坐標集合。鄉道、村道、城市次干路、城市支路等存在雙向道路的，按照道路中心點位合成一條坐標，不再區分側向維護。四是基于道路信息生成道路下完整路段、路口和經緯度集合。五是數據更新時，地圖公司提供的道路、路段、路口、非道路等編號要保持一致。六是過濾小區、醫院、加油站、學校、景區等內部道路，以非道路點位形式給出具體位置信息。

（2）路段生成要求。路段文本信息按照一條記錄進行維護，普通連續路段初始數據按照區縣行政區劃對道路進行自然分段，不需要按照交叉口進行分段，經緯度坐標按照道路規范提供雙側或者中心線集合，路段名稱不能重復。同時，對于道路上涉及的高架、進出口、匝道、橋梁、隧道等特殊路段單獨提供進行維護。對于因多條道路共線超過1 km的路段，按照重疊區域自動打段，公路等級不相同的，綁定路段到高等級道路，公路行政等級相同的，綁定道路到交通部門代碼較小的道路上。國省道被城市道路隔斷形成多條道路的，重疊部分會作為道路單獨導出，有多個路名的需同步采集標識。此外，國省道路還存在共線路段情況，即兩條道路在某一路段共用一條公路，在地圖上呈現為一條線。例如淮安233國道與343國道有部分路段共線。

（3）路口信息生成要求。一是每條道路均需提供完整的路口信息列表。二是相交道路共用路口的，地圖公司提供的路口編碼應相同，確保路口信息只采集一次。三是路口名稱按照“相交道路1與相交道路2與...相交道路n 路口”形式提供，相交道路1為高等級道路。

（4）非道路生成要求。互聯網地圖公司提供高速和國省道上的服務區和收費站（95%）、城市中的學校，關聯所屬道路（路側）、小區、加油站、醫院，并提供經緯度坐標點，服務區上下行可以標識。

（5）上下行定義規范。對于有里程樁號的按照GA/T 1082—2021《道路交通事故信息調查》標準“上行是指里程樁號遞減的方向，下行是指里程樁號遞增的方向”采集，沒有里程樁號的按照行駛方向進行采集。上行方向指由南往北或由西往東，下行方向指由北往南或由東往西。其中對于環線的，內環是上行，外環是下行。

1.4 功能架構

交通管理道路資源庫系統作為綜合應用平臺功能模塊一部分，由數據服務、支撐服務和應用服務三層架構體系組成。

（1）數據服務層。數據服務層用于存儲道路資源信息，依托公安網專網地圖為道路資源庫構建提供可視化支撐。一是道路資源庫信息，存儲內容包括道路文本屬性信息和空間位置信息。文本屬性信息存儲在綜合應用平臺工作庫，部級平臺和各省需要增加空間索引組件，存儲道路、路段、路口相關聯的空間經緯度集合信息，便于開展基于空間位置的道路檢索和計算。二是綜合應用平臺地圖，依托公安網搭建的地圖作為道路信息管理的基礎地圖，負責為道路可視化查看、管理提供基礎服務支撐。

（2）支撐服務層。支撐服務層用于封裝道路資源庫基礎能力，是公安交管道路信息管理中心樞紐。一是空間計算服務，提供道路經緯度坐標信息計算服務，包括以點搜路、道路重疊、路口相交等計算能力。二是道路檢索服務，依托空間計算服務能力，為上層提供多維度的道路查詢和檢索服務。三是道路統計服務，提供道路代碼、路段、路口基礎信息維護情況和缺失、重復數據的統計服務。四是地圖服務，提供基于地圖可視化的道路、路段、路口上圖渲染服務，提供基于起始點的道路經緯度坐標提取服務，對道路資源庫信息的可視化進行管理。

（3）應用服務層。應用服務層是提供給公安交管部門，用于采集、維護、管理、使用道路資源信息的功能模塊。一是道路維護管理，通過第三方生成的基礎道路數據，進一步開展道路信息確認和補充完善，構建道路資源庫。同時，對于基礎道路數據缺失或錯誤的提供地圖可視化工具，支持增加、修改等維護功能。二是道路查詢檢索，為交通違法和事故等業務處理過程提供道路信息采集檢索服務，包括道路、路段、路口的信息查詢，支持以點搜路、道路可視化等服務。三是道路質量分析，為公安交管部門提供道路質量分析服務，包括查看道路代碼信息構建覆蓋面、異常數據情況，以及道路分類統計服務。

1.5 功能設計

交通管理道路資源庫系統功能主要包括道路基礎信息維護、路段信息維護、路口信息維護、非道路信息維護、道路信息查詢、非道路信息查詢等。道路基礎信息維護功能如圖2所示。

（1）道路信息維護。道路信息維護包括道路基礎信息維護、路段信息維護和路口信息維護。其中道路基礎信息以互聯網地圖公司提供的數據作為初始化數據，地方工作人員結合實際對其進行確認修改。對于縣道、鄉村道路和城市支路、無名路可以由各地新增，高速、國省道路、城市主干道、城市快速路不允許各地新增維護。各地編輯道路信息時可通過拖拽方式修改起點和終點，分段道路可分別拖動起點終點，結束后可自動修正道路形狀使其符合地圖道路形狀。

（2）非道路信息維護。非道路信息維護也以互聯網地圖公司提供的數據（主要包括服務區、收費站、學校、公共停車場、醫院和景區等）作為初始化數據，地方工作人員進行確認修改，各地可以進行新增維護。初始信息加載時，對于未維護的非道路以地圖公司數據為準，對于已維護的以維護后數據為準。非道路信息更新保存時，系統對名稱、坐標、屬性分別進行校驗，主要包括名稱是否存在重名、非道路坐標是否綁定道路編碼以及行政區劃、類型都不能為空等。

2 應用情況

完善的道路資源庫應用范圍廣泛，本文將簡要介紹幾種應用場景：一是智慧公路建設。智慧公路基于新一代信息技術和物聯網技術，實現公路的智能化和數字化，通過道路資源庫可以全面掌握各個路段、路口車輛和行人狀況，實現對車輛超速、變道、停車、急剎的精準感知，提升交通系統的安全水平、通行效率和管理效能。二是車路協同。道路資源庫可以有效支持車路協同應用，通過集成交通數據和車輛信息實現智能交通控制和優化，提高道路的使用效率和安全性；同時通過分析道路使用數據和病害發展模式，精準預測未來維護需求，優化養護資源分配。三是交通安全應急響應。利用道路資源庫中的數據，可以提高對道路安全狀況的監測和預警能力，為應急響應提供決策支持，減少交通事故發生率和提高救援效率。

3 結語

本文根據當前交通管理信息系統中道路信息采集、維護及應用存在的難點痛點，提出利用基于互聯網地圖公司基礎數據構建全新的道路資源庫，并研發交通管理道路資源庫系統。文章詳細闡述了系統架構設計、數據生成要求、軟件架構、功能設計、應用展望等。道路資源庫的研究和構建將給廣大基層提供新的道路信息維護和查詢途徑，進一步推進交通管理信息化應用水平，其應用范圍和方式在未來會更加多元化、智能化，為智能交通管理系統、交通規劃等提供數據支持和決策分析，實現數據驅動的智能決策。