大数据时代城市智能交通的数据技术

谢梦怡

摘 要：大数据时代的到来，在社会上引起不同的反响。其大数据无时无刻不发生在每个人身上。随着我国汽车保有量在近年来急剧增加，每天上班族的出行方式可以有多种选择，不仅可以开车上班，还可以乘坐公交，BRT，打车上班。但在下班高锋期，常常遇到打车困难、交通拥堵、停车位紧张等问题。而这些问题也给上班族带来不小的影响，尤其是时间上的浪费，个人情绪的此起彼伏，城市公共资源的浪费，汽车排出的尾气导致的空气污染，机动车、行人的不文明行为造成的交通事故等问题，是各大城市交通存在的弊病。大数据时代下诞生的智能交通成为改善城市交通的选择之一。为了能够及时获取交通数据，需求建立智能交通基于大数据的数据技术。

关键词：大数据；智能交通；数据技术

随着国民经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，居民购买汽车能力加强。我国的汽车保有量随之增加，在一些大城市机动车拥有量以超过10%的速度加速，机动车成为每个家庭代步的交通工具，在有限的交通资源配置下，机动车的增加缩短了道路使用周期，城市主干道路超负荷使用，违法停车致使道路不能合理使用、行车不文明、乘车环境不良等现象有增无减。大数据时代，如何改善当前的交通状况是本文阐述的核心内容。文章从以下几个方面来阐述：大数据的现状、大数据的概述、大数据的应用、智能交通的需求、智能交通体系的建立、数据技术。

1 大数据的现状

据权威数据显示，大数据应用在我国还处在起步阶段。但在未来三年，通信、金融领域将在大数据市场突破100亿元。市场规模在2012年有望达到4.7亿元，到2013年增至11.2亿元，增长率高达138%，2014年，保持了与2013年基本持平的增速，增长率为114.38%，市场规模达到24.1亿元，未来三年内有望突破150亿元，2016年有望达到180亿规模。自从2014年以来，各界对大数据的诞生都备加关注，已渗透到各个领域：交通行业、医疗行业、生物技术、零售行业、电商、农牧业、个人位置服务等行业，由此也正在不断涌现大数据的新产品、新技术、新服务。

大数据行业“十三五”规划主要目标：在2020年，将大数据打造成为国民经济新兴支柱产业并在社会各领域广泛应用，推动我国大数据产业稳步快速发展，基本健全大数据产业体系，推动制定一批相关大数据的国标、行标和地方标准，引进具备大数据条件的企业，建设大数据产业孵化基地，提高全国信息化总体水平，以跻身世界先进水平。

2 大数据的概述

2.1 大数据定义

大数据即巨量数据集合，目前还没有一个统一的定义。大数据的概念最早是由全球著名的管理咨询公司麦肯锡提出，2011年Mckinsey发布研究称，大数据通常是指信息爆炸时代产生的海量数据，在各个行业和业务领域，数据已经渗透到行业中并逐渐成为重要的要素，人们能够从海量数据中挖掘出有用的数据并加以应用。对大数据定义的另一说法是利用常用软件工具捕获、管理和处理数据所耗时间超过可容忍时间的数据集。

随着信息时代的高速发展，大数据已经成为社会生产力发展的又一推动力。大数据被称为是继云计算、物联网之后信息时代的又一大颠覆性的技术革命。大数据的数据量巨大，一般10TB规模左右，但在实际应用中，多个数据集放在一起，已经形成了PB级的数据量，甚至EB、ZB、TB的数据量。

2.2 大数据的特点

2.2.1 数据量巨大

数据量级别从TB级别跃升到PB级别。随着可穿戴设备、物联网和云计算、云存储等技术的发展，用户的每一个动作都可以被记录，由此每天产生大量的数据信息。据有关人士估算：1986～2007年，全球数据的存储能力每年提高23%，双向通信能力每年提高28%，通用计算能力每年提高58%；2007年，人类大约存储了超过300EB

的数据；到2013年，世界上存储的数据能达到约1.2ZB。

2.2.2 数据类型多样化

即数据类型繁多，产生了海量的新数据集，新数据集可以是关系数据库和数据仓库数据这样的结构化数据到半结构化数据和无结构数据，从静态的数据库到动态的数据流，从简单的数据对象到时间数据、生物序列数据、传感器数据、空间数据、超文本数据、多媒体数据、软件程序代码、Web数据和社会网络数据[1]。各种数据集不仅产生于组织内部运作的各个环节，也来自于组织外部。

2.2.3 数据的时效性高

所谓的数据时效性高指以实时数据处理、实时结果导向为特征的解决方案，数据的传输速度、响应、反应的速度不断加快。数据时效性为了去伪存真，采用非结构化数据剔除数据中无用的信息，而当前未有真正的解决方法，只能是人工承担其中的智能部分。有些专员负责数据分析问题并提出分析后的解决方案。

2.2.4 数据真实性低

即数据的质量。数据的高质量是大数据时代重要的关注点。但在生活中，“脏数据”无处不在，例如，一些低劣的伪冒产品被推上市场，由于营销手段的成功，加之其他因素的影响导致评分很高。但是这并不是真实的数据，如果对数据不加分析和鉴别而直接使用，即使计算的结果精度高，结果都是无意义的，因为数据本身就存在问题出现。

2.2.5 价值密度低

指随着物联网的广泛应用，信息巨大，信息感知存在于客观事物中，有很多不相关的信息。由于数据采集的不及时，数据样本不全面，数据可能不连续等等，数据可能会失真，但当数据量达到一定规模，可以通过更多的数据达到更真实全面的反馈。

2.3 大数据的应用

2.3.1 医疗大数据

利用大数据平台收集患者原先就医的病例和治疗方案，根据患者的体征，建立疾病数据库并对患者的病例分类数据库。一旦患者在哪个医院就医，凭着医保卡或就诊卡，医生就可以从疾病数据库中参考病人的疾病特征、所做的检查报告结果快速帮助患者确诊。同时拥有的数据也有利于医药行业开发出更符合治疗疾病的医疗器械和药物的研发。

2.3.2 传统农牧业大数据

因为传统农牧业主要依赖于天气、土壤、空气质量等客观因素，因此利用大数据可以收集客观因素的数据以及作物成熟度，甚至是设备和劳动力的成本及可用性方面的实时数据，能够帮助农民选择正确的播种时间、施肥和收割作物的决策。当农民遇到技术市场问题可以请教专业人员，专业人员根据实时数据做出科学的指导，制定合理的优化决策，降低农民的损失成本，提高产品的产量，从而为转向规模化经营打下良好基础。

2.3.3 舆情大数据

利用大数据技术收集民众诉求的数据，降低社会群体事件，有利管理犯罪行为。通过大数据收集在微博发布的寻找走失的亲人或提供可能被拐卖人口的信息，来帮助别人。

3 智能交通的需求

随着城市一体化的快速发展，新时代农民工涌入大城市，促使城市人口的增大不断给城市交通带来问题。究其原因主要有：一是机动车的迅猛发展导致城市主次干道的流量趋于饱和，大量机动车的通行和停放占据主干道路。二是城市交通的道路基础设施供给不平衡导致路网承担能力差。三是停车泊位数量不足导致机动车使用者不得不过多依赖道路停车。四是公共设施的公交车分担率不高导致交通运输效率降低。五是城市的土地开发利用与道路交通发展不均衡。六是行人和机动车主素质不文明导致道路通行效率降低。为此，智能交通的出现是改善当前城市交通的必要需求，能够在一定程度上有效的解决城市交通问题。

大数据是如何在智能交通的应用呢？可以从两个方面说明：一是对交通运行数据的收集。由于每天道路的通行机动车较多，能够产生较大的数据，数据的采集并发数高，利用大数据使机动车主更好的了解公路上的通行密度，有效合理对道路进行规划，可规定个别道路为单行线。其二是可以利用大数据来实现主干道根据道路的运行状况即时调度信号灯，提高已有线路运行能力，可以保障交通参与者的生命和提高有关部门的工作效率，降低成本。对于机动车主可以根据大数据随时的了解当前的交通状况和停车位数量。如果交通拥堵，车主则可选择另一路线，节约了车主的大量时间。

4 智能交通体系的建立

4.1 智能交通建立的框架

主要包括感知数据层、软件应用平台及分析预测和优化管理的应用。物理感知层主要是采集交通的运行状况和对交通数据的及时感知；软件应用平台主要整合每个感知终端的信息、将信息进行转换和处理，达到支撑分析并做出及时的预警措施。比如：对主要交通干进行规划，对频发交通事故进行监控。同时还应进行应用系统建设的优化管理。比如：对机动车进行智能诱导、智能停车。

智能交通系统需要在各道路主干道上安装高清摄像头，采用先进的视频监控、智能识别和信息技术手段，来增加可管理的维度，从空间的广度、时间的深度、范围的精细度来管理。整个系统的组成包括信息综合应用平台、信号控制系统、视频监控系统、智能卡口系统、电子警察系统、信息采集系统、信息发布系统。每个城市建立智能交通并进行联网，则会产生越来越多的视频监控数据、卡口电警数据、路况信息、管控信息、营运信息、GPS定位信息、射频识别信息等数据，每天产生的数据量将可以达到PB级别，并且呈现指数级的增长。

4.2 智能交通数据处理体系的构成

主要包括交通的数据输入、车辆信息、道路承载能力等的数据处理、数据存储、数据检索。其中交通数据输入可以是静态数据或者是动态数据。数据处理是针对实时数据的处理。数据主要存储的是每天采集的巨大数据量。为了从中获取有用的数据，则需要进行数据查询和检索，还要对数据进行规划。

5 大数据技术

5.1 数据采集与预处理

数据采集与预处理主要对交通领域全业态数据的立体采集与处理来支撑交通建设、管理、运行决策。采集的数据主要是车辆的实时通行数据，以实现实时监控、事先预测、及时预警，完成道路网流量的调配、控。这些数据获取可以采用安装的传感器、识别技术并完成对已接收数据的辨析、转换、抽取、清洗等操作。

5.2 数据存储与管理

大数据的存储与管理是把采集到的数据存放在存储器，并建立相应的数据库，如关系数据库、Not Only SQL即对关系型SQL数据系统的补充。利用数据库采用更简单的数据模型，并将元数据与应用数据分离，从而实现管理和调用。

5.3 数据分析与挖掘

数据分析及挖掘技术是大数据的核心技术。从海量数据中，提取隐含在其中，人们事先未知的，但又可能有用的信息和知识的过程。从复杂数据类型中挖掘，如文本、图片、视频、音频。该技术主要从数据中自动地抽取模式、关联、变化、异常和有意义的结构，可以预测模型、机器学习、建模仿真。从而实现一些高级别数据分析的需求。

5.4 数据展现与应用

数据技术能够将每天所产生的大量数据从中挖掘出有用的数据，应用到各个领域有需要的地方以提高运行效率。

6 结束语

大数据时代，能对智能交通信息资源进行优化配置，能够改善传统的交通问题。对非机动车主而言，利用大数据可以更好的规划线路，更好的了解交通状况，在一定程度上可以对问题预先提出解决方案，起到节省大量时间、额外的开支。同时对交管部门而言，能够在限的警力情况下合理配置人员资源和交通设备，主干道路在高峰期出现的问题能够合理利用大数据信息配置资源，在刑事案件侦查中也能发挥更重要的作用。

全国要实现智能交通的联网，依然有问题需要突破，这都是大数据的数据技术应用所在。

参考文献

[1]（美）韩家炜（Han，J.），等.数据挖掘：概念与技术（第3版）[M]范明等，译.北京：机械工业出版社，2012.