张天然 | 上海市交通规划大数据平台建设与应用

写在前面：在城市数字化转型背景下，交通规划大数据平台建设与应用能够实现规划业务的数据赋能。介绍上海市交通规划大数据平台的技术框架和主要功能，并从数据应用、维护管理、安全协同等方面详细阐述了平台的设计特点。平台依托上海市交通规划模型相关技术，以规划业务人员为应用对象，汇集了多维度、多渠道数据，提供常用专题图和公开共享的数据资源，支持各种数据资源的叠加分析应用和个性化制图功能。最后，以案例形式展示平台在规划工作中的典型应用。平台在保障数据安全的前提下，可实现数据资源的高度共享和有效利用，有效支撑规划业务人员的日常工作，也为相关业务人员的交流提供媒介。

作者：张天然 上海市城市规划设计研究院 正高级工程师

 上海市交通规划

大数据平台研发背景

城市数字化转型是人民城市建设的重要推动力，是面向未来塑造城市核心竞争力的关键之举，是超大城市治理体系和治理能力现代化的必然要求。2020年底上海市委、市政府公布了《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》，要求深刻认识上海进入新发展阶段全面推进城市数字化转型的重大意义，明确城市数字化转型的总体要求。2021年，上海市规划和自然资源局制定了《市规划资源局2021年信息化重点工作方案》，提出规划资源领域数字化转型的目标和具体路径，发挥在城市精细化管理中基础性、引领性作用。

近年来，大数据技术得到了长足发展，对各行各业的生产模式、经营模式产生了深刻影响。交通规划行业是最早涉足大数据挖掘的行业之一，日渐丰富的大数据资源极大提高了分析内容的精度和广度[1]。然而，大数据技术在应用过程中也存在一系列问题：数据来源多样、统计口径不一、适用性不同，导致数据应用不够规范；数据处理的门槛较高、数据保密的制度限制，导致数据应用范围受限；交通模型专业软件的应用不能普及到一般交通规划师；数据分析师和规划分析师对数据的理解不同，导致沟通效率低下等[2]。在此背景下，依托上海市新一轮综合交通规划模型建设，结合深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司交通大数据计算云平台(TransPaaS)技术，汇集多维度、多渠道数据，基于网页开发了面向规划业务人员的上海市交通规划大数据平台(以下简称“网页版平台”)。在数字化转型背景下，以大数据平台作为媒介，及时地进行信息的传递与沟通[3]。

平台技术框架和主要功能

1、平台定位

相对于交通规划模型专业平台(以下简称“专业软件版平台”)，网页版平台需要有一个适中的功能定位。

1）网页版平台设计定位是为规划师服务。网页版平台不能仅仅作为简单查询或者展示，而是需要帮助规划师真正实现便捷调用各种数据资源并通过简单操作的二次加工得到所需的规划素材。因此，十分有必要加强数据资源的叠加组合应用、增加制图样式调整等人机交互制图功能。

2）要做好网页版平台和专业软件版平台的分工。网页版平台无法解决规划师所有专业分析问题，但是能通过简单的人机交互实现最常用、操作相对简单的数据分析和展示功能。由于规划师不是专业的数据模型分析师，人机交互也是一定范围的有限应用，这对平台开发提出了更高要求。针对复杂人机交互的定量分析功能，例如交通模型分析，虽然业内也试图推出一些简单模块(例如交通影响评价模块)，但平台开发、用户使用还是非常困难。

3）强调桌面交通规划模型软件TransCAD交通模型数据库和网页版平台TransPaaS的一体化建设。平台研发实现了网页版平台和专业软件版平台的数据共享互通及功能互补，并以专业软件作为“后台”，实现平台数据库维护、复杂交通分析及结果输出，再通过操作相对简单的网页版平台与规划师实现交互。

2、技术框架

技术框架采用数据层、支撑层、应用层和展示层四层架构，利用当前数据库和GIS领域的一些最新技术(见图1)。1)数据层采用PostgreSQL数据库作为关系数据库存储结构化指标表，同时使用PostGIS扩展模块进行空间数据存储，对于用户自定义上传的文件和地图使用MinIO对象存储工具进行存储。2)支撑层提供平台层的支撑，SQLAPI提供SQL查询支持，Zuul网关提供接口服务支持，Oauth进行权限管理，并使用Docker进行容器化部署，便于部署维护。3)应用层基于SpringBoot框架提供应用后端支撑，基于GeoTools提供GIS分析支持，并搭建自定义瓦片服务，使用GeoServer发布网络地图服务(Web Map Service, WMS)。4)展示层面向终端用户，前端页面基于Vue框架进行开发，前端地图引擎使用MapBoxGL框架，前端UI使用Element框架快捷开发，并用Echarts框架进行图表展示[4]。

图1 上海市交通规划大数据平台技术框架

资料来源：文献[4]。

3、功能架构

功能架构包括4个功能页面：数据指标、智能规划、工作平台、个人空间。1)数据指标是一个数据管理页面，集合数据查看、数据申请、数据审核(管理员可用)和指标管理多项功能。2)智能规划是一个标准化的交通数据资源智能化查询和分析工具，可通过自定义区域或设置查询条件对各类交通大数据进行分析展示。3)工作平台是面向用户的主要交互界面，具备图形和数据调用、在线制图和查询分析等功能。4)个人空间存放用户自定义的专题图和自上传数据，提供个人文件夹管理及快速链接专题图页面功能。

4、工作平台功能概述

以工作平台作为核心交互界面，提供浏览查询、指标监测、图形数据调用、专题图修改和分享等功能。工作平台页面分为专题图、公共数据库、数据表操作、个性化制图、个人空间等功能模块(见图2)。专题图、数据表操作和公共数据库为用户提供最常用专题图和公共数据资源并实现任意组合叠加应用；个性化制图支持用户修改专题图和相关数据表，并进行用户自定义保存和共享发布；个人空间支持用户上传数据、在线调用公共数据库图层并进行叠加。

图2 工作平台主要功能模块

平台设计特点

1、丰富的数据应用

工作平台支持用户将点、线、面等不同空间维度的图层和数据叠加至地图界面，实现空间数据的自由组合，快速完成从数据指标到自定义规划专题图转变。平台管理员可以十分方便地定义各种类型的公共专题图进行发布，供用户直接调用。针对常见的业务场景，已发布11大类50个左右的公共专题图(见图3)，例如规划用地分布、现状城市轨道交通车站全日上下客流量、常住人口密度分布、从业人员密度分布、高速公路流量分布、长三角铁路客站客运发送量等。根据规划业务需求可通过管理页面不断增加公共专题图。

图3 上海市交通规划大数据平台公共专题图示例

2、基于Web-GIS的个性化制图

公共专题图存储在公共专题图区域，并按照展示内容分文件夹存放，用户可在工作平台直接调用。网页版平台支持用户修改或制作专题图，具备用户常用的专题图制作功能，包括图层控制(打开、关闭、添加、调整顺序)，点线面样式(颜色、符号、宽度、填充、透明度)等偏好设置，专题图设置(颜色专题、大小符号专题、图表专题)，标签设置(添加和删除标签、选择标签字段和字体样式等)，图例设置(添加、关闭、字体内容和样式调整等)，根据属性筛选数据，创建蒙板(只显示某个区域，如行政区)等。用户修改或制作的专题图可保存在个人空间，也可以分享给其他用户。

工作平台提供了多种空间图表和平面图表，支持对数据资源的多样化呈现。1)空间图表包括饼状统计图、柱状统计图、等级符号图和热力图、期望线图、蛛网图，用于各种数据的空间展示，例如用柱状统计图制作铁路客站的旅客运输量图、用等级符号图制作城市轨道交通车站的换乘客流量分布图等。2)平面图表包括折线图、柱状图、饼状图、雷达图、矩形图、关系图等，平面图表悬浮于空间图层，主要用于空间图层的补充说明或汇总信息，例如城市轨道交通线路分布图中增加历年客运量的柱状图。与此同时，平面图表还可用于制作核心监测指标的显示面板，用于核心指标的监测和查询。在开发过程中，针对GIS-T不同于一般GIS功能，按照交通流双向性的特点，针对双向标签、双向颜色专题、双向大小符号专题等进行特殊开发(见图4)，满足GIS系统对交通数据的展示要求。

图4 城市轨道交通双向客流量和拥挤度专题图

3、高效的数据维护管理

网页版平台汇集海量数据，标准化、便捷高效的规划管理为应用奠定了良好的数据基础。

1）提供简洁的数据资源浏览查询功能，让每个用户可以快速了解数据资源整体情况和每个数据详细的属性结构；数据资源目录与工作平台数据目录一致，做到数据所见即所用(见图5)。

图5 上海市交通规划大数据平台数据目录管理界面

2）提供便捷的数据管理功能，包括自定义数据目录、数据导入与数据更新等；支持用户自定义数据上传，并支持上海投影坐标系、上海CGCS2000坐标系和WGS84坐标系等多个坐标系数据，实现后台不同坐标系的自动转换；打通了交通模型专业数据库与网页版平台数据库的通道，实现模型数据直接导入网页版平台数据库，大大提高工作效率。

4、高度的数据共享

网页版平台集成了面向规划的各类统计数据、交通运行数据、交通调查数据和网络大数据，并按照点、线、面3种空间维度统一整合，提供简洁直观的可视化查询界面，从而快速获取规划数据指标，实现最大限度的数据共享，有效解决数据分散、口径不一和重复校核处理等问题，提高数据准确性、促进数据共享。

共享数据资源包括公共数据资源和个人数据资源，其中公共数据资源按照内容和来源分为土地利用、道路交通、城市轨道交通、出行需求、人口和就业岗位、交通设施、常用界线等。网页版平台已发布12个大类100个左右的公共数据。个人资源为用户上传的数据，仅限个人使用。工作平台提供数据资源的任意调用、浏览、查询、制图等功能。

5、安全的数据协同

在保障规划业务人员便捷使用各种数据的同时，也要重视数据的保密安全。数据对用户可见、可用，不意味着规划业务人员可以随意获得原始数据。通常数据共享使用和保密安全是一对矛盾，解决方法之一是通过封闭的计算机环境或对数据进行加密处理，输出数据应经过人工审核或解密。这种方法的好处是可以使用各种专业软件数据，但较为费时费力，数据加密和解密还存在数据类型限制，影响计算效率等缺点。上海市交通规划大数据平台通过后台对数据操作的权限进行管理(见图6)，既提高了管理效率，又实现了规划业务人员对各种数据的方便使用，在很大程度上解决了上述矛盾。

图6 上海市交通规划大数据平台数据应用权限管理

为保障个人用户的数据安全，每个用户都有个人空间。个人空间与公共空间结构一致，用于存储个人数据和个人制作的专题图。支持个人空间的专题图与公共数据进行叠加分析；支持个人空间的专题图一键分享给其他用户。

6、实现专业软件版平台与网页版平台动态互动

网页版平台基础数据库以信息化工作的数据库为基础底盘，统一标准、数据互通。专业软件版平台面向数据和模型专业技术人员，侧重模型专业分析，地理信息和数据库编辑维护，对专业软件操作要求较高，称为技术“后台”。网页版平台面向一般规划业务人员，侧重成果发布、查询、展示、出图和数据叠加，称为应用“前台”。专业软件版平台将编辑维护好的各种地理信息数据(包括模型输出结果)上传到网页版平台PostgreSQL数据库，同时也可以调用网页版平台中的数据库，实现互通(见图7)。

图7 专业软件版平台与网页版平台互通

7、简洁的后台管理

后台提供用户管理、角色管理和系统日志三个功能。用户管理用于每个用户的账号管理和权限管理，权限管理包括数据使用权限和菜单权限。角色管理分为开发人员、普通用户和超级管理员。系统日志用于统计用户对专题图和数据的使用情况，便于更新规划业务人员最常用的数据。

典型应用

1、数据查询浏览

在工作平台页面，通过点击或拖拽直接调用公共专题图和公共数据，通过在地图区域点击“查询”按钮或通过条件查询来筛选详细数据，实现便捷的数据查询浏览功能(见图8)

图8 数据查询浏览功能

2、指标查询监测

通过平台制作指标显示面板，可实现对核心指标的动态监测和便捷查询。图9是现状城市轨道交通核心指标监测专题图，展示了历年城市轨道交通线网日均客运量、运营线路长度和近年每条线路的日均客运量等核心指标。通过点击平面图标可直接查询详细数据。

图9 现状城市轨道交通核心指标监测专题图

3、在线制图和分享

在线交互制图功能是网页版平台的核心功能，利用数据和制图功能可制作各类专题图，支撑日常项目应用。图10为上海市闵行区综合交通规划中利用网页版平台制作的专题分析图。

图10 上海市闵行区综合交通规划中利用网页版平台制作的专题分析图

网页版平台支持专题图和数据分享给其他用户。在工作平台页面可生成任意专题图的分享链接，其他用户通过点击链接即可查看数据，无须登录。

写在最后

依托上海市新一轮综合交通规划模型建设，网页版平台既为综合交通规划模型应用与展示提供了媒介，也为规划信息化建设提供有益尝试。网页版平台在城市和交通规划信息化平台常用的可视化和查询分析功能的基础上进一步提升应用功能。基于网页版平台面向更多普通用户和专业软件版平台专业化功能应用的不同优势，二者实现了数据互通交流，也实现了交通模型师、数据分析师、信息化工程师和交通规划师、城市规划师之间的互动交流。网页版平台的设计理念是为规划业务人员提供常用的专题图、公开共享的数据资源，通过对各种数据资源的叠加分析应用和个性化制图功能，实现规划业务的数据赋能。网页版平台既可以使规划业务人员方便地查看和使用各种数据资源，又保障了数据安全性。系统后台管理可以方便地实现各种数据权限和角色管理，根据后台统计的数据应用频率，维护人员可以依托专业软件版平台进行数据的编辑维护和传输，动态发布业务需求量较大的专题图，实现网页版平台和规划工作的紧密结合。

网页版平台建设的一个重要特征是增加了人机交互制图功能。在专业软件版平台中数据更新后地图会随之更新，在网页版平台中地图不会伴随数据更新而同步更新，需要通过前端渲染产生切片的图像数据才能实现地图更新，过程相对复杂。伴随数据更新的地图高效率更新是网页版平台今后需要改进的方向，例如数据更新后发布的专题图能自动实现更新。另外，尽管网页版平台实现了不同坐标系的矢量数据坐标转换，但目前仅支持网页墨卡托投影图像数据，针对地方投影坐标的影像图则要求将矢量数据应用此投影才能匹配，今后还需要增加矢量数据的不同投影设置功能。

参考文献：

[1] 吴克寒，王芮，高唱，等. 面向城市交通规划的大数据平台构建方法研究[C]//2019中国城市交通规划年会，西博城，成都，2019：品质交通与协同共治.

[2] 林涛. 基于大数据的交通规划技术创新应用实践：以深圳市为例[J]. 城市交通，2017，15(1)：43-53.

LIN T. Renovation in transportation planning with big data application: a case study of Shenzhen[J]. Urban transport of China, 2017, 15(1): 43-53.

[3] 杨东援. 关于城市交通大数据分析平台建设的两点思考[J]. 交通与港航，2019(1)：5-8.

YANG D Y. Reflection on the construction of urban traffic big data analysis platform[J]. Communication & shipping, 2019(1): 5-8.

[4] 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司. 上海市交通大数据平台建设项目报告[R]. 深圳：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，2021.

《城市交通》2023年第1期刊载文章

作者：张天然，朱春节，

王波，彭继娴，温作超