应用于智能交通中的大数据技术23.doc
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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作毕 业 论 文(设计)题 目: 应用于智能交通中的大数据技术 姓 名: 坑选手 系 别: 工学部 专 业: 交通运输专业 指导教师: Mr.zhuang 完成日期: 2015 年 4 月 10 日 摘要 随着经济全球化的发展和时代的变迁,人们不知不觉地走进了信息化时代。大量数据的爆棚成为了这个时代的新特征,在这种特征下人们依然追求生活质量的提高。发展智能交通使人们生活水平得到提高是现实社会的需要,然而在智能交通的构建中,大量的信息数据变化也给其增添了难度,如何在大数据时代构建一个智能化、安全化、低成本、高效便捷化的智能交通系统成为了当今人们
2、研究的课题。本文从大数据时代给智能交通带来的变化及优缺点、大数据时代给智能交通带来的问题与挑战、智能交通需求与大数据的融合以及智能交通海量数据的平台搭建等方面做了简单阐述,可以给以后研究该领域的人员提供一些可行性建议。关键字:智能交通;大数据;应用;平台构建Abstract Information age has been come in our life with the development of economic globalization and the changes of the times. There are a large amount of date bursting,
3、which become a new characteristicin this newera, people still pursue the quality of life. It is of great need and necessity for people to improve the quality of life in contemporary society depend on developing a intelligenttransportation. However, we meet some difficulties in building intelligenttr
4、ansportation because of the changes of various information date. How to develop a intelligenttransportation that safety, low cost,efficientandconvenient is the subject for the study of people. The thesis simply discusses the changes,advantages and disadvantages, problems and challenges of the intell
5、igenttransportation that information age brought. In addition, the thesis discuss the demands of the intelligenttransportation, the amalgamation of numbers of date and the establishment of date platform in intelligenttransportation system. The thesis is contributing to putting forward some practical
6、 suggestions for peoples future study.Key words:Intelligent Transportation;Big Data;Application;Platform目录1绪论11.1引言11.2国内研究概况11.3国外研究概况11.4 本文主要研究内容和研究方法22大数据时代给智能交通带来的变化及优缺点32.1大数据时代改变传统公共交通管理的路径32.2大数据下智能交通的优势42.3大数据下智能交通的弊端43大数据时代给智能交通带来的问题与挑战53.1数据关联复杂53.2数据迁移问题53.3数据接收实时性63.4海量数据计算63.5城市交通的大数据环
7、境带来的挑战74智能交通需求与大数据的融合94.1智能交通需求94.2相互融合95智能交通海量数据的平台搭建105.1针对战略调控的数据密集型分析的技术路径105.2系统架构115.3迁移数据方案115.4存储数据方案125.5数据仓库系统135.6处理数据方案145.7数据安全策略155.8未来发展建议156结语15致谢17参考文献18V1绪论1.1引言信息化时代催生了大数据技术,已经来临的大数据时代对于城市交通道路来说既是机遇也是挑战,如何应对和利用,这是一个很大的课题。大城市在经济快速发展的过程中面临着交通事故频发、交通堵塞以及交通环境污染日趋严重的问题。在传统交通中,城市交通是中流砥柱
8、,具有基础性的作用。大数据时代的特征人们用四个V字开头的英文单词来表达即速度(Velocity)、多样性(Variety)、体量(Volume)以及价值密度(Value)。在大数据时代,城市交通与大数据必定会产生各种联系,通过大数据带来的技术突破,推进城市交通迈向全面信息化时代,通过城市交通的快速发展推进大数据更加落地,产生实效城市交通大数据的集成和将来的开发利用对于现代轨道的发展具有重要作用。1 对大数据的需求,不论哪一个传统行业,都要既掌握技术又深谙内情。能够驾驭行业大数据的人,需要比互联网更懂互联网,比建筑更懂建筑,比金融更懂金融,交通也是如此。对于交通大数据方案商来说,需要充分了解乘客
9、的实际需求,需要对高峰期充分了解。1.2国内研究概况2013年12月中国智能交通与大数据技术峰会在北京召开。数十家领军企业,近七十场主题演讲,对大数据的技术方向进行了探讨和研究。还对互联网、金融、电信、交通、医疗等创新案例,大数据资源的法律法规、大数据商业利用的政策管制等进行了深入的讨论。中国智能交通协会理事长吴忠泽为我们阐述了大数据背景下,智能交通的发展趋势和发展过程中所面临的机遇与挑战。他指出交通数据的深层价值挖掘和开发要突破技术和政策层面上的问题,使数据资源的安全性问题得到保障。深圳市综合交通运行指挥中心总工关志超用“监测、模型、仿真、评价”八字概括了智能交通的特点。为我们详细介绍了大数
10、据的数据监测,大数据下城市智能交通模型体系的建设以及构建基于城市交通模型系统的智能仿真平台。毫无疑问,中国智能交通已经迎来大数据时代。1.3国外研究概况早在20世纪80年代国外就产生了“大数据”这个概念,国外对大数据的研究早于中国。到了20世纪90年代开始,欧美和日本等发达国家逐步加快了对智能交通研究和应用的速度。应用于智能交通中的大数据技术也逐步在发展和成熟。2014年1月,美国官方打算将car-to-car智能通讯系统搭载在新汽车上,让汽车与汽车之间随时有个通讯,这样就能确保车距防止交通事故的发生。据悉,这项技术已经在多个城市试点,美国将要在2017年普及这项技术。因此,国外对智能交通大数
11、据技术的研究已经步入了应用阶段。图一:美国car-to-car智能通讯系统1.4 本文主要研究内容和研究方法 改善城市道路交通的关键所在就是智能交通,建设智能交通的前提需要及时、准确地获取交通数据并构建交通数据处理模型,而大数据技术可以解决这个难题。2本文从大数据时代给智能交通带来的变化及优缺点、大数据时代给智能交通带来的问题与挑战、智能交通需求与大数据的融合以及智能交通海量数据的平台搭建等方面的进行了简单的概述,可以给相关的研究人员提供一些有用的参考。本文通过查找文献和研究,定量定性的分析,对比国内外相关技术,而采取文献法,描述法,对比法等研究方法。2大数据时代给智能交通带来的变化及优缺点随
12、着网络信息技术以及相关配套技术的快速发展,使得当今时代在不知不觉中走进一个“大数据”时代阶段。就目前而言,国际上还没有给予“大数据”一个明确的具有权威性的定义,但是其在本质上的认识各个国家基本相同。一些研究人士认为“大数据”是数量极大的一堆数据,其作用性非常强,并且其可以对其应用领域大体上做出预测。还有一些研究人士认为,在大量信息数据技术处理应用当中,“大数据”是一项大的数据集合,并且该种集合不仅数据量大,而且还非常复杂。但是无论怎样大数据时代已经走来,我们必须接受并且要利用好其在各个领域的应用。因此在今天的智能交通领域,利用大数据技术已经成为了时代发展的必然,因为其可以给现代智能交通带来诸多
13、大的变化。2.1大数据时代改变传统公共交通管理的路径大数据可以跨越行政区域的限制。行政区域的划分是国家为了有效统治和管理,而将一个国家划分不同行政区域。这个划分在促进各个行政区域自治的同时,也导致各个地方政府追求各自辖区利益的最大化,而将用户可能利用的各种交通数据纳入系统,构建公共交通信息集成利用模式,发挥整体性交通功能,通过在大数据中进行集成检索、利用和分析来提取相关信息,满足各种交通需求,以解决实时交通障碍。9图二:日本三大都市圈交通模式的演变 从图一我们可以看出从1970年至2004年,名古屋所处的中京都市圈小汽车分班比呈现上升的势头,且轨道与巴士出现下降的趋势,说明城市交通模式趋于偏离
14、公共交通的发展。2.2大数据下智能交通的优势智能交通数据处理体系的构成一般由输入交通数据(静态与动态数据)数据处理(实时数据处理)数据存储(大数据)数据查询,检索,可规划用户等组成。大数据能较好的配置公共交通信息资源。传统的交通管理部门职能重叠,在运营上浪费大量人力、物力。大数据能合理配置各个交通部门之间的交通职能,辅助人们制定出较好的统筹与协调解决方案,能合理配置有关道路的信息资源。4大数据在解决公共交通问题上具有以下优势:1)、在对公共交通的车辆进行配置过程中,配置成本会随着大数据的聚合而减小,这种高效配置能提高车辆的有效路段里程,进而提高交通运输效率;2)、确保交通的连贯性和持续性,一旦
15、某个路段发生问题,能即刻从大数据中调出相关信息;3)、大数据具有很高的预测能力,可降低漏报和误报的概率,可随时实时监控公共交通的动态性。5从经济效益方面来说,大数据的超级计算机的引入和维护需要一定的资金,但是从长远来说,其经济效益更大。1)、应用大数据可以减小交通堵塞。将用户分析之后,转化为一张完整的道路交通状况地图,并在地图上以同颜色标示各个路段的运行现状,以确定造成交通堵塞的地点。2)、应用大数据处理恶劣天气的道路状况。使用来自气象信息站和交通高速数据的信息,以评估对关键路线的道路进行清理所要耗费的时间,从而提高处理道路状况的效率。3)、应用大数据可以评估路况。使用交通的高速数据和分析,以
16、评估出关键路段的行驶可靠性。定位拥挤路段,为拥堵路段的司机指明疏通路段。62.3大数据下智能交通的弊端大数据加快了共享速度和信息传递,扩大了信息范围,使得其所含的私密信息和商业信息存在着泄露的风险。例如个人的家庭住址、个人出行路线以及常使用的出行工具等。一旦这些信息泄露,则会在一定程度上影响到个人的私生活,用户产生的自我保护意识就会抵制大数据管理系统的广泛应用。各地机构都具有交通数据并能被大数据管理系统应用,但很多车辆计数(计算交通车辆数目)的数据都以静态格式存储,使得系统所具备的计数特性无法被除人之外的事物进行检索,这种传统“人对物”的互联网连接方式不符合物联网的“物对物”特性。交通数据的物
17、联化是通过智能手机、传感器和机载车辆等硬件,不间断收集、通信和处理诸如交通条件、天气状况等移动数据。63大数据时代给智能交通带来的问题与挑战3.1数据关联复杂根据相关部门统计,随着互联网信息时代的到来,在当今三年里产生的信息数据相当于上一个时代四万年产生的数据量,并且随着时代的发展信息量要成上升趋势。大量信息数据产生的时代已经毋庸置疑的来了。在这些大量数据的产生中其来源来自于方方面面,无论从生活的互联网电子商务购物,还是到工业企业中各产线的的生产制造,还是到社交网站等媒体信息的沟通,还是到在线视频影像资料的制作与传输都是大量信息数据产生的源头。就现今时代发展而言无论从工业企业的信息自动化管理系
18、统,还是政府机关等服务部门的电子窗口政务以及居民所使用的网络信息娱乐与服务均会产生大量的信息数据。同样在现代交通领域也不例外,就目前而言浮动车数据、智能交通卡等信息数据已经大量的分布各地。就浮动车的GPS数据而言,仅按照一座城市20000辆pcu作为估算依据,那样车辆轨迹产生的实时传输记录就可以产生平均为50200 B数据长度的数据。如果按照一辆车1560 s次的回报频率。这样仅该项数据就可每天产生475 GB的数据量,175 TB的年数据量。如果再加上视频、图像、音频等各项数据流,那么整个数据系统就会存在诸多错综复杂的关系,并且这些相互关联的关系还会发生动态的不可确定的变化,因而导致数据关联
19、模式非常复杂,并且难以处理。3.2数据迁移问题受到各种信息服务终端的影响,各类信息系统均会产生大量信息数据,这样便使得各类信息数据的存储规模呈现迅猛爆炸式增长。就目前发展阶段而言,个人用户端的信息数据存储规模已经从过去的GB级别逐渐上升到了TB级别;在一些大中型信息化企业当中其信息数据存储规模也已经上升到了PB级别有的甚上升到了EB级别。近年来,随着互联网和云计算等技术的迅猛发展,由于其有明显的技术优势和服务优点,已经越来越多个人和企业选择将大量的信息数据业务迁移到云计算平台等大规模数据中心中去,进而以降低本地硬件的投入和维护成本以及安全性的保证。但是我们知道超大海量的数据迁移并非那么容易其必
20、须要以可行可靠安全的技术方案作为支撑,一旦出现错误将会给现实社会和实体经济带来影响以及增加安全隐患。此外超大海量数据迁移任务需要较大带宽作为传输技术支撑,就目前的带宽技术发展而言,虽然其已经发展较快,但随着时代的发展其发展速度将满足不了超大海量信息传输的要求,可能会成为数据迁移的一项发展瓶颈。3.3数据接收实时性随着现代智能交通的发展,交通领域已经呈现多样化的发展,现代交通的发展已经要求大量的数据需要进行在线接受、记录和处理。例如在交通领域中出租车行车轨迹数据记录、长途客车行车轨迹数据记录、公务性用车行车车轨迹数据记录以及出租车营运交易信息数据的记录,类似这样的信息数据均需要大量的实时接收、记
21、录和处理。除此之外这些交通实际应用对于信息数据的完整性以及安全性均要求较高。其中完整性的要求要使得信息数据做到无丢失并且实时接收用户的信息数据传输需求,同时还要做好并将信息数据的存储和备份。对于安全性的要求要使得数据的实时传输通道始终保持在授权的情况下运行,不能够在无授权的情况下被访问和监听进而盗取和破坏数据。与信息数据迁移性问题一样,信息数据的实时性接受也会受到带宽的制约,一般实时数据的接受功能需要在至少独享10 Mbps带宽上运行,同时在信息数据需要人机互动时还存在着IO设备接口的瓶颈。3.4海量数据计算由于大数据的计算和处理特性,对于传统的数据分析、挖掘、处理方式已经无法满足大数据的要求
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