構(gòu)建城市智能交通的大數(shù)據(jù)決策支持平臺(tái)

構(gòu)建城市智能交通的大數(shù)據(jù)決策支持平臺(tái)2013年11月引言——智能交通系統(tǒng)建設(shè)為我們創(chuàng)造了巨大的數(shù)據(jù)資源所討論的幾個(gè)問題智能交通所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對(duì)于決策分析的價(jià)值；使用這些數(shù)據(jù)時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)：大數(shù)據(jù)帶來的新問題；城市發(fā)展亟待提升戰(zhàn)略管理能力；大數(shù)據(jù)環(huán)境下支持政府決策的技術(shù)平臺(tái)的框架及所需突破的技術(shù)難點(diǎn)。模糊的正確Vs精確的難以把握數(shù)據(jù)與決策——另一種思考角度模糊的正確Vs精確的難以把握數(shù)據(jù)與決策——另一種思考角度案例1

——軌道交通與小汽車交通方式的比較競(jìng)爭(zhēng)力案例1——軌道交通與小汽車的比較競(jìng)爭(zhēng)力日本三大都市圈交通模式的演變從1970年至2004年，名古屋所處的中京都市圈小汽車分班比呈現(xiàn)上升的勢(shì)頭，且軌道與巴士出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，城市交通模式趨于偏離公共交通的發(fā)展?，F(xiàn)象：軌道與小汽車交通產(chǎn)生量的空間分布軌道交通定期卷使用者空間分布小汽車使用者空間分布去除區(qū)內(nèi)交通后的通勤、通學(xué)交通方式對(duì)比。相對(duì)夜間人口的軌道交通定期卷使用者比例相對(duì)夜間人口的小汽車使用者比例現(xiàn)象：軌道與小汽車交通吸引量的空間分布軌道交通定期卷使用者空間分布小汽車使用者空間分布相對(duì)晝間人口的軌道交通定期卷使用者比例相對(duì)夜間人口的小汽車使用者比例剖析：兩種方式間是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系還是互補(bǔ)關(guān)系軌道與小汽車交通OD空間分布軌道交通小汽車交通注意產(chǎn)生重疊競(jìng)爭(zhēng)部分：向心交通深化判斷：以名古屋市為目的地的交通方式軌道定期卷使用者小汽車使用者祛除區(qū)內(nèi)交通所需時(shí)間的分布深化剖析：軌道交通與小汽車通勤、通學(xué)所需時(shí)間的比較所需時(shí)間的空間分布時(shí)間分布距離分布深化剖析：軌道交通與小汽車方式比較競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)生量的比例所需時(shí)間差軌道交通量分布輸送能力分布支持對(duì)策設(shè)計(jì)：?jiǎn)栴}的細(xì)化模糊的正確Vs精確的難以把握數(shù)據(jù)與決策——另一種思考角度案例2——軌道交通空間結(jié)構(gòu)的實(shí)證對(duì)比案例2——軌道交通空間結(jié)構(gòu)的實(shí)證對(duì)比16中央本線東上線京浜東北線総武本線京葉線伊勢(shì)崎線武蔵野線西國(guó)分寺北朝霞関連南浦和南越谷関連西船橋17武蔵野線3851521945341802711213922137502719121221183562511821751東京18武蔵野線換乘站全天客流統(tǒng)計(jì)東京軌道網(wǎng)絡(luò)中外部環(huán)線的作用武蔵野線的全天客流換乘量遠(yuǎn)大于本站的上下客流量，此線路在軌道系統(tǒng)中的主要作用為串聯(lián)多條其他線路，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的客流換乘。東京19武蔵野線換乘站高峰時(shí)段客流統(tǒng)計(jì)東京軌道網(wǎng)絡(luò)中外部環(huán)線的作用武蔵野線高峰時(shí)段的客流統(tǒng)計(jì)與全天情況類似，高峰換乘客流、上下客量大致為全體的50%。東京20武蔵野線換乘站概述東京軌道網(wǎng)絡(luò)中外部環(huán)線的作用武蔵野線全線共有27站，其中承擔(dān)直接或間接的換乘站點(diǎn)有14個(gè)。通過對(duì)所有換乘站全天、高峰時(shí)段的客流統(tǒng)計(jì)，武蔵野線各站的換乘客流遠(yuǎn)大于上下客流量，其中有13個(gè)站點(diǎn)的日換乘客流量超過一萬。北朝霞関連，南浦和，西船橋（換乘客流超過60000人/日）西國(guó)分寺，南越谷関連（換乘客流超過40000人/日）新秋津，武蔵浦和，新松戸関連（換乘客流超過20000人/日）以下分別對(duì)日換乘客流量超過40000人的車站進(jìn)行分析。東京21武蔵野線主要換乘方向客流統(tǒng)計(jì)東京軌道網(wǎng)絡(luò)中外部環(huán)線的作用換乘方向換乘人數(shù)換乘百分比埼玉県

武蔵野線9781337%中心區(qū)部

武蔵野線10294139%千葉県

武蔵野線3521314%多摩市

武蔵野線2719110%合計(jì)263158100%武蔵野線承大量由東京外圍地區(qū)到達(dá)中心部區(qū)的客流，占其換乘總客流的39%；同時(shí)，東京都內(nèi)各地區(qū)客流通過武蔵野線進(jìn)行換乘，達(dá)到周邊新城及區(qū)縣。模糊的正確Vs精確的難以把握數(shù)據(jù)與決策——另一種思考角度案例3——以軌道交通為主體的綜合交通整合發(fā)生量吸引量東京圈交通需求特征軌道交通服務(wù)水平——到都心、副都心的時(shí)間分布到千代田、中央、港區(qū)到新宿、豐島、澀谷東京圈軌道接駁情況進(jìn)入方式分擔(dān)離開方式選擇東京圈軌道接駁各種交通方式分擔(dān)率分布（進(jìn)入）步行自行車+摩托小汽車巴士常規(guī)公交、路面電車與軌道交通換乘情況東京圈軌道接駁情況常規(guī)公交、路面電車使用月票通勤-通學(xué)人數(shù)變遷東京圈軌道接駁所需時(shí)間分布（進(jìn)入）所需時(shí)間所需時(shí)間縮短（2005-》2010）日本三大都市圈軌道交通換乘時(shí)間與距離高峰時(shí)段換乘時(shí)間平峰時(shí)段換乘時(shí)間水平方向移動(dòng)距離垂直方向移動(dòng)距離軌道接駁及自身交通時(shí)間我們所面臨的挑戰(zhàn)——數(shù)據(jù)還是大數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)本身的不完備——半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)突破傳統(tǒng)基于OD建模思想的束縛活動(dòng)半徑活動(dòng)半徑活動(dòng)半徑車輛牌照數(shù)據(jù)：空間覆蓋的不完整，出行分割的不確定性包含更多有待挖掘的信息城市交通的大數(shù)據(jù)環(huán)境數(shù)量大但信息密度相對(duì)較低，且有一定程度的不確定性；單一數(shù)據(jù)源只能從某以角度描述研究對(duì)象，但不能給出完整的描述圖像；不同的數(shù)據(jù)源具有不同的參照系，并且服從不同的誤差分布；更加需要關(guān)注數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，以求發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)和規(guī)律。城市轉(zhuǎn)型發(fā)展呼喚戰(zhàn)略管理能力的提升新的需求催生技術(shù)創(chuàng)新城市擴(kuò)展對(duì)交通帶來新的挑戰(zhàn)《上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)交通的影響研究》2030年GDP總量達(dá)67197億元，為2010年的4倍；2020年崗位總規(guī)模達(dá)到1430-1450萬，較現(xiàn)狀增26%；常住人口：2020年2800萬，2030年超過3000萬；流動(dòng)人口從現(xiàn)狀的224萬人，增長(zhǎng)到2020年的250萬人。中心城規(guī)模仍在擴(kuò)大：十一五期間中心城建筑量年均增加2000萬平方米，建筑開發(fā)量接近4.5億平方方米，據(jù)規(guī)劃院分析，2020年中心城建筑量將達(dá)到6.5億平方米。常住人口呈現(xiàn)向中心區(qū)以外蔓延擴(kuò)展的態(tài)勢(shì)，2009年起，2批38個(gè)大型居住社區(qū)發(fā)展規(guī)劃，用地70平方公里，估計(jì)可容納300萬人。第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口比例逐步增加上海出現(xiàn)的變化征兆通勤交通比重下降外圍大型居住區(qū)的建設(shè)內(nèi)環(huán)內(nèi)總?cè)丝诿磕晗陆?-3萬人；內(nèi)環(huán)-中環(huán)之間地區(qū)，每年增長(zhǎng)12萬人（其中戶籍人口2-3萬，常住流動(dòng)人口10萬）；中環(huán)-外環(huán)之間每年增長(zhǎng)6-7萬人；外環(huán)之外，每年增長(zhǎng)50萬人。人口向公交服務(wù)薄弱地區(qū)遷移城市發(fā)展模式亟待調(diào)整情景一：當(dāng)前模式，核心集聚——中心城整體處于飽和狀態(tài)，進(jìn)出中心城的潮汐特征突出。情景二：多核發(fā)展——中心城路網(wǎng)整體處于可接受的服務(wù)水平，郊區(qū)交通量比重明顯增加。2010年2020年（情景一）2020年（情景二）人口崗位人口崗位人口崗位中心城115062013006891200660拓展區(qū)485260800408700343遠(yuǎn)郊區(qū)667400700336900450其中：新城（占遠(yuǎn)郊區(qū)比例）230（34%）145（36%）385（55%）228（66%）500（56%）297（66%）現(xiàn)有公交體系對(duì)可持續(xù)交通模式的不適應(yīng)城市年份軌道網(wǎng)絡(luò)密度（公里/平方公里）公共交通方式比重%軌道占公共交通比重%紐約19860.7686%68%倫敦19980.7475%89%巴黎19930.4156%62%東京19960.7979%93%城市年份軌道網(wǎng)絡(luò)密度（公里/平方公里）公共交通方式比重%軌道占公共交通比重%首爾19970.248933香港19990.366030.8新加坡19990.115530.9以軌道交通為主體城市的相關(guān)數(shù)據(jù)以常規(guī)公交為主體城市的相關(guān)數(shù)據(jù)分區(qū)面積覆蓋率（%）人口覆蓋率（%）崗位覆蓋率（%）分區(qū)人口密度（萬人/Km2）分區(qū)崗位密度（萬人/Km2）600100060010006001000內(nèi)環(huán)內(nèi)浦東49.682.858.387.768.994.51.641.46內(nèi)環(huán)內(nèi)浦西70.494.372.295.976.297.03.552.66內(nèi)外環(huán)間浦東15.930.728.551.618.137.60.950.33內(nèi)外環(huán)間浦西24.951.328.659.533.565.31.840.56上海中心城線網(wǎng)密度0.49Km/Km2，浦西內(nèi)環(huán)內(nèi)為1.25Km/Km2，浦東內(nèi)環(huán)內(nèi)為0.81Km/Km2。需要思考的問題如何適應(yīng)——融入城市群發(fā)展的上海，自身結(jié)構(gòu)擴(kuò)展調(diào)整的上海，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的上海，提升國(guó)際航運(yùn)中心能級(jí)的上海。如何引導(dǎo)——城市交通模式的可持續(xù)發(fā)展，城市交通的理性消費(fèi)，現(xiàn)代交通意識(shí)的建立。如何應(yīng)對(duì)——城市空間資源的緊缺，城市環(huán)境容量的制約，交通建設(shè)資金的緊缺，交通安全形勢(shì)的嚴(yán)峻。城市交通的戰(zhàn)略調(diào)控——管理概念城市交通的戰(zhàn)略調(diào)控——技術(shù)概念方法論的變革我們面臨的是復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)，需要更加關(guān)注系統(tǒng)演化特征的辨識(shí)，系統(tǒng)發(fā)展階段的判斷，系統(tǒng)演變趨勢(shì)的判斷。系統(tǒng)的控制者自身位于系統(tǒng)之內(nèi)，需要不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)自己的控制能力。不同的部門之間需要溝通信息，形成共識(shí)。大數(shù)據(jù)環(huán)境下交通分析技術(shù)的架構(gòu)針對(duì)戰(zhàn)略調(diào)控的數(shù)據(jù)密集型分析的技術(shù)路徑從本質(zhì)上來說，大數(shù)據(jù)環(huán)境下交通分析技術(shù)完成的是一種將數(shù)據(jù)組織成為信息，從信息提煉特征，從特征變化中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，就對(duì)策進(jìn)行追蹤評(píng)估的信息處理過程。而模型所處理的問題領(lǐng)域可以劃分為系統(tǒng)狀態(tài)分析和交通行為分析兩個(gè)基本板塊。戰(zhàn)略調(diào)控的技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)大數(shù)據(jù)環(huán)境下交通分析理論的體系架構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與信息采集層特征提取層規(guī)律解析辨識(shí)層問題導(dǎo)向功能綜合層城市交通相關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)特征容量大：移動(dòng)通信數(shù)據(jù)每天14億條左右類型多：對(duì)于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的數(shù)據(jù)、對(duì)于交通構(gòu)成的數(shù)據(jù)、交通行為數(shù)據(jù)等異構(gòu)：時(shí)空參照系不同、服從統(tǒng)計(jì)分布存在巨大差異等信息不完整且埋藏深城市交通大數(shù)據(jù)分析的兩大領(lǐng)域模型的底層——多元數(shù)據(jù)環(huán)境交通信息共享分析平臺(tái)道路交通監(jiān)控管理系統(tǒng)TrafficSurveillanceandManagementSystem公交運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)TransitOperationandManagementSystem出租車運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)TaxiOperationandManagementsystem停車場(chǎng)管理系統(tǒng)ParkingManagementsystem……數(shù)據(jù)提取接口DataExtraction

Interface數(shù)據(jù)修補(bǔ)模塊Data

Repair

Module模型的第二層——統(tǒng)計(jì)分析與特征提取斷面狀態(tài)特征提取路段狀態(tài)特征提取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)特征提取區(qū)段狀態(tài)特征提取模型的第三層——內(nèi)在規(guī)律發(fā)掘系統(tǒng)的混沌