大数据背景下的交通规划技术

周涛唐小勇重庆市交通规划研究院2015年10月大数据背景下的交通规划技术探讨一、交通规划数据获取技术变革二、重庆交通综合信息平台大数据介绍三、交通规划中大数据应用案例数据获取新技术手段第一阶段关注路、公交系统本身运行情况老手段：车流量调查、跟车调查、停车场调查、公交客流调查。新手段：流量检测、GPS浮动车、停车场匝机数据、售票刷卡数据第二阶段关注车辆本身，车辆出行规律及轨迹老手段：车辆OD调查新手段：卡口数据、RFID数据、车辆GPS数据、公路收费数据第三阶段关注人的活动规律老手段：居民出行调查新手段：手机信令数据、移动互联数据、民航（铁路、公路）售票数据、公交轨道IC卡及售票数据。交通规划数据分析发展阶段：数据获取新技术手段相比传统调查手段，新技术手段具有以下特点：新技术条件下，数据分析应用方向也在发生改变关注现象（车速、流量、客流）更关注本质（车的需求、人的活动需求）单一视角分析多视角关联分析常规数据分析方法大数据分析方法传统手段人工调查单个时间片段低抽样粗颗粒度结果数据量小新手段自动采集连续采集高抽样或全样本细颗粒度数据量大一、交通规划数据获取技术变革二、重庆交通综合信息平台大数据介绍三、交通规划中大数据应用案例重庆交通大数据汇集自2011年初开始，重庆市规划局牵头，重庆市交通规划研究院具体实施，开展重庆交通综合信息平台试点工程（一期）。经过近5年的持续努力，目前：基本建成了主城区范围内“交通基础设施规划数据库”、“交通基础设施现状数据库”基本框架，实现了主城区各类交通设施数据“整合一张图”。通过跨部门的协调，实现了道路流量检测器数据、车辆GPS数据、手机信令数据、RFID电子牌数据、停车诱导数据、监控视频等动态交通运行数据汇聚，基本建成了主城区“交通运行状态数据库”。开展了大量的研发工作，探索大数据在规划中的应用，建设了多个数据处理分析系统，大力推进大数据分析在规划中的应用。重庆交通大数据汇集重庆交通综合信息平台无外场设备，从各部门（机构）二级平台共享，重点在于多源数据的融合、分析、应用。重庆市交通综合信息平台市规划局公安局/交管局公路车流量；高速公路收费数据；监控视频；公路、铁路、水运、民航客货运量。道路开竣工、建设计划规划用地、建筑物、兴趣点（POI）、地形图、影像图、电子地图、交通基础设施信息、交通调查、交通预测模型线圈、卡口、微波检测器数据；视频、交通事件（事故、交通组织）、机动车与驾驶人IC卡、轨道客流、公交GPS、公交线路站点、运营信息开投集团市交委建委机场市政委机场客流及运营信息；停车场信息、桥隧监控视频运营商移动、联通、电信手机信令信息共享数据二级平台：RFID电子牌数据金卡公司重庆交通大数据汇集交通综合信息平台将分析结果反馈给各二级平台，同时为市政府提供更综合、全面的决策分析支持。一级平台：重庆交通综合信息平台公安局/交管局手机运营商规划局市政委交委建委开投集团共享数据其它社会机构…市政府公众融合分析后的数据/应用产品/服务重庆交通大数据汇集以人为对象移动与联通手机信令数据移动互联网数据（微信、微博、百度、高德）铁路、民航、公路、水运售票数据公交IC卡数据轨道匝机数据以车为对象卡口（车牌识别）数据RFID电子牌数据车载GPS数据（出租车、公交车、两客一危车辆）高速公路通行收费记录停车场进出记录以路、公共交通系统为对象车速数据流量数据（线圈、微波、视频等各类流量检测器）监控视频交通事件公交轨道断面客流、站点客流设施数据现状及规划用地数据建筑物数据兴趣点（POI）数据交通设施数据重庆交通综合信息平台已经完成了静态设施数据资源及10多类动态数据资源的汇聚，涵盖了当前绝大部分交通数据类型，可为交通规划、研究提供有力支撑。一、交通规划数据获取技术变革二、重庆交通综合信息平台大数据介绍三、交通规划中大数据应用案例重庆交交通规规划大大数据据应用用交通综综合信信息平平台是是伴随随着信信息化化、物物联网网、移移动互互联网网而发发展的的，为城市市规划划、交交通规规划提提供了了丰富富的数数据以以及新新的分分析手手段，，改善善传统统规划划方法法，支支撑定定性研研究向向定量量研究究转型型。作用1：及时时准确确的把把握现现状及及变化化趋势势，发发现问问题。。作用2：有效地分分析需求，，论证必规规划要性。（一）有效效监测城市市交通系统统运行，支支撑交通规规划管理◎交通系统运运行水平持持续监测、、交通拥堵堵监测◎重大活动、、重大政策策、节假日日、突发事事件影响评评估重庆交通规规划大数据据应用案例例道路交通运运行监测——道路车速采采集系统接入全主城城约1.4万台出租车车车载GPS数据，每5分钟数据记记录约20~30万条。重庆市交通通规划研究究院自主研研发部署主主城区车载载GPS车速采集系系统，从2012年开始，已已经稳定运运行超过3年，路网算算法不断升升级。道路交通运运行监测14针对主城区区，研发部部署“两客客一危”车车辆（约1.3万台）GPS车速处理系系统，并与与出租车GPS车速进行融融合，提高高车速覆盖盖率、准确确性。开展了“自自由流车速速及拥堵感感受”专项项调查研究究，针对每每个路段制制定拥堵标标准。

GPS车速处理系统出租车GPS数据两客一危GPS数据

GPS车速处理系统

车速融合系统公交车GPS数据——道路车速融融合系统

待处理…空间覆盖率率快速路空间间覆盖率：：88%主干路空间间覆盖率：：89%次干路空间间覆盖率：：79%干路网空间间覆盖率综综合评估85%道路交通运运行监测建立交通运运行指数系系统，动态态评估路网网运行状态态经过长期观观测与测试试，形成了了稳定的重重庆市交通通运行指数数系统。交通运行指指数是一个个基于区域域内各条道道路实际车车速与自由由流车速比比值关系的的综合性指指标，可以以综合、客客观的反映映城市（区区域）路网网的整体运运行状态。。根据道路交交通运行状状态划分为为五个级别别，0-2为畅通、2-4为基本畅通通、4-6为缓行、6-8为拥堵、8-10为严重拥堵堵。道路交通运运行监测建设道路交交通运行监监测系统，，持续监测测路网运行行状态与拥拥堵趋势制定5大类共520个指标，涵涵盖道路交交通实时（（每5分钟）、每每日、每周周、每月、、每年运行行状态指标标，全方位位监测，指指标大类包包括车速、、指数、拥拥堵里程与与比例、拥拥堵时长、、拥堵天数数（频率））。指标统计对象频率每5分钟每日每周/月/年车速组合段/通道/区域各层级路网实时车速早/晚高峰时段、平峰时段、早晚高峰小时平均车速每日指标的均值、最大值、最小值指数区域全路网实时指数早/晚高峰时段、平峰时段、早晚高峰小时平均指数每日指标的均值、最大值、最小值拥堵里程、比例区域各层级路网实时拥堵里程、比例早/晚高峰时段、平峰时段、早晚高峰小时平均拥堵里程、比例每日指标的均值、最大值、最小值拥堵时长组合段/通道/区域全路网——早/晚高峰时段、平峰时段、早晚高峰小时拥堵时长每日指标的均值、最大值、最小值拥堵天数组合段/通道/区域全路网————早/晚高峰时段拥堵天数历年高峰运运行车速监监测。2012年高峰时段拥堵分布图（车速24.9）2013年高峰时段拥堵分布图（车速24.5）2011年高峰时段拥堵分布图（车速29.3）应用-拥堵持续监监测17道路交通运运行分析应应用1、定期分析析，编制报报告。通过平台动动态监测车车速、流量量、堵点变变化趋势，，编制交通通年报、年年度运行报报告、交通半年报报、交通月月报，为管理提供供参考。18应用-拥堵持续监监测道路交通运运行分析应应用2、通过长期监测，识别常发性的拥拥堵节点、拥堵路段段分布。道路交通运运行分析应应用193、针对大型活活动、重大大设施建成成通车、重重大政策实实施、重大大突发事件件，开展交交通影响监监测分析与与评估，形成决策策参考或者者专报，及及时发现问问题，提出出建议供领领导参考。。《关于完善主主城穿中梁梁山隧道规规划建设的的建议》、《机场路与内内环分隔带带取消效果果分析》、《奥特莱斯周周年庆交通通拥堵评估估分析》、《龙湖时代天天街开业交交通影响》、《宜家开业交交通影响分分析》、《双碑大桥通通车影响分分析》、《重庆秋季全全国糖酒会会期间交通通评估》《内环货车限限行效果评评估》、《轨道6号线延伸至至茶园效果果分析》、《火车北站及及周边春运运期间交通通运行分析析》…道路交通运运行分析应应用2015年8月27日嘉华大桥桥匝道事故交通通影响分析析事故造成路路网车速下降3~4km/h，交通指数上升0.7~0.8，缓行与拥堵堵里程比例例由8%上升至22%，观音桥地区区和加州地地区受影响最严严重，拥堵时长达达6个小时。道路交通运运行分析应应用4、为其他部门门提供服务务。为其它部门门提供数据据，支持各各部门业务务应用，例例如交管局局的道路交交通信息发发布、合作作编制警情情研判；道路交通运运行分析应应用5、直接的社社会公众服服务。以交通院门门户网站、、重庆市公公众信息网网、重庆天天地图等为为载体，为为公众提供供实时路况况查询服务务。市政府公众众信息网信信息发布重庆天地图图信息发布布（二）需求求定量分析析及规划决决策支持◎车辆流流量流流向追追踪分分析用用于规规划决决策案案例重庆交交通规规划大大数据据应用用案例例重庆RFID车辆检检测系系统重庆应用RFID技术建建设了了“重重庆交交通信信息卡卡”系系统，其中中：机动车车卡和和驾驶驶员卡卡（采采用13.56MHz电子标标签））目前前已基基本覆覆盖全全市所所有在在用车车辆和和驾驶驶员，，规模模约300万张。。电子牌牌采用用无源超超高频频（UHF）RFID电子标标签，识别别率达达到99.95%，最大写写入速速度约约130km/h，最大大读取取速度度约200km/h，设备备最大大通讯讯距离离达到到20米以上上。RFID系统主主要组组成部部件为为:无源电电子标标签、、天线线、读读写器器、数数据中中心计计算机机。主城RFID流量监监测点点分布布目前主主城投投入运运营的的RFID路面采采集点点852个，覆覆盖了了主城城主要要干道道及对对外道道口，，未来来将进进一步步扩大大覆盖盖规模模，并并应用用到小小区门门禁与与停车车场收收费。。采集数数据包包括：：车辆辆ID、通过过检测测点时时间、、车型型代码码、号号牌种种类、、使用用性质质，车车牌归归属地地。重庆RFID车辆检检测系系统重庆RFID车辆检检测系系统RFID系统可可应用用于交交通管管理、、公共共安全全、旅旅游、、环保保等方方面，，例如如：黄标车车管理理黑车监监控识识别犯罪逃逃逸车车辆追追踪不停车车收费费或拥拥堵收收费旅游景景点车车流、、人流流疏散散管理理……交通规规划方方面应应用包包括：：获取断断面流流量（（分车车型、、分使使用性性质、、分号号牌种种类））获取关关键通通道车车辆流流量流流向构构成获取车车辆OD（例如如内环环快速速路车车辆OD、全主主城车车辆OD）采集旅旅行时时间间接采采集行行程车车速（（任意意两个个段间间）通过长长期观观测训训练，，获取取机动动车辆辆出行行规律律，特特别是是通勤勤出行行小汽汽车出出行规规律车辆流流量流流向追追踪分分析应应用快速路路四横横线（（鹅公公岩大大桥））拓宽宽标准准研究究利用通通道上上连续续的几几个RFID断面，，追踪踪车辆辆轨迹迹，分分析各各路段段流量量流向向构成成，发发现整整个通通道从从东到到西贯贯通行行驶的的需求求量非非常少少，不不同段段的流流量差差异较较大、、服务务的对对象均均不相相同。。——结论：：不同的的段可可以采采用不不同的的建设设标准准进行行拓宽宽改造造。鹅公岩岩大桥桥车辆流流量流流向追追踪分分析应应用一、自自西往往东流流量构构成目的地地：往往南坪坪4621（83%）；往往内环环及以以东942（17%）来源：：来自自中梁梁山隧隧道271（5%）；来来自内内环176（3%）；来来自九九龙坡坡5116（92%）目的地地：往往九龙龙坡4621（92%）；往往内环环200（5%）；往往白市市驿121（3%）来源：：来自自南坪坪3820（87%）；来来自内内环及及以东东590（13%）8%17%83%92%8%13%87%92%鹅公岩岩大桥桥车流流量来来源鹅公岩岩大桥桥车流流量目目的地地二、往西流流量构成南岸、渝中中、江北三三地车流联联系示意图图（晚高峰峰）通过分析可可知，相邻邻组团之间间的联系量量最大，但但江北-渝中-南岸通道的的过境交通通量也十分分大，因此此增加南岸岸与江北的的直接通道道，分离过过境交通（（占比30~40%）有足够的的需求量。。车辆流量流流向追踪分分析应用RFID数据应用需需要注意的的问题目前RFID只能识别重重庆籍车辆辆，不能识识别外省车车辆。解决方法：：1）外地车扩扩样（主城城外地车比比例约7%）。2）在重要位位置建设复复合型检测测点（例如如内环、对对外道口）），实现外外省牌照车车辆同步检检测。复合合型检测点点同时布设设RFID天线、视频频牌照识别别系统、可可旋转摄像像头。（三）有效效监测城市市发展及人人口活动，，支撑城乡乡规划◎大范围客流流移动监测测分析案例例◎职住及通勤分析案案例重庆交通规规划大数据据应用案例例重庆手机信信令基本情情况重庆交通综综合信息平平台于2011年底开始实实时接入了了重庆移动动2G手机信令数数据、2012年底开始接接入重庆联联通公司的的2G/3G手机信令数数据。重庆移动监监测范围为为主城及周周边的19个区县，面面积约2.7万平方千米米，基站约约3万个，位置置区109个。重庆联联通监测范范围覆盖主主城及周边边38个区县，面面积8.24万平方千米米，基站2.5万个，位置置区94个。32重庆移动监监测范围重庆联通监监测范围监测到的移移动用户数数量约1100万，每日数数据记录总总数约3.4亿条，数据据文件大小小约6GB，单个用户户平均有效效记录数30条。重庆手机信信令基本情情况监测到的移移动用户数数量约500万，每日数数据记录总总数约2.3亿条，数据据文件大小小约2GB，单个用户户平均有效效记录数26条。重庆手机信信令基本情情况采集的主要要信令类型型包括主叫叫、被叫、、挂机、接接收短信、、发送短信信、正常位位置更新、、周期性位位置更新、、BSC切换等。最最大比例的的信令类型型为位置更新。。重庆联通信信令构成重庆移动信信令构成重庆手机信信令基本情情况信令事件类型联通信令移动信令CM业务请求1.5%1.0%主叫10.8%5.6%被叫8.4%5.7%发送短信3.0%2.2%接收短信4.3%4.6%正常位置更新23.7%13.7%周期位置更新36.5%20.3%挂机10.0%10.9%BSC内切换0.1%31.6%BSC间切换1.7%4.3%合计100.0%100.0%《2013重庆市城乡乡总体规划划》优化完善：五大功能区区战略提出出后，对重重庆市城乡乡总体规划划进行深化化完善，需需要了解主主城及各区区县之间的的关系，从从而确定区区域发展战战略、铁路路与公路规规划布局。。对全市2G联通手机的的出行轨迹迹进行跟踪踪，识别其其出行的起起点、终点点，在各区区县的停留留时间，统统计各区县县之间跨区区出行交换换量，以此此来衡量各各区县与主主城，区县县之间的联联系强度。。大范围人流流移动分析析应用与主城联系系度（与主城交交换量及占占比）。江江津、璧山山、合川、、长寿四个个区与主城城交换量最最大，且主主城占其对对外联系量量的比非常常高。说明：该四四区与主城城联系非常常紧密，依依托主城发发展，逐渐渐丧失了区区域中心地地位，在本本次深化完完善中，取取消了其原原规划区域域中心城市市的功能定定位，改为为融城发展展战略。大范围人流流移动分析析应用与主城联系系度（跨区通勤交交通量）。。对连续两两周的数据据分析发现现，江津、、璧山、合合川、长寿寿与主城之之间存在稳稳定的通勤勤出行，且且居住在主主城往区县县上班的人人数多于住住在区县往往主城上班班的人（往往外通勤））。大范围人流流移动分析析应用区位优势度度（区域中中心节点判判断）：手手机跨区交交换量永川与大足足、荣昌、、江津、璧璧山、铜梁梁之间联系系紧密，形形成了区域域中心节点点，永川、、大足、荣荣昌也形成成了明显的的三角网联联系区。万州与开县县、云阳、、梁平、忠忠县间联系系相对较多多，形成了了渝东北的的区域中心心和放射联联系区域。。涪陵与长寿寿、丰都、、南川、武武隆联系密密切，构成成了重庆腰腰部的区域域中心和放放射状联系系带。黔江虽被定定位成区域域中心城市市，但没有有表现出区区域中心优优势。大范围人流流移动分析析应用大范围人流流移动分析析应用以手机客流流OD数据分布为为基础，结结合各区县县规划年常常住人口及及客流发生生吸引率变变化情况预预测规划客客流，大都都市区范围围内形成5条主要的客客流走廊，，基于此规规划大都市市区的市郊郊铁路网。。大都市区市市郊铁路规规划图铁路客流OD预测（1）主城区区-江津方向向（2）主城区区-永川、大大足、荣荣昌方向向（3）主城区区-合川、铜铜梁、潼潼南方向向（4）主城区区-长寿、涪涪陵方向向（5）主城区区-綦江、南南川方向向主城职住住及通勤勤分析应应用基于用户户长期的的手机轨轨迹，构构建出行行行为模模型，训训练用户户时空稳稳定点，，获取居居住地、、工作地地、通勤勤规律。。手机蜂窝窝网络出行链：：家->单位->饭店->家用户时空空稳定点点位置p1位置p2时空稳定定点至用用户即在每日特定时段段，出现现在固定定的空间间位置。通过多月月手机信信令数据据，分析析手机用用户每日日的出行行轨迹，，总结规规律，识识别其夜夜间稳定定点做为为居住地地、其白白天工作作时段稳稳定点做做为工作作地，并并剔除不不通勤用用户的干干扰，获获取主城城的居住住地与岗岗位分布布。主城区白白天岗位位密度分分布主城区夜夜间居住住人口密密度分布布主城职住住及通勤勤分析应应用分析结论论：重庆历来来坚持多多中心组组团发展展取得了了较好的的效果，，相比国国内其他他大城市市，职住住平衡总总体较好好。主城区岗位往北北部及东东西部槽槽谷疏解解，但人人口仍然然高度聚聚集于核心区。。随着岗岗位疏解解，核心心区及南南部片区区出现岗岗位不足足。主城职住住及通勤勤分析应应用分析结论论：职住数量量平衡并并不意味味真正的的职住平平衡。渝中组组团、北北部新区区组团（人和、、礼嘉组组团）均出现明显的职住错位位。主城职住住及通勤勤分析应应用职住错位位职住平衡衡主城职住住及通勤勤分析应应用分析结论论：重庆主城城通勤交交通没有明显的的射线向向心特征征，通勤主要要流向是是由内往外外、由南往北北、由中中部槽谷谷往东西西部槽谷谷，且绝大大部分跨跨组团通通勤发生生在相邻邻组团之之间。重庆主城城通勤客客流OD分布东京、伦伦敦、纽纽约、北北京、上上海等都都市：中中心城区区岗位集集中、居居住不足足，外围围居住集集中，通通勤主流流向由郊郊区（新新城）往往中心区区，通勤勤以射线线向心中中长距离离出行为为主。重点枢纽纽人流来来源去向向追踪通过手机机信令追追踪重要要区域（（进出城城出入口口、交通通枢纽、、重要公公建、商商圈）客客流来源源及目的的地，为为集散通通道规划划、进出出交通系系统组织织、设施施服务范范围评估估提供依依据。手机信令令数据应应用方向向2G手机信令令数据应应用应““扬长避避短”，，充分发发挥手机机信令““大数据据”抽样样高、数数据可动动态持续续获取的的优势，，避开其其定位精度度低、非连续跟跟踪的缺点。。规划中中重点应应用方向向包括：：1、城市居居住人口口、岗位位分布动动态持续续监测2、城市形形态历史史演变持持续监测测3、交通出出行规律律动态持持续监测测4、特定区区域的人人流集散散时空