动态交通信息服务系统的设计
摘要:本文在对目前国内外交通信息服务的发展现状和存在问题进行分析的基础上,阐述了一种动态交通信息服务系统的设计和开发方法,并从实践经验的角度,对系统的实现和运营进行了初步探讨。
关键词:智能运输系统;交通工程;动态交通信息服务;多源信息融合
1 引言
近年来,国家大力推动智能交通的发展,尤其将“用于公众服务的动态交通信息融合、处理软件技术研发”作为重点支持的领域。同时,由于经济的迅猛发展及城市现代化进程的加快,机动车数量快速增多,导致了交通需求与道路设施之间的尖锐矛盾,建立完善的道路交通信息服务系统已迫在眉睫。据预测,目前我国交通信息服务的市场将有数百亿元的规模,在未来几年内,还将迅速增长,有着广阔的发展前景[1]。
实时交通信息服务重点要解决的是交通数据采集、处理、发布三大问题。本文中阐述的动态交通信息服务系统是在对交通信息的采集、融合、处理基础上,通过有线网络和无线网络,向互联网、呼叫中心、手机、PDA、车载终端等发布实时交通信息,为出行者提供较为完善的出行信息服务。该系统能为出行者提供实时路况、交通预测、路径规划等信息。出行者可以及时获得实时更新信息,提前安排出行计划,变更出行路线,使出行更安全、更便捷、更可靠。本系统实现的功能在使公众切身感受到交通信息服务便利的同时,也能辅助交通管理部门的管理和执法,有效诱导城市交通流,缓解交通压力,减少因交通拥堵带来的环境污染。
2 国内外交通信息服务发展现状
动态交通信息服务一直是智能交通领域的研究热点问题,日、欧、美等发达国家的政府和企业投入了大量精力和资源进行交通信息服务的研究与应用,将其作为解决大城市交通困境的有效手段。先进的交通流信息采集、处理、分析、发布系统的研究在美国、日本、欧盟等发达国家已经得到充分的开展,实现了信息的深度发掘和集成应用,如美国的ITS、日本的VICS、欧盟的ERTICO-TMC等。国际间通过不断的产业合作和广泛联盟,使动态交通信息服务在向集成化、平台化方向发展的同时,已经在相关设施建设、终端设备销售、各类服务应用方面形成了规模巨大的产业市场[2]。
举例来说,2007年10月,北京移动呼叫中心12580正式推出实时路况查询服务。2008年1月,提供北京地区数据的首款支持动态交通信息导航的产品推出。2008年8月,在北京奥运会期间,北京市已经可以通过导航仪、手机、互联网和动态交通信息板向公众实时提供交通信息。2009年3月,由汽车厂商主导的Telematics服务在中国正式商用,可以同时提供北京、上海、广州、深圳的交通信息。交通信息服务已由政府部门引导的政务信息化建设转向由移动通信商、导航仪厂商、汽车厂商主导的商用服务运营。
应该说,动态交通信息在我国已经进入应用测试阶段。我国各个城市进行的大量基础建设为动态交通信息的采集奠定了基础。通信技术的快速发展为动态交通信息的发布应用提供了渠道。导航、LBS(移动位置服务)等地图位置服务应用技术的大规模推广应用为动态交通信息的应用提供了广大的市场空间。尽管如此,由于我国交通政务管理制度的条块限制,以及在多源交通数据的获取与综合利用、交通信息的准确性验证与分析、信息服务的发布方式和发布标准等技术环节,仍存在不少问题,使得动态交通信息服务,尤其是动态导航难以进入产业化发展阶段,成为我国在动态交通信息应用、服务领域的发展瓶颈[3]。
3 动态交通信息服务系统的设计
针对目前动态交通信息服务中交通信息共享程度低、信息准确率低、信息内容实用性不足、服务运营不完善等问题,我们整合了目前成熟、可行的技术,对动态交通信息服务系统进行了优化设计,使之能为交通管理部门和社会公众提供有效、实用的交通信息。
3.1 系统框架设计
该动态交通信息服务系统基于浮动车动态检测技术采集实时交通信息,将浮动车交通信息与固定检测器检测的交通信息进行多源异构信息融合,使动态检测与固定检测的信息优势互补,以期得到全面的城市路网交通流数据[4]。海量实时交通数据经过系统的深层次挖掘分析和精细化加工,可得到面向不同应用的信息服务产品,如城市路网运行状态,路网交通流预测,动态路径规划提供出行路径建议等。系统开发了多种发布接口,将交通信息服务产品发布到交通信息板、互联网,以及手机、导航仪等便携式移动终端上。
该系统主要由交通信息采集子系统、交通信息融合与处理子系统、交通信息发布子系统三部分组成。
(1)交通信息采集子系统
该子系统实现了交通信息的采集与通讯传输,以浮动车GPS交通数据采集为主,同时整合了线圈、微波等固定采集设备采集的交通数据,实现城市路网的大规模动态检测。装配有GPS设备的车辆采集的定位数据以规定格式按一定的采样时间间隔发送到系统服务器;交管部门现有固定检测器采集设备通过系统开发的专用数据接收接口将数据发送到服务器。数据接收接口在多源数据进行传输的过程中实现了对数据的格式转化和初步筛选。
(2)交通信息融合与处理子系统
该子系统实现交通数据的深度挖掘和精细化加工,以生成多种数据产品。系统通过建立交通数据有效性和合理性判别知识库,对海量数据进行过滤和筛选,以剔除无效、不合理数据,补充缺失数据;建立多源数据融合模型和指标体系,实现多源异构交通数据的融合处理,使数据互相补充;对长期累积的历史数据进行分析,提取道路特征曲线,建立道路特征库;结合实时数据和历史数据,建立交通预测模型,实现动态交通预测;结合交通路况、交通管制、交通事件、交通天气、对出行路径有影响的特征点等数据,实现最短路径、最短时间、最经济等多模式动态路径规划。
(3)交通信息发布子系统
该子系统按照网络的保密级别分为两个部分,一部分是供交通管理部门使用的内部信息发布,主要是通过公安网,向各级指挥中心、领导决策层、交通管理科技人员以及基层科队一线提供交通信息,为管理决策、控制协调、勤务组织、紧急事件处置等服务。另一部分是为广大交通参与者服务,开发多种发布接口,如交通信息情报板、交通管理对外办公窗口或公共场所配设的联网交通信息触摸屏、互联网(WEBGIS)、手机、导航仪、语音中心系统等,实现面向多层次用户的信息服务。
3.2 系统模块设计
交通信息采集子系统包括浮动车数据采集接口、线圈数据采集接口、微波数据采集接口、视频数据采集接口、人工干预编辑模块等。多种数据采集接口实现了与现有独立的各种交通数据采集系统的集成。人工干预编辑为业务人员提供人机交互操作界面,可以作为交通信息采集的及时补充。
交通信息融合与处理子系统包括浮动车数据处理模块、多源异构数据融合模块、动态交通预测模块、动态路径规划模块、交通状态判别模块、交通信息分析与统计模块等。
浮动车数据处理模块实现对浮动车GPS数据的格式转换、预处理、统计分析、地图匹配处理、浮动车最小样本量估计,从而得到各路段的速度趋势、旅行时间、路况等交通信息。
多源异构数据融合模块通过对异构数据的融合方法、评价指标进行研究,实现了流量数据与速度数据的融合、多条相邻路段数据的融合、浮动车数据与其他检测数据的融合等。
动态交通预测模块根据检测到的实时交通流数据和交通流预测模型,进行交通流预测,且系统具备快速预测能力,能预测5分钟到45分钟的短期交通量、平均速度及旅行时间。