【安防展覽網(wǎng) 視點(diǎn)跟蹤】8月22日，由湖南省交警總隊(duì)指導(dǎo)，湖南省智能交通行業(yè)協(xié)會(huì)、智慧交通(ITS114)主辦，上海智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、深圳市智慧交通產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)協(xié)辦2019中國(guó)智慧交管論壇在長(zhǎng)沙圓滿(mǎn)落幕。南京公安局交警支隊(duì)總工顧懷中在會(huì)上發(fā)表了《GIS技術(shù)在城市智慧交通信號(hào)控制中的應(yīng)用研究》的主題演講，本文為演講速記整理，未經(jīng)本人審核，如有錯(cuò)漏，敬請(qǐng)?jiān)彙?br />
南京公安局交警支隊(duì)總工 顧懷中
顧懷中：
我今天跟大家探討的是《GIS技術(shù)在城市智慧交通信號(hào)控制中的應(yīng)用研究》。講兩句話(huà)，一是給在座各位交警同行提個(gè)醒，在今后智慧交通管理發(fā)展過(guò)程中，GIS技術(shù)很關(guān)鍵，對(duì)管理效率的提升會(huì)起很大的作用。二是給在座的各位企業(yè)界朋友提個(gè)建議，即做智慧交通管控平臺(tái)時(shí)，要關(guān)注到GIS的應(yīng)用。GIS會(huì)在未來(lái)交通過(guò)程中發(fā)揮更重要的作用。
一、研究背景
我們關(guān)注的是解決交管系統(tǒng)孤島問(wèn)題，但大家在進(jìn)行信息化建設(shè)的時(shí)候都講信息孤島，建立統(tǒng)一門(mén)戶(hù)，統(tǒng)一入口，把幾個(gè)系統(tǒng)集成到一個(gè)平臺(tái)就解決信息孤島了嗎？那這些系統(tǒng)是否共享了呢？系統(tǒng)信息、功能沒(méi)有共享，還是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)。所以，我今天提出“系統(tǒng)孤島”概念，要怎么來(lái)解決呢？公安部交管局推廣應(yīng)用的“六合一”平臺(tái)解決了系統(tǒng)孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的共享。
回到今天的主題，下圖是信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程，其中，SCATS系統(tǒng)在上世紀(jì)80年代就出現(xiàn)了，通過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在的信號(hào)控制系統(tǒng)也基本上是沿用這個(gè)模式。
另外，現(xiàn)在不少互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)軍交通信號(hào)控制領(lǐng)域，市場(chǎng)變得“火熱”的同時(shí)，也要看到交通信號(hào)控制系統(tǒng)本身的非智能性問(wèn)題。智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)根據(jù)車(chē)流量自動(dòng)進(jìn)行配時(shí)，這是智能的，但系統(tǒng)本身還是沿用SCATS模式，基礎(chǔ)設(shè)施和模型的建立還是基于人工進(jìn)行的。
2016年，南京交警支隊(duì)采集了2000公里道路交通標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)的位置信息，精度為20厘米。去年我了解到高德在上海浦東做了區(qū)域交通數(shù)據(jù)采集，精度是10厘米。
高精度的數(shù)據(jù)信息為交通管理精細(xì)化工作提供了重要的基礎(chǔ)。我認(rèn)為地理信息系統(tǒng)是交管的工作平臺(tái)，而不是展示平臺(tái),如果所有的空間數(shù)據(jù)采集精度達(dá)到了亞米級(jí)，交通組織、交通分析、交通管理都可以通過(guò)GIS技術(shù)，充分利用空間信息。因此，交警要關(guān)注GIS技術(shù)的發(fā)展。
二、需求分析
1、依托GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的整合。
前面講到了系統(tǒng)孤島，依托GIS平臺(tái)構(gòu)建的城市交通時(shí)空信息和模型，有效整合信號(hào)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)，統(tǒng)一展示路網(wǎng)態(tài)勢(shì)系統(tǒng)、誘導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)、車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)等等，可以實(shí)現(xiàn)信息的共享和能力的復(fù)用。
2、基于空間信息實(shí)現(xiàn)信號(hào)的智慧控制。
(1)對(duì)路口空間信息的需求
實(shí)施信號(hào)控制系統(tǒng)，要考慮交叉口幾何特征、人行橫道長(zhǎng)度、公交專(zhuān)用道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、進(jìn)口車(chē)道方向數(shù)量、渠化長(zhǎng)寬等等因素，這是信號(hào)系統(tǒng)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)車(chē)道通行能力、車(chē)道排隊(duì)長(zhǎng)度、綠燈、紅燈時(shí)長(zhǎng)的計(jì)算和分析，為單路口信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)和配時(shí)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)路口運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別，以及對(duì)未來(lái)交通流變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。
(2)對(duì)路段空間信息的需求
通過(guò)分析路段通行能力、路段通行速度、路段大滯留車(chē)輛數(shù)等信息，結(jié)合路口空間關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和各類(lèi)優(yōu)先控制；為高峰期關(guān)鍵車(chē)流*快速疏散通道；并實(shí)現(xiàn)對(duì)路段運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別，以及對(duì)未來(lái)交通流變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。這都是信號(hào)系統(tǒng)所需要的。
(3)對(duì)路網(wǎng)空間信息的需求
通過(guò)計(jì)算路段區(qū)域通行能力、車(chē)輛出行OD、路口(路段)之間的關(guān)聯(lián)等，可分析路網(wǎng)中每條道路的交通量分布情況、判別路網(wǎng)交通飽和狀態(tài)，針對(duì)性選擇區(qū)域協(xié)調(diào)控制策略，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別，以及對(duì)未來(lái)交通流變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。
(4)基于空間數(shù)據(jù)的空間分析技術(shù)的應(yīng)用需求
基于空間信息分析技術(shù)的應(yīng)用有車(chē)輛到達(dá)預(yù)測(cè)模型、信號(hào)配時(shí)優(yōu)化算法、車(chē)流溢出控制算法、事件影響分析模型等。如簡(jiǎn)單的車(chē)輛到達(dá)預(yù)測(cè)模型，這個(gè)預(yù)測(cè)模型與交通管理信息相關(guān)，以道路空間信息為基礎(chǔ)，是關(guān)系信號(hào)控制系統(tǒng)效果好壞的關(guān)鍵模型之一。
三、應(yīng)用研究
1、路網(wǎng)信息采集處理
信號(hào)控制基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，通過(guò)GIS技術(shù)能夠?qū)⒌缆肪W(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、道路長(zhǎng)度、道路邊緣、道路曲率、道路等級(jí)等信息提取出來(lái)。
2、道路標(biāo)線(xiàn)信息采集處理
選定道路區(qū)域，通過(guò)濾波降噪、圖像灰化等，對(duì)車(chē)行道分界線(xiàn)、停止線(xiàn)、導(dǎo)流線(xiàn)、人行橫道等標(biāo)線(xiàn)，進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)識(shí)別，后處理成數(shù)據(jù)信息。
3、道路標(biāo)志信息采集處理研究
通過(guò)光線(xiàn)均衡、濾波降噪、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，對(duì)道路標(biāo)志進(jìn)行分割檢測(cè)、特征提取、識(shí)別匹配，可提取標(biāo)志信息，如禁止通行、禁止駛?cè)?、禁止掉頭、禁左/右轉(zhuǎn)等。
4、基于GIS的智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)
基于GIS的智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)如下圖。道路信息提取出來(lái)之后，要怎么做呢？設(shè)想基于高精度地理信息服務(wù)平臺(tái)來(lái)做交通信號(hào)控制系統(tǒng)，這些道路交通信息都是自動(dòng)采集生成的，只要道路交通有改變，會(huì)自動(dòng)對(duì)應(yīng)到信號(hào)控制系統(tǒng)，而不需要人工操作，我們想實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。
5、信號(hào)系統(tǒng)所需的空間信息存儲(chǔ)技術(shù)
關(guān)鍵是信號(hào)系統(tǒng)空間信息存儲(chǔ)技術(shù)，把所需要的包括網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)本身的靜態(tài)信息，都依托高精地圖空間大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，再把采集到的標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)、路網(wǎng)信息與信號(hào)系統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)在空間地理信息層面上做關(guān)聯(lián)。
6、信號(hào)系統(tǒng)所需的空間分析技術(shù)研究
(1)基于空間量算生成路口信號(hào)方案
這是什么概念？我簡(jiǎn)單提一下，要實(shí)施路口禁止左轉(zhuǎn)，其他的信號(hào)配時(shí)都要調(diào)整，但現(xiàn)在是人工進(jìn)行調(diào)整。如果有了GIS技術(shù)之后會(huì)自動(dòng)生成信號(hào)控制方案，實(shí)現(xiàn)單路口信號(hào)方案智能化生成，提高信號(hào)系統(tǒng)本身智能化。
(2)基于空間關(guān)聯(lián)查詢(xún)的交通標(biāo)志作用范圍分析
提取限速標(biāo)志位置、內(nèi)容等信息，運(yùn)用空間關(guān)聯(lián)查詢(xún)技術(shù)，提升信號(hào)協(xié)調(diào)控制效果。如利用GIS技術(shù)將路口限速標(biāo)志提取出來(lái)，并反饋給信號(hào)控制系統(tǒng)模型使用，要達(dá)到這樣的關(guān)聯(lián)。
(3)基于空間聚合分析的區(qū)域狀態(tài)識(shí)別
交通區(qū)域狀態(tài)判斷和信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，將路口運(yùn)行狀態(tài)、路段運(yùn)行狀態(tài)、路網(wǎng)拓?fù)湫畔⒌?，利用空間聚合分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件下區(qū)域信號(hào)控制策略的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
7、應(yīng)用展望
(1)基于全量仿真模型實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制的仿真評(píng)估
基于高精度地圖，構(gòu)建全量化的交通仿真模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域、干線(xiàn)、路口交通運(yùn)行狀態(tài)、信號(hào)控制效果的仿真和評(píng)估。
(2) 路網(wǎng)信息的動(dòng)態(tài)更新實(shí)現(xiàn)信號(hào)方案自適應(yīng)
利用高分衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、地圖采集車(chē)等手段，定期更新路網(wǎng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合路網(wǎng)信號(hào)控制模型統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)方案的應(yīng)時(shí)而變。
(3)將信號(hào)控制的動(dòng)靜態(tài)信息及時(shí)發(fā)布
如信號(hào)提醒、交通狀態(tài)的及時(shí)發(fā)布，能拓展駕駛者視野、保障交通安全。駕駛限速提醒、導(dǎo)航變道提示的及時(shí)發(fā)布，可減少危險(xiǎn)駕駛，避免違規(guī)駕駛。
今天的分享就到這里，謝謝大家。
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