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  • 城市多源交通流数据融合与动态诱导信息发布的应用研究

    2012-08-27 17:06:12 来源:智能交通杂志 作者:庞辉 评论:
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    [摘要:]当前城市智能交通系统建设已经多年发展,各个ITS子系统采集了各种各样的交通流数据,对这些数据进行整理、融合、挖掘与分析,不仅可以提高数据精度,还可以丰富数据的种类与内容,从而形成新的智能交通服务。本文基于南宁市中心城区诱导系统的建设,研究基于浮动车GPS采集系统、线圈检测系统、视频检测系统的异构数据采集,实现多元交通流数据的融合,并匹配到GIS地理信息系统,实现动态的路网诱导发布,采用路边诱导屏等形式,诱导车辆自觉分流,以实现交通流的合理分配,均衡全路网的交通压力。

    [关键词:]浮动车、交通流数据融合、动态诱导信息、GIS地理信息、数据采集、交通诱导发布、交通信息GIS匹配

    1引言

    近年来南宁市开始加大力度实施城市建设管理,面对中国-东盟自由贸易区建立的历史机遇,根据中国公安部交通管理局、建设部城市建设司相关文件,"在城市中心区主干道各路口建立流量、流速等交通信息采集点,二年内完成建成区主、次干道所有路口交通信息采集点的建立工作。在城市快速路、主干道增设交通可变信息板,提高交通信息的覆盖面"。

    交通诱导技术是更有效地管理现代交通、实现交通流优化的一种技术。用于对交通参与者进行诱导,实现车流的合理导向,缓解车流分配不均对交通造成的影响。交通诱导信息源主要依据是道路动态交通流检测数据,目前,大多数以固定的交通流检测设备来获取道路交通状态信息,如环型线圈传感器。近年来,具有GPS定位和无线通信装置的浮动车,获得的车辆运行状态数据(GPS)具有数据量大、覆盖的道路面广、反映了实际道路交通状态的特点。浮动车数据采集与分析处理技术在世界范围内得到了积极的研究和应用,如美国的ADVANCE项目,利用浮动车技术在780平方公里的区域内建立了路径诱导系统,证明了GPS设备采集路段旅行时间的可行性。与投资巨大的交通固定检测设备相比,浮动车的GPS数据采集手段具有高精度、低成本的优点,同时也是社会资源的极大利用。

    本文即结合南宁市中心城区诱导系统的建设探讨基于浮动车GPS数据为基础的,线圈、视频交通流检测为补充的,多源动态交通流信息的融合,并生成相应的路网状态诱导信息,通过路边诱导屏等方式发布与显示,以颜色(红、黄、绿)表示道路运行状态。

    2关键技术分析

    南宁市本次中心城区诱导系统的建设,主要目标是建设路网状态诱导屏发布系统,发布相关路网的实时运行状态信息,以诱导车辆自觉分流。诱导信息的来源,借助社会车辆的GPS浮动车数据,融合交警支队建设的线圈、视频等检测的交通流数据,与GIS地理信息融合,自动生成相应路段的状态信息,通过指挥中心在屏监控,并发布到相应路边诱导屏上。

    主要技术研究包括:

    2.1GPS浮动车数据采集技术

    本项目采用的是南宁市已经建设的近4000辆出租车GPS采集数据,样本采集频率为20秒,按照南宁市道路的平均道路密度、路段长度与最短路段计算,其足以确定每一辆车的运行轨迹。南宁市的GPS出租车管理中心,已经集成了这些数据。GPS浮动车数据的采集,关键技术是要解决大容量数据突发性传输问题,按照20秒一个GPS采样数据,4000辆车每分钟即有(60÷20×4000=12000)个数据点发送与接收,为此本系统采用"高速缓存排队模型"、"多线程动态缓存预处理"技术来提高数据处理效率,利用该技术可以多线程实时接收多个GPS数据采集源,解决了GPS数据突发造成的通信拥堵和数据延迟现象。

    2.2多源交通流数据的融合与处理

    多源交通流数据的融合与处理,是本系统中交通模型的核心算法。该模型算法主要有:

    (1)GPS动态交通信息匹配。GPS位置数据需要融合GIS地理信息数据,快速准确地匹配到车辆行驶的路段上,形成初步的道路交通速度数据。面对庞大的实时GPS数据处理,系统采取了一种网格法匹配模型,利用网格数据的处理特点,将GIS地理路网数据、交通检测数据进行网格预处理,能够实现快速的位置跟踪与匹配。

    (2)多元交通信息融合处理模块。通过统一标准协议,在同一路段上,将多源交通流数据融合到一起,使得不同精度、不同类型、不同表现形式的交通流数据能够相互补充,形成唯一的道路运行状态,实时记录每一时刻(系统设计为每5分钟记录一次)的交通状态信息,同时积累历史数据。

    (3)GIS交通地理信息融合模块

    融合后的交通流信息必需与交通GIS地理信息相匹配,按照每一诱导屏的改成策略,生成每一道路每个方向的交通运行路况。交通GIS地理信息必需具有详细的交通路网模型数据,如属性数据、交叉口、道路级别、限制行驶等信息支持。

    2.3道路运行状态实时生成技术

    交通流信息经过匹配、融合与处理后匹配到GIS系统,生成路段行驶速度,通过指挥中心大屏等实时监控整个路网运行状态。由于数据的传输延迟与系统的处理总存在时间差,因此,系统计算的实时路况信息其实已经是历史的状态信息,为了更好的表现下一时刻的交通流的变化,以更高的精度提供提前诱导的可能路况,因此系统核心处理中,应用了短期交通流的预测模型与算法,短期交通流速度的预测运用多种模型,其中包括:

    l第l时段,若T=t,则:=e-l

    通过上述公式,预测1分钟内的道路平均速度,生成实时路况发布信息。

    3系统架构设计

    城市多源交通流数据融合与动态诱导信息发布,在诱导需求的基础上,设计交通流数据的采集方式、系统核心处理与部署模型、信息管理与应用方式等,建立如下总体设计思路:

    本系统GIS平台采用ESRI公司的Arcgis,数据库采用Oracle,应用服务器为NT操作系统环境,客户端应用程序运行在Win2000/XP环境。

    4主要实现功能描述

    4.1系统主要功能表现形式

    系统通过计算机屏幕或者指挥中心大屏幕,实时监控整个交通路网的路况变化,以GIS交通地理图层为基础,实现交通路况监测与信息发布。基于GIS图层,展示整个路网路段的实时运行速度、旅行时间估算,系统将路网分为3级显示,即"红、黄、绿"三色表示道路动态等级,每5分钟刷新一次实时路况,并刷新相应诱导屏上的路况信息。

    4.2交通诱导信息路边诱导屏发布

    通过信息融合处理中心,与GIS地理信息系统融合,形成的道路实时路况,针对不同位置的诱导屏、不同的信息发布需求,自动生成路网图形、文字描述的路况信息。诱导屏信息发布提供手工发布和自动发布两种功能,可以通过图片和文字实现。诱导屏路网诱导信息发布,与指挥中心大屏实时监控的路网状态图保持一致,同时刷新。

    5结论

    在南宁市政府各级领导的关心下,市财政局的大力支持,我们研究开发了基于GPS浮动车数据的多元交通流数据融合平台与诱导信息发布系统,诱导屏信息发布服务首先在南宁市中心城区实施,系统已经成功完成并试运行。本文基于这一成果,介绍了该系统的主要功能,以及基于GPS浮动车等多元交通流数据的融合、路段匹配算法、车辆行驶速度监测、诱导信息发布等关键技术。该系统的成功开发应用,提高了南宁市交通管理效率,同时为出行者提供了真实有效的出行服务信息。

    参考文献

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    作者简介:庞辉南宁市公安局交通警察支队指挥中心副主任


     

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