候志峰，靳燦章

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300392）

0 引言

在當前信息化的發(fā)展背景下，各行業(yè)各領(lǐng)域產(chǎn)生的數(shù)據(jù)激增，對海量數(shù)據(jù)進行存儲、分析與處理的要求也越來越高。因此，“大數(shù)據(jù)”理念應(yīng)運而生，并成為各行各業(yè)研究的重點。在道路交通領(lǐng)域，信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和推動使得相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)幾何級增長，如何充分有效地利用好這些海量數(shù)據(jù)，成為新時代道路交通行業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。

1 大數(shù)據(jù)的特點

大數(shù)據(jù)（Big Data）尚未有統(tǒng)一和明確的定義。一般而言，其包含兩方面的含義：首先是指海量數(shù)據(jù)本身；另外，其也指能夠存儲、分析、處理海量數(shù)據(jù)的新技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)+、云計算等各種新技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展極大地提升了數(shù)據(jù)量的積累，數(shù)據(jù)量級已從傳統(tǒng)的GB、TB級逐步上升至PB、EB級甚至ZB級（其 中 1PB=1024TB，1EB=1024PB，1ZB=1024EB）；面對如此海量的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲存、分析和處理技術(shù)已難以有效應(yīng)對。

基于對大數(shù)據(jù)含義的分析并結(jié)合其時代背景，大數(shù)據(jù)具有四個特點（4V）：體量大（Volume）、多樣化（Variety）、變化快（Velocity）、真實性（Veracity）。體量大是大數(shù)據(jù)最顯著的特點，在道路交通行業(yè)，現(xiàn)有的體系本身已經(jīng)積累了大體量的數(shù)據(jù)資源，而在信息技術(shù)的應(yīng)用和推動下，數(shù)據(jù)量進一步提升；體量大奠定了數(shù)據(jù)多樣化的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)來源和獲取方式不同，數(shù)據(jù)類型也不一樣，包括文本類、圖片、音頻、視頻等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如何有效處理半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是目前大數(shù)據(jù)應(yīng)用的關(guān)鍵；變化快是大數(shù)據(jù)一個很重要的特點，有利用價值的信息數(shù)據(jù)往往轉(zhuǎn)瞬即逝，為獲取相關(guān)價值數(shù)據(jù)，一方面要采取有效的技術(shù)方案對目標數(shù)據(jù)進行實時動態(tài)的采集，另一方面對存儲設(shè)備的存儲能力也提出了很高的要求；大數(shù)據(jù)的真實性指的是數(shù)據(jù)的挖掘和處理必須基于采集到的真實數(shù)據(jù)。

2 道路交通行業(yè)大數(shù)據(jù)的概念

狹義而言，道路數(shù)據(jù)指的是道路本身從設(shè)計、施工建設(shè)到運營、檢測、養(yǎng)護全壽命周期內(nèi)涉及的所有數(shù)據(jù)，包括勘察設(shè)計資料、建設(shè)施工過程、運營期間道路狀況、道路檢測結(jié)果、養(yǎng)護過程中產(chǎn)生的視頻、圖表、文本文件及其它形式記錄的數(shù)據(jù)。其中，包括能用已知手段處理的和暫時還有待挖掘的數(shù)據(jù)，均包含在道路大數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)。對道路交通數(shù)據(jù)而言，其數(shù)據(jù)范圍還包括與道路本身相關(guān)的其它數(shù)據(jù)，包括氣候資料、環(huán)境信息、道路使用者駕駛體驗、行駛車輛運行狀況、道路擁堵和事故信息等?？梢?，道路交通數(shù)據(jù)體量巨大、來源廣泛、種類繁多，部分數(shù)據(jù)需要進行實時動態(tài)地采集，道路交通數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的大數(shù)據(jù)特征。

3 大數(shù)據(jù)在道路交通行業(yè)的應(yīng)用

由于大數(shù)據(jù)理論起步不久，其在道路交通行業(yè)的應(yīng)用也處于探索階段。目前，工程學(xué)者在道路養(yǎng)護、道路施工、交通管理、道路交通安全方向進行了相對較多的研究和應(yīng)用。

3.1 道路養(yǎng)護

美國的路面長期使用性能研究計劃（LTPP）[1]是世界上影響極為深遠的路面性能研究項目。該計劃在美國建立了一個全國性的公路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以獲取各個試驗段的路面結(jié)構(gòu)、材料特性、氣候環(huán)境、交通量等海量數(shù)據(jù)信息。建立基于大數(shù)據(jù)的路面性能預(yù)測模型，并對其進行全面精準的評價，掌握各種路面性能產(chǎn)生變化的規(guī)律和機理，繼而將研究成果應(yīng)用到路面的養(yǎng)護、維修和管理當中。美國德克薩斯大學(xué)運用系統(tǒng)工程和運籌學(xué)大數(shù)據(jù)理論研發(fā)了旨在提升高速公路養(yǎng)護管理水平的PMS系統(tǒng)，并逐步發(fā)展為網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)，有效提升了高速公路養(yǎng)護水平。2014年，日本研究人員開發(fā)利用智能手機小程序，并基于重力感應(yīng)的垂直加速度變化測量評估道路的平整度，繼而提供了快速而便捷的路面檢測和養(yǎng)護新途徑[2]。2016年，東南大學(xué)胡晨媛[3]基于LTPP海量數(shù)據(jù)資源，對瀝青路面車轍進行預(yù)測研究?；诖髷?shù)據(jù)管理技術(shù)完成了對對象數(shù)據(jù)的分布式管理，探索出了車轍變化與不同影響因素分布規(guī)律，建立了車轍隨時間變化的預(yù)測模型，并根據(jù)大數(shù)據(jù)優(yōu)化算法技術(shù)實現(xiàn)了對模型參數(shù)的擬合與性能評價，為指導(dǎo)瀝青路面車轍病害的養(yǎng)護提供了有益參考。

3.2 道路施工

施工質(zhì)量控制是道路質(zhì)量的重要保證，關(guān)系到道路使用者的生命和財產(chǎn)安全，并對后期的道路運營、養(yǎng)護管理產(chǎn)生極大的影響。隨著各類先進技術(shù)應(yīng)用于道路施工過程，道路施工質(zhì)量控制精細化程度越來越高，并產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)。長安大學(xué)韓立志等[4]研發(fā)了瀝青路面碾壓質(zhì)量過程控制平臺，通過安置于碾壓機的GPS組件、各種監(jiān)測傳感器監(jiān)測路面碾壓過程中的時間、溫度、振動加速度等參數(shù)，并通過遠程數(shù)據(jù)傳輸裝置傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器通過既定算法將測量參數(shù)轉(zhuǎn)換為實時參量，用以動態(tài)指導(dǎo)現(xiàn)場質(zhì)量控制，并能實現(xiàn)施工完成后對碾壓過程的質(zhì)量追溯。

3.3 交通管理

大數(shù)據(jù)在交通管理領(lǐng)域具有極為廣闊的應(yīng)用前景，更是當前智能交通建設(shè)的重要基礎(chǔ)。當前，世界諸多國家均投入巨資建立服務(wù)交通管理的大數(shù)據(jù)平臺或系統(tǒng)。英國在多個城區(qū)建設(shè)了超高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以推動交通大數(shù)據(jù)的高度共享，實現(xiàn)不同城市、不同管理部門的高效合作，以減少交通擁堵狀況[5]。美國“智慧駕駛”計劃整合在本國生產(chǎn)的所有車輛的通訊設(shè)備和定位系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，繼而實現(xiàn)全國范圍內(nèi)路網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，有效提升交通誘導(dǎo)和管理水平[6]。日本通過在高速公路上設(shè)置的諸多交通檢測和監(jiān)控設(shè)備動態(tài)掌握交通擁堵、交通事故等狀況[7]。

我國交通大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設(shè)也在有條不紊地推進當中。深圳市經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，依托閉路電視監(jiān)控、違章管理系統(tǒng)、停車誘導(dǎo)等多個系統(tǒng)的協(xié)同整合，建立了包括信息采集、動態(tài)監(jiān)控、高效指揮于一體的交通管理指揮中樞，大幅提升了城市交通管理水平，保障了交通系統(tǒng)的安全快速運轉(zhuǎn)[6]。北京市建立的交通管理指揮系統(tǒng)全天候自動采集全市主要道路的實時交通流量、運行速度等數(shù)據(jù)，將整合、處理后的交通信息進行動態(tài)發(fā)布，實現(xiàn)對全市交通狀況的實時誘導(dǎo)和有效控制。

3.4 道路交通安全

隨著我國道路里程和機動車保有量的高速增長，道路交通事故日益增多。通過對道路交通事故進行統(tǒng)計分析繼而指導(dǎo)交通管理部門采取相應(yīng)措施，對預(yù)防同類事故的發(fā)生具有重要意義。過去由于數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)上的不足，傳統(tǒng)的交通事故統(tǒng)計分析手段通常也只是描述性的定性分析，存在事故分析深度不足、事故誘導(dǎo)因子甄別不清等問題，往往導(dǎo)致統(tǒng)計分析結(jié)果缺乏針對性，結(jié)果不夠?qū)嵱?。將大?shù)據(jù)應(yīng)用于道路交通事故分析中，將能有效提高事故分析準確性和實用性。

日本的交通事故研究分析中心，將大數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)應(yīng)用于事故統(tǒng)計分析中，基于大數(shù)據(jù)定量分析交通事故的深層次誘因，并據(jù)此建立了交通安全預(yù)防和預(yù)警體系[8]。美國加利福尼亞州通過整合高速公路多年的事故數(shù)據(jù)，并采用大數(shù)據(jù)方法對其進行處理分析，預(yù)測未來交通事故狀況，以指導(dǎo)采取相應(yīng)預(yù)防措施[9]。支野等[10]基于深圳市2014-2016年交通事故數(shù)據(jù)，采用模糊聚類等多種大數(shù)據(jù)挖掘方法，提出了道路事故數(shù)據(jù)缺失項填補和事故誘因甄別方法，并量化了交通事故危險度，對輔助交管部門進行事故預(yù)防和交通安全管理具有積極意義。

4 結(jié) 語

大數(shù)據(jù)在道路交通領(lǐng)域的應(yīng)用是大勢所趨，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。盡管將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于道路交通領(lǐng)域取得了一些進展，但依然存在個別突出問題。數(shù)據(jù)源廣泛，意味著數(shù)據(jù)擁有權(quán)分散，不同階段、不同類型的道路交通數(shù)據(jù)被不同相關(guān)單位掌握，由于職能差異、利益訴求不同、數(shù)據(jù)管理水平參差不齊，導(dǎo)致一些相關(guān)單位不愿意進行數(shù)據(jù)共享，或者共享數(shù)據(jù)（通常為紙質(zhì)版數(shù)據(jù)）采集的時間、人力成本過高。為應(yīng)對這些問題，建議道路交通行業(yè)管理部門進一步推進各相關(guān)單位的數(shù)據(jù)電子化水平，降低數(shù)據(jù)采集和處理成本；同時，建立道路交通信息共享平臺，各相關(guān)單位將電子化的數(shù)據(jù)均上傳到共享平臺。另一方面，應(yīng)當加大對數(shù)據(jù)人才的引進和培養(yǎng)，并重視各類新技術(shù)的融合與應(yīng)用，繼而充分挖掘利用有價值的數(shù)據(jù)。