論智能交通技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)

姚良群

（上海市公安局交通警察總隊(duì)，上海200070）

智能交通系統(tǒng)是未來(lái)交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進(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)、控制技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。自智慧城市概念出現(xiàn)以來(lái)，國(guó)內(nèi)部分城市很快進(jìn)入了智慧城市的規(guī)劃和建設(shè)之中，截止2012年底，全國(guó)規(guī)劃的智慧城市有154個(gè)之多，投資規(guī)模達(dá)1.1萬(wàn)億元。在這當(dāng)中，智能交通均成為各地智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容，緩解交通擁堵、減少交通事故、改善城市環(huán)境已成為各級(jí)政府在加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必須開(kāi)展的工作。然而，在智能交通建設(shè)中也暴露出了諸如層次不高、收效不大、照搬較多、凸顯城市特點(diǎn)的應(yīng)用較少等問(wèn)題。本文通過(guò)分析現(xiàn)狀，找出問(wèn)題，在應(yīng)用和技術(shù)層面提出一些建議，旨在進(jìn)一步提高智能交通技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平。

一、國(guó)內(nèi)外智能交通發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國(guó)內(nèi)智能交通發(fā)展現(xiàn)狀

智能交通的研究和推進(jìn)盡管在我國(guó)已有多年，但總體水平仍處于初級(jí)階段，ITS（智能交通系統(tǒng)）作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和交通系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇已得到國(guó)家相關(guān)部門的高度重視，“十二五”規(guī)劃更是突出了物聯(lián)網(wǎng)智能交通的地位。

北京的智能交通系統(tǒng)建設(shè)起步較早且已取得初步成果，建成了比較完善的智能化道路交通指揮管理系統(tǒng)和高速公路信息中心，包括城市道路交通信號(hào)控制、交通檢測(cè)、電視監(jiān)控、交通違法檢測(cè)和122交通事故接處警等系統(tǒng)，以及浮動(dòng)車動(dòng)態(tài)交通信息采集處理和發(fā)布系統(tǒng)等。

廣州的智能交通系統(tǒng)構(gòu)建包括廣州市交通信息共用主平臺(tái)、物流信息平臺(tái)及路面交通狀況監(jiān)視與監(jiān)測(cè)、靜態(tài)交通管理等智能交通系統(tǒng)的主框架。其初步實(shí)現(xiàn)了線網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)、出租車綜合管理平臺(tái)、聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)、96900呼叫中心等多個(gè)子系統(tǒng)的連接，具有諸多數(shù)據(jù)處理功能。

此外，湖南長(zhǎng)沙也正在分期建設(shè)智能交通系統(tǒng)，武漢、西安等城市也正在規(guī)劃和建設(shè)智能交通系統(tǒng)。

（二）國(guó)外智能交通發(fā)展?fàn)顩r

美國(guó)是應(yīng)用ITS較為成功的國(guó)家之一，目前ITS在美國(guó)的應(yīng)用已達(dá)80%以上，而且相關(guān)的產(chǎn)品也較先進(jìn)，尤其在車輛安全系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、公路及車輛管理系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、商業(yè)車輛管理系統(tǒng)方面發(fā)展較快。

日本ITS包括導(dǎo)航系統(tǒng)、安全輔助系統(tǒng)、交通管理最優(yōu)化系統(tǒng)、道路交通管理高效化系統(tǒng)、公交支援系統(tǒng)、車輛運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、行人誘導(dǎo)系統(tǒng)和緊急車輛支援系統(tǒng)，主要應(yīng)用在交通信息提供、電子收費(fèi)、公共交通、商業(yè)車輛管理以及緊急車輛優(yōu)先等方面。

歐洲在ITS應(yīng)用方面的進(jìn)展介于日本和美國(guó)之間，計(jì)劃在全歐洲建立專門的交通（以道路交通為主）無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，正在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的出行信息服務(wù)系統(tǒng)（ATIS）、車輛控制系統(tǒng)（AVCS）、商業(yè)車輛運(yùn)行系統(tǒng)（ACVO）、電子收費(fèi)系統(tǒng)等。

二、國(guó)內(nèi)智能交通建設(shè)中存在的問(wèn)題

縱觀國(guó)內(nèi)智能交通的建設(shè)和應(yīng)用，在取得很大成效的同時(shí)，其存在的問(wèn)題也越來(lái)越明顯，主要凸顯在以下幾個(gè)方面：

（1）各地發(fā)展還不平衡，一些城市已經(jīng)建成并投入使用，而另一些城市尚在規(guī)劃之中。如北京、上海等特大型城市已投入使用，另一部分省會(huì)城市、計(jì)劃單列市和經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的中等城市正在建設(shè)之中。

（2）先期投入使用和后期投入使用的城市，其系統(tǒng)功能差異不大，少有創(chuàng)新型的應(yīng)用成果展現(xiàn)。一般后期建設(shè)的城市大都是照搬先期投入使用的系統(tǒng)功能和做法，很少有針對(duì)本城市特點(diǎn)的應(yīng)用或有更有效的功能擴(kuò)展。

（3）總體來(lái)看，集成化應(yīng)用程度較低，應(yīng)用相對(duì)單一，系統(tǒng)之間缺乏應(yīng)有的關(guān)聯(lián)。智能交通涉及面很廣，單就信息采集而言，既有通過(guò)線圈的信息采集，也有通過(guò)視頻等技術(shù)手段的信息采集，更有通過(guò)手機(jī)、浮動(dòng)車、GPS等獲取的信息。從各地建設(shè)并投入使用的情況看，一般都是按條線投入資金分開(kāi)建設(shè)。

（4）數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣度和深度不夠，尤其在交通預(yù)測(cè)、輔助決策和信息服務(wù)方面。目前大量獲取的文字、圖片和圖像等結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息，大部分僅用于當(dāng)前道路交通狀態(tài)信息的發(fā)布，基于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用尚在探索之中。

（5）受現(xiàn)有體制、機(jī)制和管理模式的限制，在深度應(yīng)用上受到一定限制，難以發(fā)揮出智能交通的全部功效。城市規(guī)劃、道路規(guī)劃和交通規(guī)劃，運(yùn)輸管理和交通管理，靜態(tài)交通管理和動(dòng)態(tài)交通管理等歸屬多個(gè)部門，各部門均按自己的需求和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)信息系統(tǒng)，信息共享和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)非人們想象中的那樣科學(xué)與和諧。

（6）交通信息服務(wù)的形式和內(nèi)容還缺乏多樣化，尤其在如何應(yīng)用位置信息提供人性化和個(gè)性化服務(wù)方面比較有限，在實(shí)現(xiàn)多樣化的同時(shí)較少考慮實(shí)用、好用和方便。

（7）物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在智能交通方面的應(yīng)用較少，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是電子牌證應(yīng)用方面。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，截止2013年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)到2.5億輛，駕駛員近2.8億人，軍隊(duì)和武警車輛已經(jīng)開(kāi)始了第二代電子牌證的應(yīng)用，而占機(jī)動(dòng)車總量首位的民用車輛至今還未開(kāi)始應(yīng)用電子車牌，這在給不法分子制造假牌、套牌可乘之機(jī)的同時(shí)，對(duì)快速、有效、準(zhǔn)確地獲取交通信息也帶來(lái)了困難。二是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的融合分析方面。大部分的數(shù)據(jù)應(yīng)用研究都是集中在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的獲取和分析方面，而對(duì)半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的獲取和分析，乃至結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的融合挖掘分析，還缺乏一定的理論和方法指導(dǎo)，更少見(jiàn)應(yīng)用成果。

（8）智能交通技術(shù)在公共交通方面的應(yīng)用還很不夠，公共交通并沒(méi)有達(dá)到舒適、便捷的要求，而這個(gè)要求在幾十年前就已經(jīng)開(kāi)始被人們認(rèn)知和談?wù)摚⒁恢逼诖?，卻至今未能夠得到解決。就上海而言，道路上騎自行車的人似乎減少了，但不再騎自行車的人并沒(méi)有全部轉(zhuǎn)乘坐公交車和地鐵，而是一部分人購(gòu)買了私家車、一部分人購(gòu)買了電動(dòng)車在道路上行駛，從而增加了道路交通壓力。

三、改進(jìn)措施

針對(duì)以上問(wèn)題，本文從技術(shù)和應(yīng)用等方面提出解決方案和相關(guān)改進(jìn)措施。

（一）技術(shù)方面

智能交通的系統(tǒng)架構(gòu)和組成，很多資料上都有介紹，大多以功能分散、集成度低、應(yīng)用單一的面貌出現(xiàn)。架構(gòu)設(shè)計(jì)屬頂層設(shè)計(jì)范疇，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，而作為當(dāng)今智能交通的綜合應(yīng)用，必須集各類應(yīng)用、融各類數(shù)據(jù)于一體。圖1展示的是以公安交通管理部門為主體的智能交通系統(tǒng)架構(gòu)，以本架構(gòu)建成的信息集成展示如圖2所示。本架構(gòu)以綜合門戶來(lái)統(tǒng)一訪問(wèn)入口，提供友好的虛擬化工作環(huán)境和個(gè)性化工作平臺(tái)，具有綜合信息采集、信息服務(wù)、指揮調(diào)度、輔助決策和業(yè)務(wù)管理等幾大功能。從圖1中可以看出，門戶集成了交警的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視頻圖像系統(tǒng)、信息網(wǎng)站的數(shù)據(jù)信息，能提供交通管理方面靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的文字、圖形、圖像等信息展示，具有提供綜合性和概要性的信息展示、綜合信息查詢、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專題應(yīng)用分析等輔助決策功能，還具備搜索、個(gè)性化定制和消息提醒等功能。

圖1 智能交通系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 綜合門戶

（二）應(yīng)用方面

1．指揮調(diào)度

集成化的指揮調(diào)度要體現(xiàn)智能化。單靠預(yù)案是不夠的，要充分利用GIS（地理信息系統(tǒng)）平臺(tái)，調(diào)用所有可用資源進(jìn)行管控和信息發(fā)布，在GIS圖上進(jìn)行作業(yè)，完成所有指揮調(diào)度和事件處置的全過(guò)程，而且這個(gè)過(guò)程要能夠回訪，便于事后總結(jié)和評(píng)估。

要在進(jìn)行事件快速處置和警力等資源調(diào)動(dòng)過(guò)程中，將必要的信息和指令通過(guò)無(wú)線電臺(tái)等多種手段發(fā)出的同時(shí)，也將信息發(fā)送到相關(guān)民警的警務(wù)通（手機(jī)、電臺(tái)）上，便于民警能全面了解和準(zhǔn)確執(zhí)行指令。

2．交通警衛(wèi)

要利用GIS、GPS（全球定位系統(tǒng)）、視頻圖像等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)警衛(wèi)路線的可視化跟蹤，場(chǎng)所警衛(wèi)方案的圖上設(shè)計(jì)、推演，警衛(wèi)任務(wù)的下達(dá)和實(shí)施。整個(gè)過(guò)程也要能夠回訪，便于事后總結(jié)和評(píng)估。

3．信息服務(wù)

目前的信息服務(wù)主要還是在路面信息板和廣播電視等媒體上，個(gè)別城市也在嘗試其他信息發(fā)布方式。以下幾個(gè)方面也應(yīng)同時(shí)得到加強(qiáng)和改進(jìn)。

（1）手機(jī)和PDA（掌上電腦）的應(yīng)用。如提供位置信息以及位置周邊的道路交通狀況、停車泊位、公交、地鐵和出租車等信息，能預(yù)測(cè)點(diǎn)到點(diǎn)的行程時(shí)間，滿足人性化和個(gè)性化需求。

（2）充分發(fā)揮警務(wù)通功能。根據(jù)民警或警車的位置信息，將周邊道路的交通狀況和發(fā)生的交通事件信息定時(shí)或及時(shí)發(fā)送到民警的警務(wù)通上，便于民警及時(shí)掌握情況，必要時(shí)能及時(shí)快速處置。

（3）在公交、地鐵車站及車廂內(nèi)告知預(yù)計(jì)本班、下一班公交車或地鐵到達(dá)各站點(diǎn)時(shí)間?，F(xiàn)在上海公交車、地鐵車站和車廂內(nèi)均已提供了新聞、廣告信息服務(wù)，然而乘客在公交車站不知道車輛何時(shí)到達(dá)，乘上公交車和地鐵的乘客不知道本車輛到達(dá)下行車站的時(shí)間。

（4）在微信、易信等平臺(tái)上開(kāi)發(fā)多種應(yīng)用。

4．研判分析

（1）強(qiáng)化預(yù)測(cè)、預(yù)警和管控方案方面的功能，除能預(yù)測(cè)部分路段行程時(shí)間外，還要能預(yù)測(cè)未來(lái)15分鐘和30分鐘道路交通狀態(tài)，對(duì)可能造成交通狀態(tài)惡化的道路，應(yīng)能形成相應(yīng)的管控方案。

（2）增加對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集和分析，以及結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。微信、短信、微博等都是獲取道路交通信息的重要來(lái)源，如能加以利用，可獲取許多重要信息。

（3）增加交通評(píng)價(jià)方面的功能。既要有區(qū)域性的宏觀交通評(píng)價(jià)，也要有針對(duì)道路和路段級(jí)的微觀交通評(píng)價(jià)，為交通管理部門直至執(zhí)勤民警提供管理方向，指明交通的堵點(diǎn)、亂點(diǎn)和事故高發(fā)點(diǎn)。例如，將昨天或本（上）周交通評(píng)價(jià)較差的道路信息每天早晨發(fā)送到該管轄區(qū)域民警的警務(wù)通（手機(jī)、電臺(tái)）上，讓一線民警及時(shí)掌握道路交通實(shí)情，以便關(guān)注或重點(diǎn)加強(qiáng)這些道路交通的管理。

5．視頻事件檢測(cè)

視頻事件檢測(cè)是能體現(xiàn)視頻分析技術(shù)重要價(jià)值的，但局限于目前技術(shù)水平，要使視頻事件檢測(cè)率達(dá)到百分百的正確，尚有很大難度，尤其是有關(guān)車輛排隊(duì)、車輛拋錨和交通事故的區(qū)分認(rèn)定。盡管如此，技術(shù)上的一些缺陷，通過(guò)工程技術(shù)方面的改進(jìn)還是可以有所彌補(bǔ)的。

（1）在封閉的快速路或高速公路上，一般都限制行人和非機(jī)動(dòng)車通行，因此判斷這類道路上是車輛排隊(duì)還是交通事故或車輛拋錨事件，可以依據(jù)事件區(qū)域周邊是否有人員走動(dòng)來(lái)區(qū)分，也可以采用組合判斷法來(lái)進(jìn)行更精準(zhǔn)的判斷。

（2）在同時(shí)有行人和非機(jī)動(dòng)車通行的公路上，可分二種情況判別，對(duì)較少發(fā)生交通擁擠的路段，依據(jù)車輛停車、排隊(duì)等組合法來(lái)推斷交通事件是否發(fā)生。對(duì)時(shí)常發(fā)生交通擁堵的道路，可采用分段式視頻分析法來(lái)推斷交通事件是否發(fā)生。

（3）對(duì)于地面道路，經(jīng)常會(huì)因路口紅燈而積成排隊(duì)，判斷此類道路是正常排隊(duì)還是已經(jīng)形成擁堵，可依據(jù)一段時(shí)間內(nèi)（如15分鐘）連續(xù)出現(xiàn)擁堵報(bào)警的次數(shù)（如連續(xù)出現(xiàn)5次以上）來(lái)判別。

6. 高清視頻圖像應(yīng)用

可將電子警察、卡口等的攝像機(jī)設(shè)備進(jìn)行復(fù)用，增加圖像資源。由于其安裝位置的特殊性，所獲取的圖像質(zhì)量和效果是常規(guī)監(jiān)控圖像攝像機(jī)所不能達(dá)到的，實(shí)現(xiàn)這一功能只要增加一小部分設(shè)備就可以了。高清圖像應(yīng)用已逐步成為當(dāng)前的主流，要充分發(fā)揮其作用，目前還要解決以下一些技術(shù)障礙：

（1）低照度問(wèn)題：高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在夜間光照不足的情況下，其圖像質(zhì)量還不盡如人意。

（2）編解碼問(wèn)題：目前流行的標(biāo)準(zhǔn)是H.264，由于該標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于寬松，導(dǎo)致各家公司推出的編解碼圖像不能很好地共享。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題：盡管原始圖像一般均要經(jīng)過(guò)壓縮這一關(guān)，然而高清圖像的數(shù)據(jù)流還是過(guò)大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸提出了更高的要求，一般的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都難以承受。

（4）圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題：由于高清圖像的數(shù)據(jù)量較大，因而對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)也提出了較高的要求，如再要保存較長(zhǎng)時(shí)間（1個(gè)月或以上），則需要海量存儲(chǔ)系統(tǒng)才能滿足要求。

（5）其它問(wèn)題：將高清攝像機(jī)用于電子警察、卡口時(shí)，除了算法要準(zhǔn)，在工程建設(shè)上還要考慮諸如太陽(yáng)直射、路面雨水反光、夜間補(bǔ)光、暴雨等因素對(duì)捕獲和分析視頻信息的影響。