关键词：大数据;高速公路;路网;隧道;大数据平台;运营监测管理平台
引言
自2013年以来.江苏高速公路运营与服务智能化平台建设在全国范围率先开展了基于手机信令实现省域高速路网的交通态势实时监测，7*24h、全天候地为路网运行监测、应急调度指挥与公众出行服务提供了重要的路网层级交通信息与决策支持。随着信息技术在交通领域的加速普及，人们日益增长的美好出行需要与不平衡不充分的交通信息化智能化发展之间的矛盾愈加突出，对高速路网智能化建设与管理提出了更高的要求。与此同时，如何更充分地匹配并适应路网交通环境的复杂性与江苏高速公路网信令数据源特殊性，如何更有效地解决信令数据噪音大、数据质量有待治理、路网地图精准匹配难度大、交通状态辨识效果精度有待提升等难题，成为基于手机信令的交通运行监侧技术不可回避的问题和瓶颈。综上，基于手机信令的路网动态交通信息感知、提取与分析研究工作，亚需面向省域高速公路网信息感知，发掘手机信令在高速公路交通信息采集领域研究与应用价值，深入开展核心流程关键技术研究与优化，充分利用分布式计算、虚拟化等大数据、云计算分析处理技术加持，以进一步满足高速公路路网运营管理信息化需求，夯实提升路网交通运行监测能力与水平。
1路网运行大数据的主要类型和数据规模
大数据类型主要包括动态运行数据、抽样调查数据、城市背景数据以及交通基础数据四大类。其中，动态运行数据又可以细分为：道路监测数据、车辆卫星定位数据、电子收费数据、车辆识别数据、交通事故数据、伪码移动信令数据以及移动互联网众包数据。数据包含的内容涉及的方面较多，以道路监测数据为例，数据内容主要包括规定断面的车流量，车流速度以及行驶的主要车型；交通事故数据则包含事故具体位置事故发生时间以及事故类型等。路网运行的数据不仅包括对于交通信息的情况的统计，还包括对于城市人口分布状况、气象状态以及道路施工情况的数据搜集，由于数据类型较为繁杂，大数据技术的运用为路网系统的正常运行提供必要的技术保证。
2高速路网运行大数据的应用
2.1道路通行状态实时监测
科学布设各类交通技术监测设备，实现道路交通状况全天候监测，重点危险路段全覆盖监测。科学规划、合理布局、规范设置各类交通技术监测设备，实现路面在途机动车、交通视频、交通流量、交通事件、交通违法、交通气象、各系统设备运行健康状况等各类交通安全信息全天候实时监测，提升重点路段夜间、雾区监视能力。对大型桥梁、长大隧道、大型互通立交、收费站、服务区、停车区、事故多发路段、小气候路段、长下坡路段、曲率半径过小的弯道路段等重点路段要实现全天候、无盲区监测，保障高速公路特别是隧道的安全运营。
2.2基于Spark平台的信令大数据预处理
由于手机切换数据样本量因素(主要由道路交通量、车载手机数量、手机通话行为特征、路段切换长度和切换点浮动情况等决定)以及移动通信网络自身(主要表现为“乒乓切换”、回切、多路径效应和切换位置波动、通信网络调整等)影响等因素，手机信令原始信令数据(匿名用户数据)存在许多噪声信号、错误数据以及行人样本等干扰，需要对以上干扰数据进行剔除过滤等预处理，以提高信令样本的数据质量，减少对数据统计分析的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对手机信令数据清洗、降噪等预处理各个关键过程，利用Hadoop,Spark等大数据处理技术生态，搭建了基于Spark技术的手机信令数据预处理框架，如图2所示，实现了数据存储、处理并行计算与负载均衡，进一步提升手机信令海量数据预处理效率与质量，以满足路网交通态势2min信息发布的实时性要求。
2.3动静态数据研判预警
汇聚路网实时交通路况、交通流量、异常车速信息、气象信息等各类动态信息，结合道路基础信息、警力装备信息、修路占道信息、重点车辆及驾驶人信息等静态交通管理信息，综合分析研判高速公路交通事故隐患和路网交通安全态势。对高速公路重点路段和重要交通节点的交通流量、通行车速、交通事故、交通违法情况等进行态势监测预警、可视化展示。针对事故多发路段，进行事故、交通秩序、车辆等多要素的关联分析，定期生成公路交通安全态势分析报告，为领导决策提供服务。
2.4提升了对公路的安全服务能力
交通路网的运行监测系统对于保障公路的安全服务能力具有重要作用。交通路网的运行监测系统对于保障公路的安全服务能力具有重要作用。大数据技术的有效运用，不仅使得公路交通安全事故的发生以及处理过程处于一个相对透明的状态，对于日后的责任认定提供了信息支持。解决问题的具体流程为：1.收集数据和输入数据：这些数据包括静态数据和动态数据，前者指道路环境、车辆信息等长时间不会改变的数据，这类数据通过线圈（类似于磁性检测器）和摄像机（交通视频）进行搜索；后者指在交通运行中而产生的实施数据（如车辆行驶速度），这类数据通过GPS全球定位技术、收集网络信号来搜索。2.交换和处理数据：数据中心对实时交通流数据进行提取，同时规定统一的数据格式，从而促进数据交换中心之间对数据进行交换和处理。3.储存和收集数据：通过基于云计算的云存储来对数据进行存储，将大数据集成起来。4.管理和使用数据：控制中心将这些大数据在电脑地图上以不同色彩来展现，分别以不同颜色注明各个路段的拥堵情况。从业务上来讲，一般而言，交通综合数据管理系统的建设，一般分为以下两个目标：1.建立综合信息应用能力，实现集中警力调配。通过与现场信息的连接，通过与多种不同警务处理信息关联，实现综合信息应用能力，集中警力调配，大大提高出警、处理、监控与分析的效率。2.整合各种应用系统，形成整体信息利用能力。通过整合各种已有的警务处理、管理应用系统，形成整体信息利用能力，建立成为公安交通高科技、信息化的智能交通管理的信息平台。
2.55项关键技术
5项关键技术涵盖“数据预处理、地图映射匹配、交通状态估计、数据质量评估以及2G/3G/4G信令全样本分析”等信令数据处理全流程，通过关键技术的支撑实现基于手机信令大数据的高速路网运行监测。具体包括:基于Spark平台信令大数据预处理，道路、通信及交通轨迹网络融合映射;基于Kalman滤波的交通运行状态估计，手机信令数据质量陈控及综合评估体系;基于2G/3G/4G全信今样本的交通运行监测。
结语
通过路网运营监测管理平台对各系统采集的数据进行萃取、处理和分析，已形成了高速公路路网整体运营状况、智慧报表、隧道养护系统、协同指挥管理系统等业务应用。随着高速公路各相关单位协作越来越紧密、业务需求场景越来越多，高速公路交通大数据必将会发挥越来越大的作用。
参考文献
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[4]冯建国.高速公路路网综合信息分析系统设计与实现[D].华东师范大学,2010.
论文作者:杨 乐
论文发表刊物:《城镇建设》2019年20期
论文发表时间:2019/12/9
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