应用于智能交通中的大数据技术.pdf
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1、应用于智能交通中的大数据技术摘要:随着时代的发展,人们已经不知不觉走进了信息化时代,在信息化时代大量的数据爆棚成了新时代的特征。在这种特征下人们依然追求生产生活质量的提高。对于发展智能交通使人们生活以及现实社会的需要,然而在智能交通的构建当中,大量的信息数据也给其增添了变化和难度,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,可以对研究该项领域的科研人员提供一些建议。关键字:智能交通
2、大数据 应用 平台构建一、前言大数据时代已经来临,对于城市交通来说既是机遇,也是挑战,如何应对,如何利用,这是一个很大的课题。在传统交通中,城市交通是中流砥柱,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然发生各种联系,通过大数据带来的技术突破推动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动大数据更加落地,产生实效城市交通大数据的集成和未来的挖掘应用对于现代轨道的发展具有重要作用。不论对哪一个传统行业来说,对大数据的需求,都要
3、既懂技术又深谙内情。能够驾驭行业大数据的人,需要比金融更懂金融,比电信更懂电信,比交通更懂交通,需要充分调查乘客的实际需求,需要对高峰期充分了解。二、大数据时代给智能交通带来的变化及优缺点随时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的大体上做出预测。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
4、并且还非常复杂。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大的变化。(一)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
5、。(图一: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,城市交通模式趋于偏离公共交通的发展。(二)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。传统的交通部门权责界定未厘清,专业分工的细化也促使公共交通管理部门职能重叠,因而在运营上浪费大量人力、物力。大数据能辅助人们制定出较好的统筹与协调解决方案,在各个交通部门之间合理配置交通职能,针
6、对有关道路问题进行合理信息资源配置。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、一旦某个路段发生问题,能立刻从大数据中调出有用信息,确保交通的连贯性和持续性;3、大数据具有较高预测能力,可降低误报和漏报的概率,可随时针对公共交通的动态性给予实时监控。在智能交通管理下,尽管引入处理大数据的超级计算机需要耗费一定资金,每年对其的维护也需耗费一定财力,但是从长远来看,其经济效益更大。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
7、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、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。应用大数据可以评估路况。使用交通的高速数据和分析,以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。(三)大数据下智能交通的弊端大数据扩大了围,加快了信息传递和共享速度,若不加以严格控制,其所含的商业信息或私密信息就可能泄露,例如个人所在位置、个人出行习惯以及用户最喜欢的主路线等。一旦个人察觉到这些私密信息有泄露,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
8、并能被大数据管理系统应用,但很多车辆计算交通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。三、大数据时代给智能交通带来的问题与挑战(一)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。大量信息数据的产生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
9、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,还是到在线视频影响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数据数据而言,仅按照一座城市20 000 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
10、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,因而导致数据关联模式非常复杂,并且难以处理。(二)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
11、发展,由于其有明显的技术优势和服务优点,已经越来越多企业和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。(三)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
12、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
13、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。(四)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。这样以计算和处理大数据就需要打破传统思维模式,进而利用密集型计算和新型计算的模式,该模式需要有数据计算效率的评估方法加上数据计算复杂性的研究基础理论作为技术支撑,而这些数据计算均要针对交通行业的特性以及现阶段存的问题组建成相应的数学模型才能够解决实际问题。因此大数据时代,数据量不仅庞大,更重要的是大部分数据长时期按照分布式的形式存在,使得数据很难得到集中处理,这
14、样便会给移动数据带来巨大的消耗。所以大数据时代的数据计算需要将自顶向下的中心化模式转换为以自底向上的以数据为核心的计算模式。(五)城市交通的大数据环境带来的挑战城市交通的大数据环境带来以下变化数量大但信息密度相对较低,且有一定程度的不确定性;单一数据源只能从某以角度描述研究对象,但不能给出完整的描述图像;不同的数据源具有不同的参照系,并且服从不同的误差分布;更加需要关注数据关联分析,以求发现新的知识和规律。为此以上海为例城市扩展对交通带来新的挑战如下上海社会经济发展趋势及对交通的影响研究2030 年GDP 总量达 67197亿元,为 2010年的 4 倍;2020 年岗位总规模达到1430-1
15、450万,较现状增 26%;常住人口:2020 年 2800 万,2030年超过 3000 万;流动人口从现状的 224 万人,增长到 2020 年的 250 万人。中心城规模仍在扩大:十一五期间中心城建筑量年均增加2000 万平方米,建筑开发量接近4.5亿平方方米,据规划院分析,2020年中心城建筑量将达到6.5 亿平方米。常住人口呈现向中心区以外蔓延扩展的态势,2009年起,2 批 38 个大型居住社区发展规划,用地70平方公里,估计可容纳300 万人。(图二:上海第三产业从业人口比例逐步增加趋势图)(表一:上海城市发展变化趋势,其中情景一为当前模式,核心集聚中心城整体处于饱和状态,进出中
16、心城的潮汐特征突出。情景二:多核发展中心城路网整体处于可接受的服务水平,郊区交通量比重明显增加。)上海城市发展变化趋势表从以上分析我们不难得出以上海为例城市发展的变化将带来以下挑战:1、如何适应融入城市群发展的上海,自身结构扩展调整的上海,产业结构转型的上海,提升国际航运中心能级的上海;2、如何引导城市交通模式的可持续发展,城市交通的理性消费,现代交通意识的建立;3、如何应对城市空间资源的紧缺,城市环境容量的制约,交通建设资金的紧缺,交通安全形势的严峻。因此我们必须要使智能交通需求与大数据的融合并且构建智能交通海量数据的平台。四、智能交通需求与大数据的融合(一)智能交通需求所谓智能交通其整体框
17、架主要应该包括物理感知层面、数字软件应用平台、数字分析预测以及优化应用管理系统,在这其中物理感知层面主要包括对交通状况、交通环境以及交通数据的物理感知采集;而数字软件应用平台包括对各个感知系统终端的信息数据进行整合并通过载体进转换处理进而支撑和分析各项应用系统的建设;对于分析预测以及优化应用管理系统主要包括交通规划、交通疏导、交通监控、智能指挥、智能停车、智能管理等应用系统。对于智能交通的系统应用其可以利用视频监控系统配合智能识别系统以及信息技术手段的融合,使得其管理空间、时间和范围得到不断加大,使得其管理手段在广度、深度以及精细度上均得到提高。对于现代智能交通系统整个应用平台而言,其平台的构
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- 应用于 智能 交通 中的 数据 技术
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