芯耀
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在智能交通系統(tǒng)（ITS）的框架下，大數(shù)據(jù)分析融合了數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測分析與可視化等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
01、ITS與傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的對(duì)比?
智能交通系統(tǒng)和傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的區(qū)別，非常類似功能手機(jī)和智能手機(jī)的區(qū)別。傳統(tǒng)交通系統(tǒng)主要通過硬件升級(jí)來增強(qiáng)功能，而ITS則側(cè)重于通過軟件更新來實(shí)現(xiàn)功能的提升，僅在現(xiàn)有硬件無法滿足軟件運(yùn)行需求時(shí)，才會(huì)考慮硬件的升級(jí)。此外，ITS的軟件架構(gòu)中集成了眾多先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。
在闡明了這一基本區(qū)別之后，讓我們進(jìn)一步通過對(duì)比列表來展示ITS與傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的差異：
從表中可見，ITS可以看作對(duì)現(xiàn)行交通監(jiān)管體系的顯著增強(qiáng)和升級(jí)，是一種漸進(jìn)式的改進(jìn)，而不是顛覆式修改。ITS會(huì)復(fù)用并增強(qiáng)現(xiàn)有的交通監(jiān)控系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)后逐層匯聚。首先是路側(cè)設(shè)備的邊緣計(jì)算機(jī)，然后是多層級(jí)的云端大型服務(wù)器。包括實(shí)時(shí)的流處理和定時(shí)的批處理。處理后的數(shù)據(jù)將按需逐層下發(fā)，其中一部分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用于即時(shí)的交通管理決策，而另一部分經(jīng)過批處理的數(shù)據(jù)則適用于對(duì)時(shí)效性要求較低的應(yīng)用場景，例如交通違規(guī)處理系統(tǒng)或市政建設(shè)的中長期規(guī)劃。
一個(gè)典型的實(shí)時(shí)處理場景是，在紅綠燈處檢測到過馬路人群人數(shù)較多，或者檢測到行動(dòng)不便人員（移動(dòng)速度檢測），則適當(dāng)延長行人綠燈時(shí)間。
一個(gè)典型的長期決策場景是，在同一個(gè)紅綠燈處檢測到過馬路人群人數(shù)較多的次數(shù)在一年中的頻次超過閾值，影響車流效率，則市政規(guī)劃在此建設(shè)立交橋。
02、大數(shù)據(jù)的在ITS的用途
在智能交通系統(tǒng)（ITS）的框架下，大數(shù)據(jù)分析融合了數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測分析與可視化等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。此類技術(shù)賦能交通管理機(jī)構(gòu)、運(yùn)營實(shí)體及規(guī)劃者在復(fù)雜數(shù)據(jù)集中進(jìn)行深度剖析，以揭示潛藏的模式、趨勢及相關(guān)性。大數(shù)據(jù)分析ITS領(lǐng)域的核心優(yōu)勢在于其對(duì)交通流量、擁堵模式及事件提供實(shí)時(shí)洞見的能力。借由分析源自交通攝像頭、環(huán)形探測器及GPS設(shè)備等的數(shù)據(jù)流，交通管理部門得以實(shí)時(shí)監(jiān)控路況，定位擁堵高發(fā)區(qū)域，并迅速采取行動(dòng)以緩解交通壓力。
此外，大數(shù)據(jù)分析亦支持預(yù)測性建模與前瞻性預(yù)測，使得交通機(jī)構(gòu)能夠預(yù)測未來交通狀況，規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施投資并優(yōu)化資源配置。通過綜合考量歷史交通數(shù)據(jù)、氣象模式及人口動(dòng)態(tài)，交通規(guī)劃者能夠更為精確地預(yù)估未來交通需求。在提升交通系統(tǒng)安全性與保障方面，大數(shù)據(jù)分析亦扮演著至關(guān)重要的角色。通過對(duì)視頻監(jiān)控?cái)z像頭、車輛傳感器及事故報(bào)告等所收集數(shù)據(jù)的分析，交通機(jī)構(gòu)能夠辨識(shí)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，偵測異常狀況，并積極應(yīng)對(duì)安全挑戰(zhàn)。?????
大數(shù)據(jù)的核心觀點(diǎn)是將數(shù)據(jù)視為符合特定模式的實(shí)例集合，該模式描述了屬性和特性。“大數(shù)據(jù)”特指規(guī)模龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，需要先進(jìn)的處理技術(shù)才能有效利用。大數(shù)據(jù)的來源十分廣泛，包括傳感器、攝像頭、社交網(wǎng)絡(luò)和金融交易等。在交通系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)來源于傳感器設(shè)備、智能儀表、遙感系統(tǒng)以及社交網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。因此，決策支持系統(tǒng)必須處理從太字節(jié)到拍字節(jié)的數(shù)據(jù)收集、處理、分析和重新分配任務(wù)，這超出了傳統(tǒng)處理系統(tǒng)的處理能力。高效的交通系統(tǒng)依賴于及時(shí)可靠的交通數(shù)據(jù)，包括交通負(fù)荷、速度、密度和組成等因素。這些數(shù)據(jù)通常通過現(xiàn)場或遠(yuǎn)程感知技術(shù)收集，然后傳輸至中央存儲(chǔ)庫進(jìn)行進(jìn)一步處理。
大數(shù)據(jù)分析在改變智能交通系統(tǒng)（ITS）上有著巨大的潛力。它能提供實(shí)用的見解，讓決策能力更強(qiáng)，最終讓交通系統(tǒng)更安全、更有效率，也更可持續(xù)。隨著交通數(shù)據(jù)的量和復(fù)雜性不斷增加，大數(shù)據(jù)分析在塑造未來的交通系統(tǒng)里會(huì)越來越關(guān)鍵。它包括了超多主題，像是從傳感器、攝像頭等各種來源收集和管理大量交通數(shù)據(jù)的技術(shù)。還涉及到數(shù)據(jù)處理和分析的方法，比如實(shí)時(shí)處理流數(shù)據(jù)，還有機(jī)器學(xué)習(xí)這樣的高級(jí)分析技術(shù)。交通預(yù)測和建模技術(shù)能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和天氣情況來。
03、ITS中大數(shù)據(jù)分析的典型系統(tǒng)架構(gòu)
表1 大數(shù)據(jù)典型架構(gòu)中的各種概念和釋義
機(jī)器學(xué)習(xí)一般被認(rèn)為是大數(shù)據(jù)的一個(gè)分支，機(jī)器學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的東西本身就是大數(shù)據(jù)所代表的內(nèi)在模式規(guī)律。
此外，表中的數(shù)據(jù)庫Elassandra等，搜索引擎Elasticsearch、消息隊(duì)列Kafka和可視化工具Kibana都只代表一種可用的選擇，完全可用其他同樣功能的軟件代替。
04、ITS在智慧城市的典型應(yīng)用：擁堵感知
主要的數(shù)據(jù)來源是市民（包括步行和乘車市民），他通過智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備（智能手表）直接生成地理定位數(shù)據(jù)，或者通過智能車輛的車載傳感器產(chǎn)生數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行收集和預(yù)處理，這意味著數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)具備足夠的處理能力，可以過濾掉無用數(shù)據(jù)并保留有價(jià)值的信息。這種流處理能力可以通過前文介紹的軟件實(shí)現(xiàn)。只有有用的數(shù)據(jù)才會(huì)被聚合到云端服務(wù)器，在那里進(jìn)行主要的數(shù)據(jù)處理和歸檔。
通過預(yù)定義的規(guī)則和限制，傳感系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測偏差和異常（例如道路交通流量或乘客負(fù)載）并發(fā)出警報(bào)。而偏差的比較基準(zhǔn)是來自收集長期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的均值，并且可以劃分時(shí)段劃分季節(jié)劃分月份劃分天氣情況進(jìn)行分情況多維度的統(tǒng)計(jì)均值。
以我們之前提到的典型實(shí)時(shí)處理場景為例，在紅綠燈處檢測到過馬路人群人數(shù)較多，或者檢測到行動(dòng)不便人員（移動(dòng)速度檢測），則適當(dāng)延長行人綠燈時(shí)間?！斑m當(dāng)延長”是多少秒呢？太短沒有作用，太長耽誤行車效率。有兩種典型方法來確定合適時(shí)長：
一種是圖像識(shí)別和光流確認(rèn)行人中最慢者的速度和預(yù)計(jì)過馬路時(shí)間，以此時(shí)間為延長后總時(shí)間。但這種遷就方法長期看會(huì)導(dǎo)致少部分行人故意走慢，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)告訴他們ITS一定會(huì)等他們慢慢走。
另外一種是調(diào)取同一路口的過往大數(shù)據(jù)類似時(shí)段類似天氣類似季節(jié)類似人流量的過往統(tǒng)計(jì)曲線（正常情況下是正態(tài)分布），按3-σ法取大端2-σ的取值作為綠燈延長時(shí)段。
05、結(jié)語
智能交通系統(tǒng)（ITS）作為公共服務(wù)的重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)層面展現(xiàn)出顯著的效益。其收益主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：ITS能夠顯著提升城市運(yùn)行效率與交通流動(dòng)性，有效減少擁堵所導(dǎo)致的時(shí)間與資源浪費(fèi)，比如減少上班族極端通勤和快遞時(shí)延等等；通過優(yōu)化交通流并降低交通事故發(fā)生率，ITS為降低生命與財(cái)產(chǎn)損失、強(qiáng)化社會(huì)安全保障作出積極貢獻(xiàn)；再者，ITS有助于規(guī)范交通行為，增強(qiáng)道路使用者安全意識(shí)與遵章守紀(jì)的自覺性，進(jìn)而營造有序且安全的交通環(huán)境，加強(qiáng)公眾的公平感和安全感；在中長期，ITS可為交通產(chǎn)業(yè)政策制定提供重要的定量數(shù)據(jù)支撐，經(jīng)科學(xué)分析后，這些數(shù)據(jù)將為政府決策提供有力依據(jù)，推動(dòng)交通產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。
此外，ITS的收益還深刻體現(xiàn)在對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的宏觀影響上。通過提升整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)效率，ITS能夠間接推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，為市場創(chuàng)造更多價(jià)值。同時(shí)，鑒于ITS在緩解交通擁堵與降低車輛排放方面的作用，其對(duì)于減輕環(huán)境污染、提高城市居民生活質(zhì)量具有積極意義。另外，ITS的廣泛應(yīng)用還可降低出行成本、物流成本等各類交通相關(guān)成本，從而進(jìn)一步提升社會(huì)整體福利。值得一提的是，這些收益最終將通過稅收等途徑回流至社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和公共財(cái)政，為公眾帶來更多實(shí)際利益。
