论智能交通技术的应用与改进

姚良群

（上海市公安局交通警察总队，上海200070）

智能交通系统是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术等有效地集成运用于整个地面交通管理而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用综合交通运输管理系统。自智慧城市概念出现以来，国内部分城市很快进入了智慧城市的规划和建设之中，截止2012年底，全国规划的智慧城市有154个之多，投资规模达1.1万亿元。在这当中，智能交通均成为各地智慧城市建设的重要内容，缓解交通拥堵、减少交通事故、改善城市环境已成为各级政府在加快经济发展中必须开展的工作。然而，在智能交通建设中也暴露出了诸如层次不高、收效不大、照搬较多、凸显城市特点的应用较少等问题。本文通过分析现状，找出问题，在应用和技术层面提出一些建议，旨在进一步提高智能交通技术的实际应用水平。

一、国内外智能交通发展现状

（一）国内智能交通发展现状

智能交通的研究和推进尽管在我国已有多年，但总体水平仍处于初级阶段，ITS（智能交通系统）作为经济增长和交通系统建设的必然选择已得到国家相关部门的高度重视，“十二五”规划更是突出了物联网智能交通的地位。

北京的智能交通系统建设起步较早且已取得初步成果，建成了比较完善的智能化道路交通指挥管理系统和高速公路信息中心，包括城市道路交通信号控制、交通检测、电视监控、交通违法检测和122交通事故接处警等系统，以及浮动车动态交通信息采集处理和发布系统等。

广州的智能交通系统构建包括广州市交通信息共用主平台、物流信息平台及路面交通状况监视与监测、静态交通管理等智能交通系统的主框架。其初步实现了线网规划系统、出租车综合管理平台、联网售票系统、96900呼叫中心等多个子系统的连接，具有诸多数据处理功能。

此外，湖南长沙也正在分期建设智能交通系统，武汉、西安等城市也正在规划和建设智能交通系统。

（二）国外智能交通发展状况

美国是应用ITS较为成功的国家之一，目前ITS在美国的应用已达80%以上，而且相关的产品也较先进，尤其在车辆安全系统、电子收费系统、公路及车辆管理系统、导航定位系统、商业车辆管理系统方面发展较快。

日本ITS包括导航系统、安全辅助系统、交通管理最优化系统、道路交通管理高效化系统、公交支援系统、车辆运营管理系统、行人诱导系统和紧急车辆支援系统，主要应用在交通信息提供、电子收费、公共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面。

欧洲在ITS应用方面的进展介于日本和美国之间，计划在全欧洲建立专门的交通（以道路交通为主）无线数据通信网，正在开发先进的出行信息服务系统（ATIS）、车辆控制系统（AVCS）、商业车辆运行系统（ACVO）、电子收费系统等。

二、国内智能交通建设中存在的问题

纵观国内智能交通的建设和应用，在取得很大成效的同时，其存在的问题也越来越明显，主要凸显在以下几个方面：

（1）各地发展还不平衡，一些城市已经建成并投入使用，而另一些城市尚在规划之中。如北京、上海等特大型城市已投入使用，另一部分省会城市、计划单列市和经济较发达的中等城市正在建设之中。

（2）先期投入使用和后期投入使用的城市，其系统功能差异不大，少有创新型的应用成果展现。一般后期建设的城市大都是照搬先期投入使用的系统功能和做法，很少有针对本城市特点的应用或有更有效的功能扩展。

（3）总体来看，集成化应用程度较低，应用相对单一，系统之间缺乏应有的关联。智能交通涉及面很广，单就信息采集而言，既有通过线圈的信息采集，也有通过视频等技术手段的信息采集，更有通过手机、浮动车、GPS等获取的信息。从各地建设并投入使用的情况看，一般都是按条线投入资金分开建设。

（4）数据应用的广度和深度不够，尤其在交通预测、辅助决策和信息服务方面。目前大量获取的文字、图片和图像等结构化和非结构化信息，大部分仅用于当前道路交通状态信息的发布，基于大数据的应用尚在探索之中。

（5）受现有体制、机制和管理模式的限制，在深度应用上受到一定限制，难以发挥出智能交通的全部功效。城市规划、道路规划和交通规划，运输管理和交通管理，静态交通管理和动态交通管理等归属多个部门，各部门均按自己的需求和标准建设信息系统，信息共享和系统关联远非人们想象中的那样科学与和谐。

（6）交通信息服务的形式和内容还缺乏多样化，尤其在如何应用位置信息提供人性化和个性化服务方面比较有限，在实现多样化的同时较少考虑实用、好用和方便。

（7）物联网、云计算和大数据等新技术在智能交通方面的应用较少，主要体现在以下两个方面：一是电子牌证应用方面。据权威统计，截止2013年底，全国机动车保有量已达到2.5亿辆，驾驶员近2.8亿人，军队和武警车辆已经开始了第二代电子牌证的应用，而占机动车总量首位的民用车辆至今还未开始应用电子车牌，这在给不法分子制造假牌、套牌可乘之机的同时，对快速、有效、准确地获取交通信息也带来了困难。二是结构化数据和非结构化数据的融合分析方面。大部分的数据应用研究都是集中在结构化数据的获取和分析方面，而对半结构化、非结构化数据的获取和分析，乃至结构化数据与半结构化、非结构化数据的融合挖掘分析，还缺乏一定的理论和方法指导，更少见应用成果。

（8）智能交通技术在公共交通方面的应用还很不够，公共交通并没有达到舒适、便捷的要求，而这个要求在几十年前就已经开始被人们认知和谈论，并一直期待，却至今未能够得到解决。就上海而言，道路上骑自行车的人似乎减少了，但不再骑自行车的人并没有全部转乘坐公交车和地铁，而是一部分人购买了私家车、一部分人购买了电动车在道路上行驶，从而增加了道路交通压力。

三、改进措施

针对以上问题，本文从技术和应用等方面提出解决方案和相关改进措施。

（一）技术方面

智能交通的系统架构和组成，很多资料上都有介绍，大多以功能分散、集成度低、应用单一的面貌出现。架构设计属顶层设计范畴，直接关系到整个系统的建设和应用，而作为当今智能交通的综合应用，必须集各类应用、融各类数据于一体。图1展示的是以公安交通管理部门为主体的智能交通系统架构，以本架构建成的信息集成展示如图2所示。本架构以综合门户来统一访问入口，提供友好的虚拟化工作环境和个性化工作平台，具有综合信息采集、信息服务、指挥调度、辅助决策和业务管理等几大功能。从图1中可以看出，门户集成了交警的业务系统、控制系统、视频图像系统、信息网站的数据信息，能提供交通管理方面静态或动态的文字、图形、图像等信息展示，具有提供综合性和概要性的信息展示、综合信息查询、业务数据统计、专题应用分析等辅助决策功能，还具备搜索、个性化定制和消息提醒等功能。

图1 智能交通系统架构

图2 综合门户

（二）应用方面

1．指挥调度

集成化的指挥调度要体现智能化。单靠预案是不够的，要充分利用GIS（地理信息系统）平台，调用所有可用资源进行管控和信息发布，在GIS图上进行作业，完成所有指挥调度和事件处置的全过程，而且这个过程要能够回访，便于事后总结和评估。

要在进行事件快速处置和警力等资源调动过程中，将必要的信息和指令通过无线电台等多种手段发出的同时，也将信息发送到相关民警的警务通（手机、电台）上，便于民警能全面了解和准确执行指令。

2．交通警卫

要利用GIS、GPS（全球定位系统）、视频图像等技术手段实现警卫路线的可视化跟踪，场所警卫方案的图上设计、推演，警卫任务的下达和实施。整个过程也要能够回访，便于事后总结和评估。

3．信息服务

目前的信息服务主要还是在路面信息板和广播电视等媒体上，个别城市也在尝试其他信息发布方式。以下几个方面也应同时得到加强和改进。

（1）手机和PDA（掌上电脑）的应用。如提供位置信息以及位置周边的道路交通状况、停车泊位、公交、地铁和出租车等信息，能预测点到点的行程时间，满足人性化和个性化需求。

（2）充分发挥警务通功能。根据民警或警车的位置信息，将周边道路的交通状况和发生的交通事件信息定时或及时发送到民警的警务通上，便于民警及时掌握情况，必要时能及时快速处置。

（3）在公交、地铁车站及车厢内告知预计本班、下一班公交车或地铁到达各站点时间。现在上海公交车、地铁车站和车厢内均已提供了新闻、广告信息服务，然而乘客在公交车站不知道车辆何时到达，乘上公交车和地铁的乘客不知道本车辆到达下行车站的时间。

（4）在微信、易信等平台上开发多种应用。

4．研判分析

（1）强化预测、预警和管控方案方面的功能，除能预测部分路段行程时间外，还要能预测未来15分钟和30分钟道路交通状态，对可能造成交通状态恶化的道路，应能形成相应的管控方案。

（2）增加对非结构化数据的采集和分析，以及结构化和非结构化数据的联合分析。微信、短信、微博等都是获取道路交通信息的重要来源，如能加以利用，可获取许多重要信息。

（3）增加交通评价方面的功能。既要有区域性的宏观交通评价，也要有针对道路和路段级的微观交通评价，为交通管理部门直至执勤民警提供管理方向，指明交通的堵点、乱点和事故高发点。例如，将昨天或本（上）周交通评价较差的道路信息每天早晨发送到该管辖区域民警的警务通（手机、电台）上，让一线民警及时掌握道路交通实情，以便关注或重点加强这些道路交通的管理。

5．视频事件检测

视频事件检测是能体现视频分析技术重要价值的，但局限于目前技术水平，要使视频事件检测率达到百分百的正确，尚有很大难度，尤其是有关车辆排队、车辆抛锚和交通事故的区分认定。尽管如此，技术上的一些缺陷，通过工程技术方面的改进还是可以有所弥补的。

（1）在封闭的快速路或高速公路上，一般都限制行人和非机动车通行，因此判断这类道路上是车辆排队还是交通事故或车辆抛锚事件，可以依据事件区域周边是否有人员走动来区分，也可以采用组合判断法来进行更精准的判断。

（2）在同时有行人和非机动车通行的公路上，可分二种情况判别，对较少发生交通拥挤的路段，依据车辆停车、排队等组合法来推断交通事件是否发生。对时常发生交通拥堵的道路，可采用分段式视频分析法来推断交通事件是否发生。

（3）对于地面道路，经常会因路口红灯而积成排队，判断此类道路是正常排队还是已经形成拥堵，可依据一段时间内（如15分钟）连续出现拥堵报警的次数（如连续出现5次以上）来判别。

6. 高清视频图像应用

可将电子警察、卡口等的摄像机设备进行复用，增加图像资源。由于其安装位置的特殊性，所获取的图像质量和效果是常规监控图像摄像机所不能达到的，实现这一功能只要增加一小部分设备就可以了。高清图像应用已逐步成为当前的主流，要充分发挥其作用，目前还要解决以下一些技术障碍：

（1）低照度问题：高清数字摄像机在夜间光照不足的情况下，其图像质量还不尽如人意。

（2）编解码问题：目前流行的标准是H.264，由于该标准过于宽松，导致各家公司推出的编解码图像不能很好地共享。

（3）网络传输问题：尽管原始图像一般均要经过压缩这一关，然而高清图像的数据流还是过大，对网络的传输提出了更高的要求，一般的网络系统都难以承受。

（4）图像数据的存储问题：由于高清图像的数据量较大，因而对存储系统也提出了较高的要求，如再要保存较长时间（1个月或以上），则需要海量存储系统才能满足要求。

（5）其它问题：将高清摄像机用于电子警察、卡口时，除了算法要准，在工程建设上还要考虑诸如太阳直射、路面雨水反光、夜间补光、暴雨等因素对捕获和分析视频信息的影响。