摘要：隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展，為解決城市交通擁堵問題，智能交通系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)也進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，將是未來出行和生活方式的發(fā)展方向。本文簡要介紹了中國智能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與趨勢，在此基礎(chǔ)上，探討了大數(shù)據(jù)時(shí)代智能交通面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 智能交通系統(tǒng) 發(fā)展歷程 發(fā)展趨勢

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代也悄然來臨，大數(shù)據(jù)的存儲、分析及利用已滲透到交通領(lǐng)域、公共服務(wù)、電子商務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域。通過大數(shù)據(jù)分析人們的出行規(guī)律、消費(fèi)行為、消費(fèi)手段等系列活動，為各行業(yè)的規(guī)劃及建設(shè)發(fā)展提出優(yōu)化性建議。20世紀(jì)60年代開始，隨著汽車保有量的不斷增加，城市交通壓力越來越大，擁堵嚴(yán)重，交通安全形勢嚴(yán)峻，世界各國相繼開始了智能交通的研究，技術(shù)和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，而大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市交通管理、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、面向車輛和出行者的智能化服務(wù)，以及交通應(yīng)急和安全保障等方面已形成巨大的市場。本文重點(diǎn)闡述了大數(shù)據(jù)下智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)，為后續(xù)智能交通系統(tǒng)的布局提供參考。

1 大數(shù)據(jù)及智能交通系統(tǒng)的概述

目前大數(shù)據(jù)（big data）定義說法不一，而維克托•邁爾-舍恩伯格及肯尼斯•庫克耶定義大數(shù)據(jù)是由數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型眾多數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合，是基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用模式，通過數(shù)據(jù)的集成共享，交叉復(fù)用形成的智力資源和知識服務(wù)能力[1]。業(yè)界普遍認(rèn)為大數(shù)據(jù)具有以下特征[2]：①數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多。數(shù)據(jù)集合規(guī)模已由GB、TB擴(kuò)展到EB和ZB，數(shù)據(jù)量巨大；數(shù)據(jù)類型包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包羅萬象，無法用數(shù)據(jù)庫二維邏輯來表現(xiàn)。②數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)。淘寶購物、地圖導(dǎo)航、新聞事件等都需要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。③處理速度快。處理速度越快，創(chuàng)造的數(shù)據(jù)價(jià)值就越大，用戶的參與程度就越高，才能形成良性循環(huán)。④價(jià)值密度低。運(yùn)用大數(shù)據(jù)資源分析提取有效數(shù)據(jù)，以低成本創(chuàng)造高價(jià)值。

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)，從而建立起一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)[3]。智能交通系統(tǒng)是一個(gè)綜合性系統(tǒng)[4]，從業(yè)務(wù)層面可以分為終端層（主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、服務(wù)應(yīng)用等）、支撐層（主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的傳輸、計(jì)算、存儲、處理等）、應(yīng)用層（主要負(fù)責(zé)交通管理和服務(wù)），具體架構(gòu)如圖1所示，可實(shí)現(xiàn)對各路口、路段的車流量數(shù)據(jù)自動采集并進(jìn)行智能分析，提供最佳的路口交通信號配時(shí)方案，并通過遠(yuǎn)程干預(yù)和微調(diào)，提高路口通行能力，實(shí)現(xiàn)通行有序化。


圖1 智能交通系統(tǒng)架構(gòu)圖

智能汽車是智能交通系統(tǒng)的核心，通過配置先進(jìn)的傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，集中運(yùn)用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，利用車載傳感系統(tǒng)和信息終端實(shí)現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換。智慧汽車實(shí)際上是智能汽車與智能公路組成的系統(tǒng)，智能公路可以收集和傳遞交通信息，實(shí)現(xiàn)對車流在時(shí)間和空間上的引導(dǎo)、分流，避免公路堵塞；智能車輛具備智能的環(huán)境感知能力，通過與智能公路的互聯(lián)互通，接收到有用的交通信息，利用人工智能及控制技術(shù)自動分析車輛行駛的安全及危險(xiǎn)狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達(dá)目的地，最終實(shí)現(xiàn)替代人來操作的目的。

2 中國智能交通系統(tǒng)發(fā)展歷程與趨勢

2.1 智能交通系統(tǒng)發(fā)展歷程

我國智能交通始于20世紀(jì)80年代，初期主要進(jìn)行道路交通信號控制系統(tǒng)的研究，部分開展了城市公交系統(tǒng)智能調(diào)度的研究。90年代末期，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通擁堵頻繁出現(xiàn)，國家開始重視智能交通，國內(nèi)學(xué)者陸續(xù)對智能交通系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，國內(nèi)出現(xiàn)了智能交通相關(guān)的技術(shù)產(chǎn)品和企業(yè)。智能交通系統(tǒng)發(fā)展歷程及趨勢如圖2所示。


圖2 智能交通系統(tǒng)發(fā)展歷程及趨勢

在“十五”、“十一五”期間，國家開始了智能交通系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的科技攻關(guān)專項(xiàng)研究，在智能交通控制技術(shù)，交通信息數(shù)據(jù)采集、處理及協(xié)同技術(shù)，安全輔助駕駛，車載信息綜合服務(wù)等技術(shù)方向上取得了一定的成績，并率先在北上廣等城市進(jìn)行以智能化交通指揮、智能公交調(diào)度、綜合交通信息平臺為主要內(nèi)容的示范工程建設(shè)，取得效果顯著，此時(shí)國內(nèi)智能交通系統(tǒng)已從探索階段進(jìn)入實(shí)質(zhì)性建設(shè)階段[5]。在城市智能交通建設(shè)方面，借助國內(nèi)舉辦的三個(gè)大型國際活動，即2008年北京奧運(yùn)會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運(yùn)會，在北京建立了“奧運(yùn)智能交通管理與服務(wù)綜合系統(tǒng)”、上海建立了“世博智能交通技術(shù)綜合集成系統(tǒng)”及廣州建立了“亞運(yùn)智能交通綜合信息平臺系統(tǒng)”，這些系統(tǒng)的建立不僅為辦好國際性項(xiàng)目提供了技術(shù)支撐，同時(shí)改善了所在城市及其周邊區(qū)域智能交通運(yùn)行環(huán)境，緩解了交通擁堵，提高路網(wǎng)通行能力、行車速度及人們的出行效率[6]，成為智能交通行業(yè)快速發(fā)展的催化劑，各個(gè)省市開始加快智能交通建設(shè)。在高速公路方面，2007年底，我國內(nèi)地已有27個(gè)省區(qū)實(shí)現(xiàn)了不同范圍的聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)里程占全國高速公路通車總里程的88%。京冀唐，長江三角洲地區(qū)正逐步展開跨省區(qū)的收費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)，其中北京市已經(jīng)基本完成了有關(guān)建設(shè)任務(wù)。

“十二五”以來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)和智慧城市相關(guān)政策的落實(shí)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷成熟，智能交通行業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展階段。由于交通行業(yè)信息化需求復(fù)雜，覆蓋面較廣，調(diào)查顯示目前國內(nèi)從事智能交通行業(yè)的企業(yè)約有2000多家，主要集中在交通指揮類系統(tǒng)與設(shè)備、交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備、交通信號控制系統(tǒng)與設(shè)備、智能公交系統(tǒng)、交通信息采集發(fā)布系統(tǒng)與設(shè)備等11個(gè)主要細(xì)分市場。據(jù)統(tǒng)計(jì)智能交通產(chǎn)業(yè)投資額以年均25%以上的速度快速增長，2016年中國智能交通綜合市場規(guī)模超過700億[7]。智能交通行業(yè)整體的創(chuàng)新能力、企業(yè)的市場競爭力、技術(shù)成果的應(yīng)用規(guī)模和水平，不斷地提升，行業(yè)整體發(fā)展態(tài)勢良好。為解決城市交通日益擁堵，城市環(huán)境不斷惡化的問題，各大城市均嘗試進(jìn)行智能交通系統(tǒng)的建設(shè)。南京市建立了城市智能云交通誘導(dǎo)服務(wù)系統(tǒng)，通過綜合分析人、車、路等交通影響因素，利用各類信息發(fā)布手段，為道路使用者提供最優(yōu)路徑引導(dǎo)信息和各類實(shí)時(shí)交通幫助信息服務(wù)，為眾多出行者優(yōu)化路徑。廈門建立了智能交通控制中心和全市不停車收費(fèi)系統(tǒng)，匯集了全市所有交通信息，實(shí)現(xiàn)了各部門互聯(lián)互通、達(dá)到各系統(tǒng)協(xié)調(diào)聯(lián)動，有效緩解了交通擁堵，提升了城市交通服務(wù)品質(zhì)，提高了城市交通管理效益[8]。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)的發(fā)展，在智能交通領(lǐng)域涌現(xiàn)不少先進(jìn)技術(shù)，如車路協(xié)同、公交優(yōu)先系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、智能停車系統(tǒng)等，這些技術(shù)的迅速發(fā)展為智能交通的建立提供了技術(shù)支撐，同時(shí)給我們的生活帶來更大的便捷。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1）車路協(xié)同。通過各種智能傳感器感知并采集各類交通及環(huán)境信息，利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車車、車路設(shè)備間的短距離通信及數(shù)據(jù)傳輸；利用大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與決策，分析各路段和區(qū)域路網(wǎng)的交通狀態(tài)，單車工況和運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將檢測到的道路交通信息發(fā)布出去，為制定科學(xué)合理的管理決策提供依據(jù)，提供個(gè)性化服務(wù)和安全出行[9]。

2）公交優(yōu)先系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)時(shí)的路況信息和公交車運(yùn)行信息，若有晚點(diǎn)公共汽車，道路交叉口的信號燈會判斷是否需要對晚點(diǎn)的公共汽車提前給予綠燈，同時(shí)對正在交叉口內(nèi)行駛的晚點(diǎn)公共汽車延長綠燈時(shí)間使其有足夠的時(shí)間來通過交叉口；若無晚點(diǎn)車輛，對公交專用道中車輛速度進(jìn)行引導(dǎo)，提高下游車輛的通行數(shù)量。

3）交通誘導(dǎo)系統(tǒng)。通過交通信息采集單元，對道路現(xiàn)狀、交通流量及流速、道路占有率等系統(tǒng)所需原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將該數(shù)據(jù)傳輸給信息處理與控制模塊，完成數(shù)據(jù)的處理、存儲，誘導(dǎo)方案制定，利用通訊系統(tǒng)向車載終端、電臺和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布交通誘導(dǎo)信息，引導(dǎo)行人和車輛避開擁擠路線，繞道稀缺路線，把原本無序的出行與交通引導(dǎo)成有序的狀態(tài)，科學(xué)合理地使用道路，使出行與交通均勻地散布在道路、交通系統(tǒng)的全部時(shí)空資源內(nèi)，充分發(fā)揮其效能。

4）智能停車場系統(tǒng)。感應(yīng)卡感知車輛及持卡人進(jìn)出的相關(guān)信息，通過智能終端設(shè)備對信息加以運(yùn)算、處理等將其轉(zhuǎn)化成人工能夠辨別和判斷的信號，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)收費(fèi)、車輛管理等目地。

2.2 智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合國家智能交通發(fā)展實(shí)施方案[10-11]，展望智能交通未來的發(fā)展趨勢，主要有以下幾個(gè)方面：①構(gòu)建集成指揮調(diào)度、信號控制、交通監(jiān)控、交通執(zhí)法、車輛管理、信息發(fā)布于一體的城市智能交通管理系統(tǒng)。整合城市間交通數(shù)據(jù)資源，實(shí)時(shí)掌握各區(qū)間的交通情況，實(shí)現(xiàn)多元化、全方位的交通誘導(dǎo)；持續(xù)推進(jìn)城市間交通的智能協(xié)調(diào)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)換乘接駁間的精準(zhǔn)對接、運(yùn)動匹配及資源的高效配置。②打造涵蓋主要道路、公交場站、軌道交通站點(diǎn)、高速路口、交通樞紐的綜合交通信息平臺，打破信息不對稱，實(shí)現(xiàn)各類交通信息的開放共享，利用平臺化的APP技術(shù)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行交通信息查詢、發(fā)布與反饋。③形成智能交通產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的跨界融合態(tài)勢。隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為滿足出行需求，提高出行效率及出行體驗(yàn)，將會出現(xiàn)旅客出行與公務(wù)商務(wù)、購物消費(fèi)、休閑娛樂相互滲透的“交通移動空間”，這些服務(wù)的提供將加速交通產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的跨界融合，汽車制造業(yè)、汽車服務(wù)業(yè)、交通運(yùn)營服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、信息服務(wù)、智能交通等行業(yè)的融合發(fā)展將是大趨勢。

3 智能交通發(fā)展的挑戰(zhàn)

隨大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨必然帶動智能交通的發(fā)展，在快速的發(fā)展進(jìn)程中還要面臨諸多挑戰(zhàn)：

1）道路交通的信息分屬于公安、交通、規(guī)劃、鐵道、民航等不同部門，各部門都掌握大量的交通數(shù)據(jù)資源，但出于部門利益，彼此間的溝通協(xié)調(diào)及信息共享還比較困難，同時(shí)數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)不一，給數(shù)據(jù)挖掘和共享帶來一定的困難，交通信息資源整合的廣度和深度有待擴(kuò)展。

2）國內(nèi)尚未建成一個(gè)能夠全面掌握交通信息搜集和發(fā)布的機(jī)構(gòu)或平臺，無法利用現(xiàn)有信息資源進(jìn)行高層次交通信息服務(wù)的開發(fā)，高層次的交通信息服務(wù)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)還非常不建全；交通信息收集，開發(fā)和消費(fèi)的市場機(jī)制還沒有形成，沒有形成包括供應(yīng)商、運(yùn)營商、政府和消費(fèi)者間的完善的智能交通產(chǎn)業(yè)鏈。

3）智能交通數(shù)據(jù)具有私密性高、保密性強(qiáng)的特點(diǎn)，如何確保交通數(shù)據(jù)資源的安全性仍是目前關(guān)注的焦點(diǎn)。在數(shù)據(jù)開放的同時(shí)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全監(jiān)管，尊重和保護(hù)相關(guān)政府部門、交通企業(yè)以及個(gè)人的機(jī)密和隱私不受侵犯。

4 結(jié)束語

實(shí)施智能交通是保證城市交通可持續(xù)發(fā)展的重要手段，是未來出行和生活方式的發(fā)展方向。本文分析了國內(nèi)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，闡述了智能交通系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，為中國構(gòu)建智能交通及智慧城市發(fā)展提供參考。