ch3交通信息技术课件

第三章交通信息技术交通信息特征与分类交通信息采集技术交通信息传输技术交通信息处理技术交通信息发布技术3.1交通信息特征与分类信息、数据与信息系统信息与数据信息是关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义，而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。信息与数据是不可分离的，数据是信息的载体，信息由数据表达。数据包含原始事实，信息是把数据处理成有意义的和有用的形式。数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其它人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人的知识水平有关。信息系统的类型在组织中将信息系统分成三个管理层次：操作层（底层）、战术层（中间层）和战略层（顶层）。操作层包括的人员如会计师、销售人员和商店监理，他们执行日常工作和上级管理所做的计划；战术层包括组织中的高级管理人员和参与最高管理的中层管理人员；管理层负责决定组织的发展方向。信息系统的类型①事务处理系统（TPS）主要用以支持操作层人员的日常活动。②管理信息系统（MIS）需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。③决策支持系统（DSS）能从管理信息系统中获得信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是基于计算机的交互式的信息系统，由分析决策模型、管理信息系统中的信息、决策者的推测三者相组合。④人工智能和专家系统（ES）是能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。专家系统由5部分组成：知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统。信息系统的类型MIS能提供信息帮助制定决策，DSS能帮助改善决策的质量，只有专家系统能应用智能推理制作决策并解释决策理由。交通信息属于空间信息，因此它具有空间、属性和时间三大基本要素。空间位置数据描述交通现象发生和存在的位置，这种位置既可以用常规的二维坐标系定义，如大地经纬度坐标、直角坐标系坐标等，而交通几何网络特征使其可采用独特的定位方式如线性参照系中的里程进行表达，同时也可通过现象间的相对位置关系进行表达；属性数据描述交通现象的性质和质量特征，如公路的名称、等级、起终点等；时间特征是指交通数据采集或交通现象发生的时刻或时段，如某一时刻的交通堵塞情况。交通信息具有的特征（1）空间分布特征，即交通现象所具有的天然地域特征；（2）动态变化特征，由交通系统的特点所决定；（3）海量数据特征，交通系统是一个复杂的系统，涉及人、车、路、环境等信息，其数据量一般比较大；（4）独立性特征，这是交通信息与一般空间信息之间的最大区别，即在交通信息中，属性数据可独立于空间数据而存在，可单独进行属性数据的建模与分析；（5）多维性特征，如一段公路上，既有交通流量属性，也有路面介质信息，还有路基结构等；（6）多样性特征，交通数据来源比较复杂，有实地调查统计数据，也有图形图像数据，还有各种感应检测数据，数据来源多样；（7）多面性特征，交通实体具有位置、属性、变化特征等多方面的信息，交通实体及其数据之间的关系往往是双向的一对多关系。交通信息分类按照信息描述的对象可以将道路交通信息分为道路条件信息、道路交通流信息、停车信息、事件信息、环境信息等。（1）道路条件信息分为基本信息、交通设施信息、道路交通管理信息、临时道路交通管制信息、其他信息；（2）道路交通流信息分为宏观交通流参数信息、微观交通流参数信息、拥挤程度信息、预告、预测信息／引导信息、其他信息；（3）停车信息分为停车场基本属性信息、停车场相关类型信息、停车场收费标准信息、停车场动态管理信息、其他停车信息；（4）事件信息分为道路交通事故信息、抛锚信息、道路异常信息、特殊事件信息、其他事件信息；（5）环境信息分为大气污染信息、噪声、振动、气象信息、灾难、其他环境信息。动态交通信息主要包括通过各种检测设备提供的道路交通实时采集信息和人工报告、观测的交通信息，这些信息是不断变化的。如：网络交通流状态特征信息：流量、速度、密度等；交通紧急事故信息：事故发生地点、类型、严重程度等；在途车辆和驾驶员的实时信息：单车的速度、位置、起终点等；环境状况信息：能见度、气环境、声环境等参数；交通动态管理与控制信息：交通信号信息，临时采取的单向行驶、禁止左转、限制进入等管制措施信息等。3.2交通信息采集技术道路交通检测设备分类

一、按交通检测器的布局位置，可分为埋入式检测技术：包括感应线圈检测器、磁力检测器、微型线圈检测器、气压管型道路车辆检测器、压电检测器和其他车辆自动计数系统。悬挂式检测技术：包括视频图像检测器、雷达检测器、微波雷达检测器、红外线检测器、超声波检测器、被动声学检测器以及组合检测器（如红外线和微波组合检测器、红外线和超声波组合检测器）等。二、按安装方式划分为：1、永久式安装，也称固定式安装；2、临时性安装，也称便携式安装。三、按采集时间长短划分为：1、连续式采集设备，一般采用永久式安装设备；2、间隙式采集设备，多采用临时性安装设备。四、按检测技术方法划分：地感线圈检测、视频图像检测、地磁映象检测、气压管检测、人工调查……目前流行的车辆检测器技术类型感应线圈检测器－检测原理悬挂式检测技术一般可以分为波频检测技术和视频检测技术两种。波频检测技术有两种工作方式，差别主要在于所依据的波束来源不同，一种由检测器发射并接收波束，另一种是由车辆发出，由检测器接收波束，主要有微波雷达检测器、超声波检测器、主动红外线检测器、被动红外线检测器等等。视频检测技术是一种将视频图像和电脑化模式识别技术相结合并应用于交通领域的新型采集技术。它通过视频摄像机和计算机模仿人眼的功能，将连续的模拟图像转换成离散的数字图像后，在成熟的物理模型和数字模型的基础上编制软件进行分析处理。被动声波检测器－SAS-1AtPresentPopularTrafficDetectorTypes永久式安装微波(雷达)检测器－RTMS、SS105永

久

式

安

装AtPresentPopularTrafficDetectorTypes微波(雷达)检测器－检测原理视频图像检测器－VantageEdge2永久式安装AtPresentPopularTrafficDetectorTypes道路交通检测技术纵览面对如此之多的检测设备我们如何选用……？常见检测设备比较技术输出数据多车道测量多区域检测传输带宽成本费用交通量车辆存在车速占有率车型分类环形感应线圈检测器√√√√√低到中等低微波雷达检测器√√√√√√中等中低红外线检测器√√√√√√低到中等被动型低、主动型高超声波检测器√√√低中低声学检测器√√√√√低到中等中视频图象检测器√√√√√√低到高中高交调设备选用原则1、您所需要的数据类型主要是哪些？

车流量？车速？车型？还是都要？2、您所需要的数据的精度要求如何？

高精度？一般精度即可？3、您所要调查的断面是什么类型？

十字路口？城市路段？高速公路？省路？乡路？4、您所要调查的断面有几条车道？

单车道？双车道？多车道？5、您现有的设备都是那些？

要充分利用现有设备，以此为基础考虑调查方案。典型调查方案设备选择调查内容调查设备选择（推荐）城市大型交叉路口气压管式检测器/地磁感应式检测器/人工观测城市中小路口气压管式检测器/人工观测路口转向调查人工观测城市快速路路段或高等级公路路段调查视频检测设备/地磁感应式检测器双向两车道道路气压管式检测器同方向两条车道气压管式检测器/地磁感应式检测器停车场出入口地磁感应式检测器NEXT3.3交通信息传输技术交通信息传输方式传输媒介：主要是通过光纤、电缆、微波等传输媒介，在终端与交通控制中心之间传输数据、语音和图像等信息。传输形式：数据流传输和文件流传输。数据流传输要求互传两点或多点间的数据结构相近、数据库管理相似，或使用相同的数据库。进行数据流传输需要把两点或多点中的某一台机器或N台机器构建成为服务器。数据流传输的核心是开放式数据库连接（ODBC），其基于标准的SQL语句，与数据是完全独立的。利用ODBC可以访问本地及异地的计算机中的数据库（包括SQLServer、Oracle、Informix、DB2等）。数据流传输的特点是传输速度快，数据实时更新，无需再“翻译”，可直接使用数据，方便快捷。交通信息传输方式传输形式：数据流传输和文件流传输。采用文件流传输，首先需要将所需数据文件提取出来，编译为文件流格式。然后确认对方机器（即传送目的地）IP地址及存放资料文件夹，即可编写文件流传输软件。文件流传输的核心是FTP协议，即文件传输协议，其专门用于局域网或Internet中服务器和客户端之间文件传输，是TCP/IP体系结构中的一个重要协议。它适合于在Internet上传输大数据量的信息，对于多媒体、程序等信息的网络共享特别方便。文件流传输的特点：对异地机器要求很少（几乎没有什么限制），可以单点对单点传输，也可以单点对多点传输；速度较快，文件实时更新；数据需要再“翻译”，即将文件再转为数据。

宽带网技术宽带网技术包括宽带光纤网与宽带卫星通信网技术。宽带光纤网技术：以光波为载体，以光纤为传输媒质的新型通信技术，其应用规模大，范围广。光纤通信技术的优点：①光纤的通信容量大；光通信采用的载波位于电磁波谱的近红外区，频率非常高（1014~1015Hz），因而通信容量极大。②光纤的传输损耗低，传输通信距离长；③不受电磁干扰，通信质量高，适合于有强电干扰和电磁辐射的环境中；④光纤尺寸小，重量轻，便于敷设施工和运输。宽带网技术宽带卫星通信网技术宽带卫星系统按运行轨道、覆盖范围和所提供的业务划分，大体分为两大类，全球或区域覆盖同步轨道系统全球覆盖低轨道系统这两类系统都可以提供宽带多媒体业务。从技术角度看，同步轨道卫星需要开发数字技术来减少时延的影响，而低轨道卫星则需要解决卫星组网问题。总体上看，宽带卫星通信网具有以下五个方面的优点：①覆盖范围广；②可部署性；③宽带利用率高；④成本低廉；⑤提供一体化网络。移动互联技术移动通信技术是指移动与固定地点，或者移动体相互间通过有线和无线信道进行的通信。移动通信受空间限制少，实时性好。目前我国很多大城市已建立了900MHz程控交换技术和微型计算机控制的蜂窝式公众移动通信网，为交通信息的传输提供了更好的保障。WAP技术GPRS技术蓝牙技术3G技术移动互联技术WAP:即无线应用协议，是无线通信与互联网相结合的应用平台，用户通过移动电话直接操作接入互联网，手机用户可以通过浏览获取在线信息和E-mail等Web上的服务，实现享受Web的信息资源。WAP的工作模式与Web的工作模式接近，完全支持Internet接入。GPRS技术:通用分组无线技术（GPRS）引入电路交换系统（GSM）移动通信网，通过GSM网络上叠加一个基于IP的GPRS核心网，使移动通信网络既有GSM电路交换，又有GPRS通用分组无线交换技术，并向以IP技术为中心的移动通信网络演进。蓝牙技术:蓝牙（BlueTooth）是一项短程无线连接标准，旨在取代信息服务之间的有线连接，实现电子设备之间的无线互联，以便确保大多数常见的计算机和通信设备之间可以方便地进行无线通信。蓝牙通过不同电子设备内置具有相同协议的发射与接收设备，就可以进行不定期、小范围内的无线通信，也是在固定与移动设备通信环境之间建立连接的技术。3G技术:第三代移动通信技术（3G）是指传输速率高达2Mb/s的宽带超媒体业务，支持高质量的语音、分组数据、多媒体业务和多用户速率的无线通信。第三代移动通信终端宽带码分多址（WCDMA）专用集成电路芯片技术开发是广受关注的新动向，它将使移动通信设备的价格变低和功能更强，因此具有巨大的发展前景。数据安全技术数据安全问题:如故意对数据或程序的破坏、计算机病毒、逻辑炸弹、程序错误、硬件故障、搭线窃听、严重的误操作、数据泄露、盗用、伪造、假冒、诈骗及黑客的破坏等。数据安全技术:数据的传输安全：逻辑传输 物理传输数据的存储安全：存储数据安全r存储介质安全数据的保密安全：保密与加密 制度和管理3.4交通信息处理技术交通信息处理过程可以分为两个阶段：预处理阶段:预处理阶段主要是对原始数据进行预先处理，应用先进的数据处理技术和高效的数据组织形式，对自节点接入或采集的数据实现多层次、多目标处理，保证数据完整准确及有效存储，提供面向不同用户、不同途径的具体数据形式。核心技术包括数据融合、数据压缩与存储、数据标准、数据挖掘及数据仓库技术等.专业分析阶段:专业分析阶段主要借助交通工程专业分析手段，在预处理得到的数据基础上，对数据进行交通工程专业分析和模拟，为规划、管理方案制定提供直接的决策信息。核心技术主要是各种交通信息分析方法及相应的宏观微观分析软件的应用.数据融合技术数据融合技术充分利用不同时间与空间的多传感器信息资源，对多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的决策和估计任务，使系统获得比它的各组成部分更优越的性能。目前的交通信息分析中的数据融合是针对一个系统中使用多种传感器（多个或多类）这一特定问题而进行的新的信息处理方法，因此，数据融合又称为多传感器信息融合。多源数据是数据融合的加工对象，协调优化和综合处理是数据融合的核心。数据融合涉及到了多种交通信息采集装置和各种信息源的有效综合，包括共用数据的检测（获取）、过滤、相关分析、状态估计、目标识别和行为估计等等，从而进行交通运行状态和环境判定、特殊事件判断等。

数据压缩技术动态交通信息需要处理的数据量非常巨大，数据压缩技术是解决信息的传输和存储问题的重要方法。分形编码与解码技术与基于小波变换的编码压缩技术是主要的应用技术。分形编码压缩技术是指寻求一幅图像中的一组分形，由于这些分形具有自相似性和尺度变化的无限性的特征，所以只需保留数量非常小的分形数据，就可以重构或描述原整幅图像。小波变换的编码是很有前途的数据压缩方法。小波分析优于傅里叶分析的方面：它的时间域或频率域同时具有良好的局部化性质，而且由于对高频成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长，从而可以聚集到对象任何细节，所以它称为“数字显微镜”。数据标准动态交通信息来源于不同的部门、不同的时间、不同的设备，而且数据的内容、性质、格式以及传输方式也是千差万别。要实现交通信息在不同领域内的互操作和多个部门之间的共享，各个应用系统和综合交通信息平台必须遵循共同的数据标准，这是实现数据共享和交互的前提和基础。开发数据标准的主要目的就是设定数据传输、处理、存储、发布等过程中的数据标准，使整个系统中的各个部分可以有很好的匹配。数据标准的主要内容包括数据种类、数据格式、传输数据接口、界面要求、功能要求等方面的标准规范。目前国际标准化组织及多个国家和地区的标准制定部门已经开始了这方面的工作，并且初步形成了一些成型的标准规范。数据挖掘技术交通数据的知识挖掘是指由已知的交通数据经过分析、对比或其他处理，产生新的交通数据或新的交通知识的过程。交通数据的知识挖掘是一种计算机分析方法，包括交通数据深层挖掘、交通数据的关联分析、交通数据的聚集分析、交通数据的分类算法、交通数据的联机集成挖掘、知识模型、知识代理结构模型及智能技术等方法。交通联机分析处理和交通数据挖掘是网络条件下的分布式数据库的交通信息处理和知识开发领域的一个新的方向。由于交通数据量大、结构复杂、难于理解，如果能从大量的交通数据中，自动或半自动地提取所需要信息，以容易理解的方式表达，将具有巨大的应用价值。数据仓库技术动态交通信息是海量的，而基于动态交通信息的查询也是高度集成的，并且还需要保证查询的响应时间，传统的数据库系统在这方面有一定的局限性，就需要用到数据仓库技术。数据仓库是一个作为决策支持系统和联机分析应用数据源的结构化数据环境。传统的事务处理环境不适宜于决策支持应用事务处理和分析处理的性能特性不同数据集成问题数据动态集成问题历史数据问题数据的综合问题操作型环境和分析型环境的分离从数据库到数据仓库操作型数据&分析型数据的区别业务系统DSS（决策支持系统）现在1990数据集市ODS近线存储器探索仓库数据仓库概念的诞生数据仓库的定义数据仓库是面向主题的、综合的、不同时间的、稳定的时间集合，主要用于支持经营管理中的决策制定过程数据仓库之父--BillInmon数据仓库的体系结构DataExtractionTransformationEngineLoaderMetadataManagerSchedulerSAPRDBMSLegacySASExternalInformationDatabaseQualityMetadata数据的抽取存储和管理信息探索RiskCustomerProductMarketFutureWebEISQueryReportingDataMiningDSSVisualizeOLAP3.5交通信息发布技术一个城市的交通信息发布系统应具备以下功能：向出行者或管理人员提供交通运输信息，如交通、气象、事故和路况等；发布命令或建议，如限速、关闭匝道；向交通拥挤路段的驾驶员提供建议路径等。通过信息发布促使出行者选择合理的出行方式及路线，使道路交通流均匀分布，以提高道路利用率等，达到优化交通控制与管理的目的。城市交通信息发布系统发布的内容涉及路网的交通状况信息出行时间信息停车信息交通管制信息等。

交通信息发布目的与内容交通信息发布系统分为两个部分面向交通管理人员的内部信息发布内部信息发布主要是通过交通管理内网（Intranet），向各级指挥中心、领导决策层、交通管理科技人员提供交通信息，为管理决策、控制协调、勤务组织、紧急处置等提供服务。面向广大交通参与者的外部信息发布外部信息发布主要是通过交通信息情报板、互联网、手机和寻呼机短信息、声讯查询电话、交通管理对外办公窗口或公共场所配备的联网交通信息触摸屏等为交通参与者提供与交通有关的各种信息服务。交通信息发布系统功能交通状况信息显示功能：根据交通流特性的差异，可以显示发布城市干线、快速路交通状况、出行时间信息等；交通意外信息显示与报警功能：对内显示：通过现场监控设备发现交通事故，该事故将立刻显示在控制中心GIS系统上，同时开始分析可能由此引起的交通阻塞；对外信息发布：在短时间内，交通指挥中心里的工作人员或者控制系统自动就将备选道路的转换信息显示于就近区域地点的可变信息板（VMS）上，同时借助交通广播及路侧通信广播告警；嵌入式交通视频动态图像显示功能：通过点击GIS显示中的视频摄像机设备，管理者及公众可以实时播放前段路面的交通动态图像；停车场空闲泊位信息显示功能：对内显示：停车场位置、名称、总泊位数、收费标准、开闭状况、空闲泊位等信息。对外通过VMS、交通广播及路侧广播、Internet、车载GPS、WAP手机等终端向公众发布。交通信息发布方式现有的交通信息发布方式主要有：传统媒体信息发布移动通信信息发布现场LED显示屏信息发布互联网信息发布。传统媒体传统媒体信息发布的载体主要是广播和电视。在交通领域的信息发布方面，广播比电视具有更强的优势。多种调频交通广播已经在各地实现，交通电台实际上已成为国内外最常见的交通信息发布方式，在交通诱导和交通管理方面起到积极的作用。移动通信移动通信主要包括移动电话、寻呼机等等，移动通信信息发布的载体有：无线集群通信网络、GSM通信网络和CDMA网络等。目前比较成熟的技术有双向寻呼、短信息、GPRS和CDMA等。交通信息发布方式现场LED显示屏在城市交通管理中通过有线线路将道路交通信息输出到VMS上，可以为出行者提供前方道路的交通状况，使出行者采取相应措施，从而提高整个路网的使用率。现场LED显示屏信息发布把控制中心制作、编辑的控制或图文信息通过有线电视网络传送到LED显示屏上显示出来，最常见的应用场所是高速公路、停车场和收费站等。互联网互联网信息发布是结合网络技术、数据库技术以及浏览器技术来进行信息发布的方式，用户通过互联网可以方便快捷地向共用信息平台定制所需的信息。基于互联网信息发布方式用到的技术手段多种多样。主要是B/S结构数据库技术、网络数据库技术、动态Web技术、多媒体技术等。基于互联网的交通信息发布在国外应用十分普及，国内如广州、深圳等大城市的交通管理部门都建有交通信息发布网站，定时发布交通信息。信息发布方式比较信息发布方式适用对象适用环境优缺点广播电视社会公众电波覆盖的所有区域广泛普遍，信息量大，但互动性差可变情报板社会公众各种交通环境和公众场合广泛普遍，适应性强，但互动性差移动通信社会公众电波覆盖的所有区域广泛普遍，适应性好，但信息量不大互联网政府机关、企事业单位和具有上网条件的人政府、企事业单位内部、个人工作空间只适合具有上网条件的集体和个人。互动性好，信息量大，但安全性、实时性欠佳习题

简述信息和数据的联系与区别。交通信息有何特点，如何分类？本章中介绍的动态交通信息采集技术主要能采集哪些动态交通参数？思考：对于不能通过这些方法采集的道路交通动态信息如何获取？要对一个大型交叉口各进口道进行分车型的转向车流量调查，可以采用哪些调查手段（不考虑费用、环境等要求）？分析动态交通信息传输的难点，简述主要的交通信息传输技术。交通信息处理技术主要包括哪些？为什么要对不同传感器传输的数据进行融合？交通信息发布的主要方式有哪些？思考：在进行动态停车诱导管理时，哪种信息发布的方式效果更好？论文结构题目作者单位摘要:运用什么理论、方法、技术等解决什么问题,取得了什么样的结果,得到了什么结论.关键词:3-8个TitleAuthorsaffiliationAbstract:Keywords:正文参考文献正文引言包括1)所研究问题的意义、作用;2)国内外研究现状(时间采用什么方法进行研究,有什么结论等);3)本文所采用的研究方法,取得的结果,得到的结论;4)本文的结构(第几章写什么内容)XXX原理(方法或技术等)数据描述（来源，获取，特点。。。）Casestudy/Empiricalstudy/实验设计(实证研究)包括1)试验步骤，软件，参数设置

2)实验结果及分析3)对比实验分析及结论结束语(结论)包括1)再次重申总结你所得到的结论

2)存在的问题或不足

3)未来值得进行的研究参考文献参考文献的开列须符合规范，附学术期刊论文[J]、学位论文[D]、学术著作[M]、专利文献[P]和论文集论文[C]的开列式样如下：序号文献类型格式示例1①②③④⑤⑥⑦⑧学术期刊序号作者．题名．刊名，出版年份，卷号(期号)：起页-止页(共著录8项)[1]高景德，王祥珩．交流电机的多回路理论[J]．清华大学学报，1987，27(1)：1-8(完整的)[2]高景德，王祥珩．交流电机的多回路理论[J]．清华大学学报，1987(1)：1-8(缺卷的)[3]ChenS，BillingSA，CowanCF，etal．PracticalidentificationofMARMAXmodels．IntJControl，1990，52(6)：1327-1350(完整的)2①②③④⑤⑥⑦⑧⑨学术著作序号作者．书名．版次(首版免注)．翻译者．出版地：出版社，出版年．起页-止页(至少著录7项)[1]竺可桢．物理学[M]．北京：科学出版社，1973．1-3[2]霍夫斯基主编．禽病学[M]：下册．第7版．胡祥壁等译．北京：农业出版社，1981．7-9[3]AhoAV，SethiR，UlhmanJD．CompilersPrinciples.NewYork:AddisonWesley,1986．277—3083①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩有ISBN号序号作者．题名．见:(In:)主编.(,eds.)论文集名．出版地：出版社，出版年．起页-止页的论文集

(共著录10项)[1]张全福，王里青．“百家争鸣”与理工科学报编辑工作[C]．见：