時間:2024-01-12 14:55:08
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【關鍵詞】智能交通;計算機網絡專業;課程體系改革;融合
0.前言
智能交通是一個基于現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統。它的突出特點是以信息的收集、處理、、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務。智能交通系統(IntelligentTransp
ortationSystem,簡稱ITS)是未來交通系統的發展方向,它是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術及計算機技術等有效地集成運用于整個地面交通管理系統而建立的一種在大范圍內、全方位發揮作用的,實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統。ITS可以有效地利用現有交通設施、減少交通負荷和環境污染、保證交通安全、提高運輸效率,因而,日益受到各國的重視。21世紀將是公路交通智能化的世紀,人們將要采用的智能交通系統,是一種先進的一體化交通綜合管理系統。在該系統中,車輛靠自己的智能在道路上自由行駛,公路靠自身的智能將交通流量調整至最佳狀態,借助于這個系統,管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。
如何利用智能交通系統減緩交通的擁堵,這是新時期交通的重要課題,也是新交通發展的必然趨勢。研究面向智能交通的網絡專業課程體系,具有教育服從社會需要的現實背景。南京交通職業技術學院堅持“緊貼交通產業鏈發展,打造專業建設平臺”,努力構建富有交通特色和適應區域經濟社會發展的專業群體系;計算機網絡專業作為學院的特色專業之一,研究面向智能交通的網絡專業課程體系,是適應社會大環鏡的發展及學院建設交通特色院校的主旋律的必然之路;計算機網絡專業迫切需要找到與交通行業信息化融合的方向,從而在與省內其他高職院校計算機網絡專業招生竟爭中建立專業優勢,鍥入智能交通領域是最佳選擇;計算機網絡專業的網絡基礎知識和應用軟件編程是建設智能交通系統最基礎也是最核心的技術,但如何使三者更緊密的融合并且在新的計算機網絡專業課程體系建設中體現出來是本文研究的方向。
1.目前計算機網絡專業課程體系的不足之處
交通行業急需的是智能交通系統方面研究、開發、生產、維護、管理、服務的工程技術人才,這些人應具有寬厚的交通行業專業知識及較強的動手能力,具有較扎實的專業技能等;面對大中型企業的技術升級和技術改造,以及在更新工藝和更新產品,增強市場競爭能力的過程中,發揮其專業知識特長,正確處理和解決工程實際問題,直接面向和服務于生產第一線。但是目前計算機網絡專業的人才培養與交通行業用人單位的實際需要存在差距,在課程體系表現出與企業社會要求不相適應,課程設置單一、知識面和專業面窄、課程難以形成完整的體系、教學內容陳舊、教學方法和教學手段落后等不足之處,具體表現為畢業生技能與智能交通職業工作過程的工作任務吻合度低的問題,尤其以職業為導向的實踐教學課程體系差距較大。從中華人才網的“ChinaH R職場人氣排行榜”來看,智能交通類職位需求持續旺盛。而目前的現實就業狀況是許多計算機網絡專業的學生畢業后從事的并不是計算機網絡類崗位,智能交通系統企業實際崗位中的大部分從業人員又不是具備智能交通基礎專業知識的計算機網絡專業畢業的,需要到企業以后花相當長時間從零開始培訓,專業與職業不能銜接。調整教學內容,改革課程體系勢在必行。
2.在原有計算機網絡專業課程體系中融入智能交通相關內容
我校計算機專業課程結構設置上主要分為:公共基礎課、專業基礎課與專業課三大類,課程體系的優化需要從課程結構、.課程設置等宏觀方面,以及公共基礎課、專業基礎課與專業課的具體課程融入智能交通相關知識等微觀方面綜合考慮,才能由點到面,有計劃、有步驟的推動課程體系的改革。
2.1課程結構的改革
課程結構是指課程體系中不同課程要素及其相互形成的比重關系。“以面向交通行業就業導向”的課程結構要以模塊組合為基礎。其基本思想是該專業學生都必須掌握本專業基礎課程模塊,學習對應崗位所屬方向的專業課程模塊。根據崗位性質分為四個專業方向:計算機信息管理、軟件技術、計算機應用技術和計算機網絡方向。高職院校的目標是培養學生適合企業生產過程的各種能力包括操作、服務、管理能力等,通過教與學的過程,通過能力分析確定教學模塊,使學生適合崗位要求。融入智能交通的計算機專業的課程設置應該是在分析職業能力需求的基礎上確定培養模塊的,同時通過對學生能力的分析,安排學生學什么、怎么學,具有很強的針對性。通過能力分析將職業中的崗位能力細化,也就是根據學生的必備能力分析來設置課程單元,將處于不同能力層次的學生安排在不同的教學模塊中學習,增強針對性。保證學生畢業后能夠適應不斷更新的交通行業計算機應用技術中的軟件技術和計算機信息管理的發展,跟上時代的步伐。
2.2構建基于工作過程導向的課程設置的改革
課程設置是專業建設的核心要素之一,是全面實現人才培養目標,落實人才業務規格的著眼點。高等職業計算機應用技術專業課程體系的設置是一項系統工程,要建立一個科學的、適應社會發展需求、體現高職特色的課程,就必須樹立全新的職業教育觀念和教學模式,從學科知識體系為基礎向崗位能力為基礎轉變,從學科型教育向技術應用型教育轉變。智能交通的基礎知識:智能交通系統的體系結構、出行者信息系統、城市道路交通管理、城市智能公共交通、高速公路信息管理系統、車載系統與導航、智能交通系統的技術經濟評價、智能交通系統的標準化、智能交通系統的相關技術。其中智能交通系統的技術經濟評價、智能交通系統的標準化車載系統與導航可以作為計算機網絡專業的選修課,增加學生對智能交通系統的感性認識;智能交通系統的相關技術,如通信技術、計算機網絡、傳感器技術、車輛自動駕駛技術的相關知識可以跟計算機專業現有課程相融合,如果現有教材不能滿足融合智能交通知識的要求,鼓勵任課教師根據自己的理解去編制校本教材。出行者信息系統、城市道路交通管理、城市智能公共交通、高速公路信息管理系統等信息系統的專業知識可以融入到現有的C#,SQLSEVER 課程的課后作業以及實訓周項目中去,使學生學會軟件編程技巧的同時熟悉智能交通系統的各個應用系統的功能和架構。
2.3 公共基礎課與智能交通系統的融合
智能交通系統的知識也可以融合到公共基礎課的基本教學中,比如說大學英語,可以在教學的每一個環節引用智能交通系統的英文素材;高等數學和概率論則可以把一些智能交通工程中的案例引入到教學例題中去。
3.基于校企合作的實踐教學體系構建
智能交通系統具有以下兩個特點:一是著眼于交通信息的廣泛應用與服務,二是著眼于提高既有交通設施的運行效率。與一般技術系統相比。智能交通系統建設過程中的整體性要求更加嚴格.這種整體性體現在:(1)跨行業特點。智能交通系統建設涉及眾多行業領域,是社會廣泛參與的復雜巨型系統工程,從而造成復雜的行業間協調問題。(2)技術領域復雜特點。智能交通系統綜合了交通工程、信息工程,通信技術、控制工程、計算機技術等眾多科學領域的成果,需要眾多領域的技術人員共同協作。(3)政府、企業、科研單位及高等院校共同參與,恰當的角色定位和任務分擔是系統有效展開的重要前提條件。因此,要想對智能交通系統有深刻的了解,使畢業生到智能交通企事業單位實習階段就能頂崗作業,必須構建基于校企合作的實踐教學體系。
實踐教學體系是實現人才培養目標的最終保證,計算機網絡專業應根據自身特點制訂了一整套完善的實踐課程教學計劃,采用定向選拔、集中辦班、定向培養、定點實訓、頂崗實習的培養模式,重點為智能交通企事業單位定制一線技術工人和管理人才。工作任務分析是高職院校課程體系研究設計的重點和難點,由智能交通企業崗位工作任務為研究對象,對需要完成的任務進行分解、研究、提煉,并明確生產實踐中典型工作任務及內容,以及完成該任務需要的職業能力、知識和素質,并貫穿于學習領域和學習情景之中,這樣的課程才具有針對性。有了合作企業,學生能將實踐與工程實習和就業聯系起來,真正培養工程應用型人才。
我國智能交通科技創新發展歷程
2000年,我國成立了“全國智能運輸系統協調指導小組及辦公室”,并開展了智能交通系統發展戰略和標準規范的相關研究,形成了《中國智能運輸系統體系框架》、《中國智能交通系統標準體系》等重要成果,明確了我國智能交通系統建設發展的總體技術方向。
“十五”期間,針對我國智能交通系統發展的迫切需求,國家科技計劃對智能交通系統共性關鍵技術研究進行了立項支持,在北京、上海、廣州等全國十二個城市進行了ITS示范工程建設。通過ITS規戈叭車載信息裝置、交通信息采集、專用短程通信、汽車安全輔助、交通共用信息平臺等方面的關鍵技術攻關、關鍵產品的開發和示范應用,促進了以智能化交通管理為主的我國城市智能交通體系建設,為智能交通系統發展奠定了基礎。
“十一五”期間,面向綜合交通運輸一體化發展趨勢和我國智能交通發展中的重大技術問題,以“提高交通運輸的效率和安全”為指導思想,國家科技計劃對綜合交通運輸和服務的網絡優化與配置、智能化交通控制、綜合交通信息采集、處理及協同服務、交通安全等重點技術方向進行了持續立項研究支持,攻克了城市交通控制、交通誘導、電子收費、新一代空中交通管理等智能交通系統關鍵技術,形成了大批具有自主知識產權的智能交通科技創新成果。
面向2008北京奧運會、2010上海世博會、2010廣州亞運會等重大活動的交通需求,“十一五”期間啟動實施了“國家綜合智能交通技術集成應用示范”科技支撐計劃項目,支持建設了“北京奧運智能交通集成系統”、“上海世博智能交通技術綜合集成系統”、“廣州亞運智能交通綜合信息平臺系統”、“遠洋船舶及戰略物資運輸在線監控系統”等,為大型國際活動提供了智能化交通管理和出行服務技術支撐,取得了顯著的成果,智能交通科技在一系列重大國際活動的交通保障中發揮了重要的作用。
針對嚴峻的道路交通安全形勢,2008年,科技部、公安部和交通部聯合開展了國家道路交通安全行動計劃,國家科技計劃部署了“重特大道路交通事故綜合預防、處置集成技術開發與示范應用”支撐計劃項目,跨部委聯合、多單位協同攻關、研究與示范緊密結合,對公路安全保障、高速公路安全控制、營運車輛運行安全、全民交通行為安全提升、路網安全態勢監測、交通安全執法等交通安全重點關鍵技術進行了攻關研究和示范應用,為提高我國道路交通安全水平產生了深遠的影響。
我國在推進智能化交通管理技術發展的同時,也十分重視推動智能化交通服務技術的發展,對事關民生的公共交通、公眾便捷出行、交通安全等技術開展了研究和應用。過去的十年中,公共交通管理運營智能化、快速公交、公交信號優先、出租車智能化運營、交通信息智能化服務等面向民生的智能交通技術得到大力發展和廣泛應用,方便了公眾交通出行。國家科技計劃支持的“國家高速公路聯網不停車收費和服務系統”,建設了京津冀和長三角區域國家高速公路聯網不停車收費示范工程,通過科技攻關和示范工程形成了比較完整的技術體系和標準規范體系,取得了良好的實施效果。成為我國第一個有統一標準、在全國范圍大面積應用并實現產業化的智能交通項目。
進入“十二五”,我國智能交通科技創新圍繞綜合交通運輸系統效能與服務提升、智能化交通管控、車路協同與安全三條主線,在“863”計劃、科技支撐計劃等國家科技項目中,相繼部署了“大城市區域交通協同聯動控制關鍵技術”、“智能車路協同關鍵技術研究”、“交通狀態感知與交互處理關鍵技術”、“綜合交通樞紐智能管控關鍵技術”、“環境友好型智能交通控制技術”、“多模式地面公交網絡高效協同控制大城市交通主動防控關鍵技術及示范”、“城市道路交通智能聯網聯控技術集成及示范”等一系列項目,對我國智能交通系統建設發展中的關鍵技術進行研究,創新成果將對我國智能交通系統建設發展提供強有力的技術支撐。
我國智能交通科技創新成就
十幾年來,我國智能交通科技創新取得了豐碩的成果,突破了大批核心關鍵技術,組織實施了多項具有重大影響的智能交通系統示范工程建設。科技引領和推動我國智能交通系統的建設和發展后來居上,成為世界智能交通系統發展格局中的重要構成,發展成就為世界矚目,部分自主創新科技成果和應用躋身世界先進水平。在我國智能交通系統建設和發展的實踐中,國家科技計劃的實施,結合實際應用需求,在城市交通運行智能化監測、道路交通信息采集處理、重大活動交通運行組織保障、大容量快速公交、區域聯網不停車收費等技術領域形成了許多具有國際先進水平的智能交通科技創新成果。
(1)交通信息化水平顯著提升,交通狀態綜合檢測、網絡化電子收費等核心關鍵技術取得突破并廣泛應用。建成了全國機動車和駕駛員管理信息系統、全國鐵路聯網售票系統;綜合交通信息采集、處理及協同服務技術取得突破;交通綜合監測技術與設備廣泛應用,基于移動終端的狀態獲取和集成應用技術達到國際先進水平;網絡化電子收費(ETC)技術實現了跨越式發展,已在全國26個省市推廣應用。
(2)城市智能交通技術綜合集成與應用總體達到國際先進水平。結合重大應用需求,攻克了大批關鍵技術,建設了示范工程,形成一批行業技術規范和國家標準,對重大國際活動交通保障作用突出,推動我國智能交通技術應用水平取得顯著提升。北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會交通保障對智能交通技術進行了大范圍集成應用;科技支撐全國城市“暢通工程建設”;公交智能化、BRT形成了成套技術裝備;公交一卡通實現了城市間聯網通用。
⑶新一代空中交通管理技術取得重大技術突破,建立了我國新一代空中交通管理系統核心技術框架。突破了高精度航空導航、協同式航空綜合監視、空管運行控制和民航空管信息服務平臺等關鍵技術,核心裝備和關鍵系統實現自主研制,達到國際同期先進水平。中國民航新一代空中交通服務平臺已經在空管、航空公司等部門獲得了成功應用,在提升空域利用、減少延誤等方面成效明顯,為我國從民航大國向民航強國邁進奠定了技術基礎。
(4)智能汽車技術取得重要突破,部分成果達到國際先進水平。無人駕駛智能汽車實現了實際道路運行測試,達到國際先進水平。汽車駕駛輔助技術領域趕上了國際研發進程,駕駛人行為監控預警技術研究躋身國際先進行列。
(5)智能交通支撐道路交通安全水平提升。人因安全研究顯著提升了交通安全執法科技能力和監管水平,安全執法與安全保障技術及應用,提高了道路交通安全總體水平。攻克了一批交通基礎設施安全相關的關鍵技術,形成了適合我國公路交通特點的基礎設施安全技術體系。建成了以交通事故快速救援為核心的一體化交通應急保障系統,為交通應急指揮和管理能力提升提供了核心技術支撐。
(6)科技創新推動我國智能交通產業發展初具規模。智能交通領域項目建設主要技術和設備多數為我國企業自主創新產品。城市智能交通系統建設市場逐年提升,2013年度主要項目市場規模超過200億元。高速公路收費、通信、監控系統以及公路交通信息化和智能化項目市場規模近百億元。智能交通領域的上市企業近10家。
目前,我國智能交通科技支撐體系基本建立,智能交通標準體系不斷完善,智能交通已經成為我國交通運輸現代化發展的重要構成。自主創新、產學研結合、智能交通科技創新培育和推動了我國智能交通產業的形成和發展,智能交通產業已成為我國高新技術產業的重要內容和新的經濟増長點。智能交通產業的發展,帶動了信息、通信、傳感等高技術領域新技術成果的應用,促進了信息服務、現代物流等現代服務業的提升和發展。
智能交通科技創新發展趨勢
適應我國社會經濟發展的要求,順應國際高新技術發展趨勢,智能交通科技創新發展面臨新的挑戰和要求,也呈現出新的發展趨勢。
日益嚴重的城市交通擁堵、居高不下的道路交通安全事故、通待提升的綜合交通服務水平,是智能交通科技創新發展始終面對的挑戰。我國社會城鎮化進程的加速和智慧城市建設,要求我們必須謹慎思考未來城市交通模式,構建綜合交通體系,倡導綠色出行理念。
未來我國智能交通的科技創新發展將重點圍繞以下方面:
綜合交通運輸協同與效能提升;以服務為導向,注重ITS的公眾服務和綜合應用服務;不斷采用新技術提高交通管理和服務的智能化水平;重視道路交通安全保障和安全水平的提升;關注交通環境改善和交通的可持續發展;車路協同系統受到普遍關注。具體技術方面,新技術環境下交通信息精確感知與動態交互、交通需求辨識與交通態勢分析、動態交通仿真與智能化決策支持、交通運行智能化控制與節能減排、人車路協同主動安全與智能駕駛、綜合交通系統網絡優化與協同服務、公路智能運輸與綜合服務、大型綜合樞紐協同運營與高效服務、智能化綜合交通信息服務等都將成為創新發展的重要方向。
一、大數據驅動云服務的特點
我們所說的大數據驅動主要是指計算機即物聯網和云計算之后,又一個革新的技術。它最主要的優勢是能夠存儲更多種類和更多數目的數據。它具有更高的商業價值,處理數據的速度也更快。在智能交通方面,大數據驅動主要是指能夠應用各種各樣的交通數據,應用發達的交通監控,來處理數據巨大,種類多樣的交通領域中的事情。它主要具有以下幾個特點:
存儲體積大。原來存儲數據的TB技術已經被淘汰,如今所采用的大數據的存儲設備已經升級到PB的級別的技術。這種PB技術最重要的特點就是其存儲空間更大,它自身的存儲數據的體量也更大。
數據種類多。大數據所涉及的領域非常廣,如果通過上傳的方式將這些數據進行處理和整合,那么其工作量非常大,而且非常耗時。而且分析的效率并不高。而如果通過大數據驅動的智能交通云服務將這些數據進行處理,那么我們就可以將分布在不同平臺的不同數據進行整合,從而分析出更加精確的數據。
處理速度快。大數據驅動通過后臺可以將各個數據很快的整合在一起,極大的提高了處理數據的速度。從一定程度上來說,提高了管理的效率。
二、應用大數據驅動云服務的優勢
為了進一步提升我國的智能交通建設,建設一個信息化和現代化的智能交通云服務平臺,我國相關部門已經將智能交通云服務廣泛應用在交通建設的各個領域。我們已經致力于通過實踐提高我國交通建設效率,為交通建設提供了更多的幫助。其主要優勢有以下幾個方面:
首先大數據驅動有效的將復雜繁多的大數據整合在了一起,極大提高了工作效率。也增加了數據的存儲時間。過去的云計算智能只能將異構的數據和分散的系統進行整合處理。
可以提高交通服務的效率。我們利用大數據驅動的智能交通云服務平臺,提高了交通和道路網通的能力,也提升了道路設施的永遠效率。還能通過實際情況調整交通的要求。如今我國面臨巨大的交通壓力,所以導致了交通運行效率很低,我們可以通過大數據驅動實時監督交通的運行狀況。根據實際的情況調整策略,從而提升交通的運行。而且大數據驅動還具備更高的預測能力,可以對交通進行針對性的實時跟蹤監控。
可以提升交通安全保障。大數據驅動具備更高的預測性和實時性的優勢,所以,大數據驅動具備與道路探測器聯合工作的能力,從而實現對車輛的追蹤,而且還能分析車輛行駛的安全性,降低交通事故的發生率,還能及時反饋相關信息,使信息得到及時處理,提高處理解決緊急事務的速度。降低交通事故的傷亡率。
三、完善智能交通服務的相關技術
在智能交通服務中,我們必須將其最基本的服務層和數據的分析層,以及終端位置的層的技術平臺不斷完善,其主要分析如下:
首先,基礎服務層作為大數據驅動的基礎設施,它主要是利用云計算的技術,將不同種類的數據整合在一起,同時存儲不同種類的異構數據從而確保數據的安全性。
加強數據分析層主要是要根據交通管理和存儲的數據,再利用數據的分析能力分析相關信息,從而達到交通管理的要求,我們要根據實際情況不斷更新數據,才能確保分析結果更加準確。
終端的層主要是將分析出的數據最終到云終端上,我們要根據實際的情況得出相應的分析結果,使社會大眾能夠更加直觀的理解,使他們直觀的找到相關所需要的功能入口。
關鍵詞 GIS 共用信息平臺 智能交通管理系統
1 背景
為了解決我國城市的交通問題,改善城市交通系統的性能,一方面需要通過改造路網系統、拓寬路面、增添交通設施以及道路建設等城市交通所必需的“硬件”建設來實現,另一方面需要通過采用科學的管理手段,把現代高新技術引入到交通管理中來提高現有路網的交通性能,從而改善整個道路交通的管理效率,提高道路設施的利用率,實現城市交通管理的科學性和有效性。
城市智能交通管理系統由多個子系統組成,各個子系統的信息需求復雜多樣,但有一些信息是可以共享的,通過共用信息平臺可以使這部分信息增值,而且整個智能交通管理系統的信息通過共用信息平臺的統一存儲、組織、處理,能夠更有效地保證數據間關系的正確性、可理解性和避免數據冗余,提高系統中信息的利用率和傳輸速度。
2 以GIS作為共用信息平臺
智能交通管理系統主要包括視頻監控系統、電子警察系統、110/122接處警系統、車輛運營管理系統、路口控制系統、公共交通系統、GPS系統、交通誘導系統等。對整個系統而言,應充分發揮子系統的作用,并做到無縫集成。
地理信息系統(GIS:Geographic Information Sys-tem或Geo-Information System)作為一種綜合處理和分析空間數據的技術系統,能夠有效地對地球空間數據進行采集、存儲、檢索、建模、分析和輸出。它的獨特之處就在于能夠把地理位置和相關屬性信息有機地結合起來。眾所周知,交通信息與地理位置密切相關,利用GIS技術構筑智能交通管理系統的共用信息平臺,不但能夠使交通信息在空間上直觀明了地顯示出來,并能為這些信息的深層次挖掘和后續信息服務及輔助決策提供空間屬性上的支持。
信息是智能交通管理系統中重要的基本元素,也是聯接各個子系統的紐帶。通常把交通信息劃分為兩類:靜態交通信息和動態交通信息。靜態交通信息是指包括道路信息、交通附屬設施信息、停車場信息、車輛管理信息等隨時間變化較小的信息,它又可以分為基礎數據(如道路路網數據等)和歷史數據(如車輛違章歷史數據等);動態信息主要指各類實時采集到的交通信息,如交通流量信息、視頻監控信息、公交車位置信息等。利用GIS可對以上所有數據進行集成管理。針對智能交通管理系統對信息要求的特點,建立專屬的地理信息數據庫,通過網絡互聯與分布式數據庫系統建立GIS平臺。GIS作為整個系統的協調者,對數據和應用進行管理。圖1所示為地理信息系統在智能交通管理系統環境下的集成。
3 系統的技術框架
3.1 系統的總體架構
根據信息平臺的一般架構,結合考慮GIS作為智能交通管理系統共用平臺的要求,系統可采用三層體系結構:
(1)客戶端。指的是信息平臺的用戶主體,包括道路使用者、道路建設者、交通管理者、運營管理者、公共安全負責部門、相關團體等。具體的服務對象由系統的建設者決定。
(2)應用服務層。以GIS作為城市交通智能管理系統的信息平臺,由各個交通管理子系統采集交通數據,將這些原始數據以規定的格式返回,再對數據進行分類、抽取、挖掘和融合等處理,在數據存儲的同時,將不同的信息按照規范的協議給相應的應用子系統。同時提供多種靜態和動態交通信息查詢接口,滿足這些外部系統的交通信息需求。
(3)數據管理層。存儲系統所需的基礎數據,提供平臺與各子系統之間的信息接口。
基于GIS平臺的城市智能交通管理系統的組成如圖2所示:
3.2 GIS共用平臺的基本功能
各個子系統由于功能的不同,獲得的交通數據也不同,但大多具有信息量大、情況復雜等特點。將這些來源不同、類型不同的大量信息融合在一起,從中提取具有更多特征的更深層次的信息,并最終在系統的管理決策核心中得到應用,是維持整個系統正常運作的關鍵環節。信息在智能交通管理系統中的綜合利用如圖3所示。
GIS共用平臺作為整個智能交通管理系統的樞紐,它擔負著信息匯總、融合和中轉的職責。其基本功能表現在:
(1)信息采集功能。從各子系統按規定的格式提取共享數據,完成對靜態交通信息和動態交通信息的重組,并保證數據的正確性、可讀性,避免大量數據的冗余。
(2)信息融合功能。根據各個子系統間的功能要求和內在聯系,對采集來的信息在一定的準則下加以分類、統計、關聯,挖掘出更深層次的信息,以用于交通管理決策。
(3)信息提供與功能。按各子系統的要求,以規定的格式向子系統傳輸所需信息;根據服務請求和查詢權限提供給客戶數據、圖形或圖像等信息。4 主要問題與解決對策
以GIS作為智能交通管理系統的共用信息平臺也存在著一些問題,主要體現在實時性和數據量過大兩個方面。
智能交通管理系統要求共用信息平臺能夠實時刷新數據用于交通管理(如決策、指揮和調度等)和信息,從而對GIS平臺提出了實時性的要求。另一方面,由于我國不允許將高精度的GIS數據刻入光盤,相當一部分地理信息基礎數據需要通過無線下載方式獲得,導致各子系統與平臺間的數據交換量龐大,影響GIS平臺的有效工作。
針對上面的兩大問題可將地理信息分為基礎地理信息(道路位置信息、單行道信息等)和交通屬性信息(停車場位置、建筑物位置等),將大量的基礎地理信息通過GIS共用信息平臺通過專用短程通信(DSRC)方式下載至車載裝置的內置內存介質,少量的屬性信息從智能交通系統實時,通過多種通信方式送至車載設備。
對于數據量大的問題,可考慮采用數據壓縮技術減少數據量,采用分布式數據庫來管理數據以分擔數據存儲的空間,降低網絡堵塞的可能性。對實時性要求高的數據通過網絡在GIS平臺和各子系統中傳送,對實時性要求不高對數據定時傳送到平臺的數據庫中。
5 結束語
本文探討了基于GIS平臺的城市智能交通管理系統構架問題,主要討論系統的技術框架與主要功能及可能存在的主要問題與解決方法,對系統中的細節問題還有待進一步深入研究。
參考文獻
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〔2〕陸化普.解析城市交通?郾中國水利水電出版社,2001.9
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關鍵詞:智能交通;信息化應用;技術
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
一、智能交通產業的基本特點
與一般的高新技術產業相比,智能交通是一種技術基礎和管理對象都非常復雜的高新技術集成的現代服務業,具有鮮明的自身特色。一方面,智能交通是由傳統的交通運輸業衍生出來的,其研究和服務的對象也是人和物在時間和空間上的位移,因此具有交通運輸行業的一般特征;另一方面,和一般的交通運輸業相比,智能交通產業集高新技術的研究、開發、生產和技術服務為一體,其發展受到了市場和技術的雙重驅動,因此又表現出明顯的高新技術特征。具體來看,智能交通的基本特點包括以下幾個方面。
(一)智能交通具有廣泛的涉及面和強烈的社會屬性
智能交通作為一種重要的交通運輸業,與其他產業相比,不僅涉及面廣,而且帶動性強,具有強烈的社會屬性。這種社會屬性是由交通運輸業的自身特點所決定的。正如經濟學家克魯格曼所言,交通運輸的重要性就在于有且只有它可以連接或貫穿其它所有產業,因此其發展也直接關系到國民經濟的每個產業。換言之,交通運輸業承擔著整個社會人和物的空間位移,無論是交通基礎設施還是交通工具,其發展都涉及到多個行業,對經濟社會其他行業特別是關聯產業以及資源和環境的可持續發展具有深遠影響。
交通運輸發展的方式選擇將直接影響到社會資源和環境的可持續發展。隨著經濟的增長以及科學技術的不斷進步,人類對交通運輸的需求日益增加,交通基礎設施的規模也在日益擴大。然而,資源的有限性和環境的可承受力對基礎設施的建設提出了更多的要求。面對日益擁擠的道路交通和日益增加的通行需求,單純的擴大規模以及無法解決現代社會交通的供求矛盾。在這種情況下,智能交通應運而生。它將電子信息等多種高新技術運用于道路交通運輸系統,很大程度上提高了現有道路交通的運輸能力。
近半個世紀以來,隨著科學技術的不斷進步特別是計算機信息技術以及材料能源等學科的不斷發展,智能交通系統逐漸完善并且在道路運輸特別是公路運輸方面發揮了積極的作用。作為一種新型的高科技服務型產業,智能交通被認為是解決城市交通問題最有前途的方向,其發展對社會經濟的貢獻和影響要遠遠大于其它高新技術產業。
首先,智能交通對國民經濟的其他產業特別是相關產業具有積極的拉動效應。一方面,由于智能交通需要大量的硬件設備來實現,因此其發展必將帶動通信設備、信息采集設備以及設備等機電產業的發展;另一方面,智能交通的運行是以完善的信息網絡系統為基礎的,先進的智能交通技術必然要求通信技術以及信息產業加快發展步伐以滿足其日益增長的信息需求,從而有利于通信技術產業的發展;此外,智能交通要求強大的數據和信息處理中心,因此對微電子、計算機及軟件產業的發展也具有積極的促進作用。
其次,智能交通有利于土地等自然資源的集約使用,同時也有利于降低能耗,減少交通污染。在當代社會,整個世界經濟是由一個個高度組織化、結構化的社會組織所構成的,智能交通在不新增交通設施的同時促進了原有交通基礎設施和交通工具的潛能充分的發揮,提高了整個社會的生產力水平。一方面,由于智能交通不需要新增交通基礎設施,因此在很大程度上節省了土地、勞動等社會資源;另一方面,智能交通涉及很多新技術和新產品,其中絕大部分新技術和產品的使用都有利于降低能耗和減少污染,或者說在原有的能耗基礎上擴大地面運輸系統的運輸能力,進而有利于節約資源,保護環境。
(二)智能交通具有技術集成性和產權復雜性
作為一種現代高新技術的集成產業,智能交通具有鮮明的集成性和復雜性,這一特性與智能交通的產生和發展密切相關。根據國內外不少專家和學者的觀察研究,在城市交通高峰時期,雖然很多道路系統會發生堵塞,但一般而言,并非所有的道路交通系統和高速公路系統都會發生堵塞,換言之,有相當一部分道路交通仍然很暢通。如果能夠將每條道路實時的交通運行狀況及時告訴駕駛員和乘務人員,他們就可以根據當時的道路交通狀況,盡可能地避開堵車的路段,這樣不但有利于汽車的通暢行駛,同時也有利于道路基礎設施的充分利用。在這種情況下,智能交通系統應運而生。通過智能交通系統,可以使車輛的出行路線更加合理,從而盡可能地降低交通擁堵的時間和路段,提高道路網絡資源的利用效率。隨著電子信息和通信技術的不斷發展,智能交通系統的應用范圍也越來越廣。從目前的實際情況來看,智能交通系統不僅可以較好地解決交通擁堵問題,而且對于道路交通安全管理、應急事故處理與救援、公路征費系統以及貨車運輸管理等諸多方面都有積極的促進作用。
二、智能交通與信息化應用技術的應用類型
(一)電子不停車收費系統
現階段全球最先進的交通收費系統就是電子不停車收費系統(ETC),這種收費系統是智能交通系統的的主要服務功能,其應用原理為在經過收費口時通行車輛不用停車就可以進行收費,這種收費系統的應用實現了交通收費自動化。作為智能交通的主要特色ETC系統現今已經成為人們最有發展前途的技術。
ETC系統的發展不僅給通行車輛帶來了方便,也減少了收費口擁堵現象的發生,這些優勢的存在,促使越來越多的城市加快了ETC系統建設的步伐。如2011年,武漢ETC不停車收費系統建設投資約1.2億元,在同一年正式通車運作,成為了我國多車道自由流電子收費系統的主要城市,據有關部門分析:這種收費系統的運行,極大地提高了車輛通行率,比傳統收費的通行率多出23%,同時還降低了廢氣的排放量,減少了對環境的污染。遵循交通運輸部的《公路水路交通運輸信息化"十二五"發展規劃》,“十二五”后期,我國ETC系統在高速公路應用中其覆蓋率以控制在60%左右,總數已經超過6000條。
與其他先進國家相比,目前我國智能交通建設還處于初級階段,無論是標準規范還是基礎系統的建立,與其他先進國家都還存在一定的差距。從ETC不停車收費在具體高速公路中的使用情況而言,現階段還在適應期,即使是我國一線城市,如上海、北京等,在整個高速公路車流量中ETC車流量只占20%以下,這種情況下ETC基礎設施的建設、用戶的發展和ETC使用率根本無法對信息平臺應用的需求進行充分滿足。只有在一定程度及規模達到要求時,ETC系統中的信息平臺才能實現自身的價值。基于此,交通部門管理者必須依據我國ETC系統發展的實際情況,實事求是地進行智能交通建設,爭取做好科學化、先進性的發展水平。
(二)語音技術
作為智能交通主要的組成部分, 語音技術的廣泛應用為汽車導航、路況信息查詢、車輛調度等方面提供了大大地便利。在智能交通中語音技術的大量應用,不僅可以對城市交通擁堵現象進行有效緩解,還可以不斷完善交通信息服務質量。目前,在智能交通中語音技術主要包括以下幾種:
(1)自主式導航語音應用。自主式導航以終端設備為選擇標準的話,可以分為兩種:車載導航儀和便攜式導航儀(PND)。在這兩種自主式導航中語音技術的應用原理是一致的。語音合成功能的出現,可以有效地將眾多道路名稱、路況信息及多種文字數據,及時進行準確播報,同時還可以播報汽車自身的一些信息,如油量、電量、胎壓及行車速度等。
自主式導航語音識別技術的應用可以利用語音進行之前動手操作的一些功能,如菜單控制、信息點查詢等。在使用過程中,如果顧客想要到加油站,可以利用導航儀,在識別鍵按過后,只需對其說,“到最近的加油站”,此時導航儀會采用圖形顯示及語音的形式把搜集的最近加油站的準確位置傳達給顧客。現階段語音技術在能用于調節車內的溫度等,這種功能的出現極大地為使用者提供了便利。
(2)Telematics系統語音應用。Telematics是利用無線網絡,及時為車輛通行中的人提供駕駛、生活資訊等信息的服務系統。這種系統是由無線通信技術、衛星導航系統、網絡通信技術及車載電腦的結合而來,是現階段汽車語音技術中最主要的語音系統。Telematics主要包含交通信息與導航服務、道路救援與車輛故障診斷、娛樂信息接收與個人通訊服務等功能。
(3)LBS系統語音應用。定位服務也可以稱為移動位置服務(LBS),這種語音系統主要是利用電信移動運營商的網絡(如GSM網、CDMA網)對移動終端用戶的位置信息進行有效獲取,以此將顧客所需的位置信息進行有效回饋。
在固定路線經常通行的顧客,可以在經常通行的時段進行各種路況信息的設定,如交通擁堵狀況、道路施工情況、天氣變化等,這樣就可以在行駛過程中及時將這些信息傳送給顧客,增加行車的安全性及為顧客提供更多的方便。
語音技術在一些運輸車輛中,如出租車、公共汽車、高級公路客運、長距離貨運、物流配送等,可以幫助管理部門及時跟蹤及監控運行的車輛,利用語音技術隨時掌握車輛的行駛狀況,這樣不僅可以增強集中管理及調度車輛的能力,還可以對交通運輸效率進行最大限度地提高,并對城市交通運行情況進行極大改善。
三、智能交通與信息化應用技術的分析
在信息采集方面,我國大部分城市都選用線圈的形式作為交通流的主要檢測方式。這種方式在具體應用過程中,還存有諸多問題,如布設檢測設備過程中,現階段還沒有較為完善、統一的應用理論,在交通智能化、信息化的發展,相關部門必須根據我國交通智能化發展的實際情況,積極創新,探索出科學有效地解決措施,以此為我國交通信息采集系統的完善提供更好的幫助。在信息處理過程中,我國交通狀態的劃分方式也不具有科學性,其量化方式也沒有完全統一,檢測事件方面還沒有任何成績,相關部門只有提高行駛時間檢測的可靠性,合理利用收費系統的信息,才能提高交通管理的水平。
目前我國交通信息平臺并不完善,這些原因的存在導致交通智能化、信息化水平的低下及各個系統的孤立。作為交通管理的重點內容,交通智能化、信息化在發展過程中,必須加大公路交通信息平臺的建立,完善其結構設計及數據信息的標準化。
結語
總之,智能交通只有建立在交通運輸基礎設施完善的基礎上,才能提升交通信息服務質量,才能對交通運作環境進行有效改善,從而更好地為人民服務。
參考文獻
[1]王小建.道路運輸信息化測評指標體系與方法研究[D].長安大學,2011.
[2]姜博.交通行業信息化發展測評及對經濟增長貢獻研究[D].武漢理工大學,2013.
(訊)隨著社會經濟的快速發展,汽車保有量持續增加,以及人口向城市遷移,城市地區人口密度不斷增加,許多國家都飽受交通問題的困擾。交通擁堵、環境污染、交通事故、道路基礎設施面臨升級換代等問題層出不窮,在導致財產損失和人身傷害的同時也嚴重影響了整個交通系統的生產效率和社會經濟的增長。
新一代信息通信技術為交通的智能化發展帶來新契機,能夠更全面地獲取交通狀態并分析多維交通信息數據、及時地偵測道路交通異常、更準確地協調車輛和基礎設施的運行情況、更有效地為出行者和貨物運輸提供交通信息與出行手段,大大提高交通的安全性、經濟性和可操作性。
本白皮書總結介紹了新一代信息通信技術的優勢特點,透過中國和美國智能交通的發展現狀,探討智能交通未來發展趨勢和重點任務,提出發展智能交通的措施建議,并尋求深化中美智能交通合作。(來源:中國信通院 編選:)
全文鏈接:《中美智能交通白皮書》
關鍵詞關鍵詞:智能交通;大數據;智能交通系統
DOIDOI:10.11907/rjdk.162356
中圖分類號:TP301文獻標識碼:A文章編號文章編號:16727800(2017)001018203
大數據(Big Data)指“無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合,是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產”。大數據具有5V特點(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、Value(價值)、Veracity(真實性)。
1.2大數據應用現狀
物聯網、移動互聯網等相關產業的迅速發展,數據成倍增長,現有的數據處理模式已不能適應現實需求。據統計, 2014年,中國大數據應用市場規模為80.54億元,同比增長3.2%,2015年市場規模約增長37.3%,至110.56億元,預計到2020年,中國大數據應用市場規模將增長至5 019.58億元[1]。
大數據時代最大意義在于利用大數據及大數據技術創造價值。大數據應用可分為企業應用和政府應用,其關注點有所不同。企業主要應用在醫療、生物技術、金融、零售、電商、農牧業等領域;政府主要應用在交通、天氣預報、農牧業、醫藥衛生、宏觀調控和財政支出、社會群體自助及犯罪管理等領域,利用大數據技術提供的全局、準確、高效的數據,政府可以實現精細化管理。以前政府都是使用數據作為管理依據,但由于缺乏高效的數據處理技術和平臺,只是完成了數據的堆積,并沒有從數據中找出有價值的信息。由于完整性、規范性不足,這些數據沒有體現出應有的價值。隨著大數據的發展,相關技術已逐漸成熟,政府可通過應用這些技術和平臺對數據進行加工,從中找到更有價值的信息。政府對這些信息加以利用,則可以進行更加高效的管理,實現各種資源的精細化配置和宏觀調控[2]。
能技術、人機交互技術以及信息網絡技術的發展,都為智能家居帶來了春天[9]。
隨著智能家居技術的不斷成熟,人們可通過手機或移動終端經互聯網在任何地方對家中電器進行遠程控制[10]。智能家居系統還具備安防報警、遠程監聽等多種功能,智能家居前景不可限量
高新科學技術手段組成的、旨在改善交通狀況、緩解交通問題的各種高科技系統統稱,相關的高新技術包括信息技術、計算機技術、自動控制技術、通訊技術等。智能交通改善交通狀況主要指提高交通運輸效率和提高汽車行駛性能,緩解交通問題主要指減少交通事故和降低交通對環境的污染[3]。
2.2智能交通系統發展
智能交通系統(ITS)1994年正式認定為國際術語。在此之前,美國稱這類技術或相關研究項目為智能車輛道路系統(IVHS,Intelligent Vehicle Highway System),日本稱之為UTMS、VICS ,歐盟則稱之為道路交通信息技術(RTI)。國際標準化組織(ISO)為ITS設立的專項稱為ISO/TC-204,使用的術語是“TICS(交通運輸信息與控制系統)”[3]。
2.2.1美國ITS發展歷程
美國在60年代末就已研究開發電子導行系統ERGS(Electronic Route Guidance System)。1989年提出制定IVHS戰略計劃;1991年和1992年分別提出新一輪的道路交通建設法案(即簡稱ISTEA的《陸上綜合交通運輸效率化法案》)和IVHS戰略計劃;1994,美國把IVHS改名為ITS,形成現在的ITS 研究構架。“ITS 2015-2019 Strategic Plan”是美國在2014年提出的,該計劃對美國2015-2019年這5年的智能交通發展指明了方向,汽車的智能化、網聯化成為該戰略計劃的核心,成為美解決當前一系列交通問題的關鍵技術手段[4]。
2.2.2日本ITS發展歷程
1991年,日本警察廳、建設省、郵電省開始聯合開發VICS系統(Vehicle Information and Communication System),1993年完成,1994年在東京試運行獲得成功。UTMS’21系統是以ITS為基礎的綜合系統概念,由NPA(National Police Agency)等5個相關部門和機構共同開發。日本在1992至1997年間在全國設置14000臺左右,2000年時已擴展到30000臺規模[5-6]。UTMS’21系統如圖1所示。
2.2.3歐洲ITS發展歷程
德國、英國、瑞典、法國等國家在80年代初期先后開發相關系統,歐共體經濟合作與發展組織(OECD)對這些國家研究的系統進行了調查,認為應用現代信息技術將顯著改善道路交通。早期主要有DRIVE計劃和PROMETHEUS計劃,其中DRIVE計劃旨在實現移動無線通信的動態路線導行系統、交通事故自動檢測系統等綜合性研究。PROMETHEUS計劃則在1986年提出,是歐洲EUREKA聯合開發項目的一部分[6]。進入21世紀,歐洲在智能交通領域有了新的發展,如CVIS(Cooperative Vehicle Infrastructure Systems)項目,它的目標是開發出集硬件和軟件于一體的綜合交流平臺,該平臺可提高交通管理效率,涉及諸多應用層面。Navteq與德國航空航天中心共同開發定位平臺,解決交通通信問題。歐洲還有另一PREVENT綜合項目,它是歐洲第六屆系統項目(the 6th Framework Programmer of the European Commission)的一部分[7]。
2.2.4中國ITS發展歷程
1999年,我國成立了全國智能交通系統(ITS)協調指導小組及辦公室,同年,全國智能交通運輸系統(ITS)專家咨詢委員會成立,啟動 “九五”科技攻關課題和國家“十五”科技攻關課題。目前我國在智能交通領域已擁有智能公路磁誘導、車輛自動保持車道控制、安全輔助駕駛等自主知識產權成套技術成果。國家ITS中心還承擔了一系列相關科研項目及行業標準制定,涉及智能道路、環境感知、智能標識、道路災害信息等[7]多領域技術研發。
3基于大數據的智能交通系統
3.1智能交通需求與大數據契合
隨著城市的迅速發展,交通工具不斷增多,交通堵塞、大氣污染日益嚴重,交通事故時有發生,這些都是各大城市亟待解決的問題,建設智能交通系統是改善交通必要的技術手段。智能交通系統面臨的主要難題是及時、準確獲取交通數據,據此構建出交通數據處理模型,大數據技術能很好地解決這一難題。
智能交通整體框架包括物理感知層、軟件應用平臺及分析預測及優化管理的應用[8],如圖2所示。
3.2智能交通系統建設面臨的問題
(1)交通數據的完善。目前我國交通數據存在幾個問題:①數據收集量存在較大差距,較多智能交通設施未部署交通數據感知設備;②收集的數據格式存在差異或不完整,缺乏統一標準;③數據存在孤島現象,數據來源復雜。
(2)交通數據的整合。目前缺乏完備的網絡化交通信息環境,跨區域、大范圍的交通數據處理存在困難,這些困難有技術上的,也有與政府部門職能相關的;對文本、圖像的檢索及分析的關聯性、實時性處理還需不斷加強;需建立完善的交通數據信息安全體系。
(3)建設高度集中的智能交通控制系統。從日本的UTMS’21可以看出,必須建立高度集中的智能交通控制系統,將各交通管理子系統有效銜接,形成一個完善的智能交通系統。
(4)需進一步推進智能交通產業化、市場化發展。目前智能交通領域缺乏有效的市場推進機制,也缺乏相關領域的創新技術,基于大數據的交通信息服務產業鏈、價值鏈尚未真正形成。
3.3建設基于大數據的智能交通系統措施
(1)提升城市交通智能化水平,建設完善感知體系[9]。目前我國大多數城市的交通智能化建設處在不斷改進完善過程中,車輛動態組網、狀態實時獲取、環境智能感知、車路信息交互等技術需要進一步突破。要加大交通路網智能化建設投入,形成全路網智能監控體系,實現各類交通、交管、氣象、治安反恐、消防部門的信息共享,為大數據分析提供數據基礎。
(2)制定交通數據描述規范,整合現有數據資源。數據類型在不斷變化、數據內容不斷增多,急需制定一套可擴展的數據描述規范。交通數據描述規范建設主要內容是數據交互接口規范的制定,要設計面向多維數據的本體描述框架,全面描述多維語義內容,為跨區域、跨部門的信息交互奠定基礎。制定相應的安全制度和規范,加強數據安全保障,尊重和保護部門、組織及個人的機密和隱私不受侵犯。對現有的交通數據進行整合,建立綜合性立體交通信息體系,形成智能交通數據資源共享平臺,提升交通數據資源的整體服務能力,為后續智能交通系統建設提供數據支撐。
(3)新交通大數據分析應用,建立新一代智能交通信息服務系統,實現高效集中控制管理。通過應用分布式智能全文檢索技術、基于圖像識別的檢索技術、關聯網絡可視化分析等技術,有效縮短系統響應時間、提高系統性能、滿足用戶業務需求;找出隱藏在大數據中的關聯性信息,在不同信息之間建立公共元素和聯系。建立高度集中的交通控制系統,將大數據、云計算、智能終端等新技術應用于交通管理子系統,統一協調與管理,實現高效聯動的交通管理機制。
(4)加快交通信息服務產業化進程。進一步完善智能交通技術創新體系,聯合智能交通科技產業創新聯盟平臺、企業、高等院校,進行技術攻關創新,并將科研成果及時轉化;利用國際先進的科學技術,積極開展相關領域的國際合作。
參考文獻:
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[2]鮑忠鐵.大數據行業發展現狀、未來前景深度分析與思考 [EB/OL].http://