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城市交通出行优化策略及智慧交通系统建设研究TOC\o"1-2"\h\u8898第一章城市交通现状分析 390901.1城市交通发展趋势 391721.1.1交通需求持续增长 3313881.1.2交通结构发生变化 342861.1.3智慧交通系统建设加速 3230021.2城市交通问题及挑战 328641.2.1交通拥堵问题突出 39291.2.2环境污染问题严重 375901.2.3交通基础设施不足 329401.2.4交通管理和服务水平有待提高 4318651.2.5新型交通方式的挑战 428535第二章城市交通出行优化策略 492962.1公共交通优化策略 4320572.2非机动车出行优化策略 4269572.3个性化出行优化策略 526901第三章智慧交通系统概述 5257033.1智慧交通系统定义与特征 5282563.1.1智慧交通系统定义 5227383.1.2智慧交通系统特征 5194173.2智慧交通系统发展历程 6146903.2.1起步阶段 6173763.2.2发展阶段 6302823.2.3深化阶段 6183803.3智慧交通系统关键技术 6157943.3.1数据采集与处理技术 6283323.3.2通信技术 6281363.3.3大数据分析技术 669523.3.4人工智能技术 7118403.3.5云计算与边缘计算技术 74452第四章智能交通信息采集与处理 730424.1交通信息采集技术 713034.1.1感知技术 787264.1.2卫星定位技术 7105454.1.3车载传感器技术 7209364.2交通数据处理与分析 8219504.2.1数据预处理 8272284.2.2数据挖掘与分析 8158574.2.3模型建立与预测 8302284.3交通信息发布与共享 8162504.3.1信息发布渠道 8119114.3.2信息共享机制 8239564.3.3信息服务个性化 8514第五章智能交通信号控制与优化 9198175.1交通信号控制系统概述 963495.2交通信号控制策略 9263095.3交通信号优化算法 9418第六章智能公共交通系统 1090056.1公共交通系统概述 1099486.2公共交通优化技术 10263176.2.1线路优化技术 10312756.2.2调度优化技术 10271166.2.3车辆优化技术 11293876.3公共交通信息管理系统 1137656.3.1实时信息发布 1168026.3.2数据分析与决策支持 1137396.3.3信息资源共享与协同 112129第七章智能停车系统 129397.1停车系统现状及问题 12231317.1.1停车系统现状 12136937.1.2停车系统存在的问题 1267097.2停车优化策略 1237527.2.1优化停车设施布局 12314087.2.2提高停车资源利用率 1217667.2.3规范停车管理 13112697.3智能停车管理系统 13284957.3.1系统架构 1376007.3.2系统功能 1314661第八章智能出行服务与导航 1310358.1出行服务概述 13220398.2出行服务优化策略 14266338.2.1建立多元化的出行服务模式 14318418.2.2实施智能交通管理 14311018.2.3提高出行服务信息化水平 14188608.3智能导航系统 14247778.3.1导航算法优化 14107238.3.2实时交通信息获取与处理 15294288.3.3个性化出行建议 1531635第九章智慧交通系统安全与监管 158819.1交通安全现状及问题 15243419.2交通安全监管技术 15105279.3智能交通监控系统 1620493第十章智慧交通系统建设与实施 161441110.1智慧交通系统规划与设计 162557710.2智慧交通系统建设流程 1744110.3智慧交通系统运行与维护 17第一章城市交通现状分析1.1城市交通发展趋势我国城市化进程的加快,城市人口规模的不断扩大,城市交通需求日益增长。我国城市交通呈现出以下发展趋势:1.1.1交通需求持续增长城市人口的增加,居民出行需求不断上升,导致交通需求持续增长。这给城市交通系统带来了巨大的压力,也使得交通拥堵、环境污染等问题愈发严重。1.1.2交通结构发生变化城市交通基础设施的不断完善,公共交通、私家车、非机动车等多种交通方式在城市交通中的比例逐渐发生变化。公共交通逐渐成为城市交通的主体,私家车拥有量逐年增加,非机动车出行方式也在逐渐得到重视。1.1.3智慧交通系统建设加速为应对城市交通压力,我国高度重视智慧交通系统的建设。通过运用大数据、云计算、人工智能等先进技术,提高城市交通管理水平和运行效率,实现交通资源的合理配置。1.2城市交通问题及挑战尽管我国城市交通取得了显著的发展,但仍存在以下问题和挑战:1.2.1交通拥堵问题突出交通拥堵是当前我国城市交通面临的主要问题之一。道路拥堵、公共交通运行缓慢等现象普遍存在,严重影响了居民的出行效率和生活质量。1.2.2环境污染问题严重城市交通污染是导致我国城市空气质量恶化的重要因素。汽车尾气排放、道路扬尘等污染源对城市空气质量造成了严重影响。1.2.3交通基础设施不足虽然我国城市交通基础设施建设取得了较大进展,但与城市交通需求相比,仍存在一定的差距。道路、公共交通设施等方面的投入仍需加大。1.2.4交通管理和服务水平有待提高城市交通管理和服务水平是影响城市交通运行效率的关键因素。当前,我国城市交通管理和服务水平仍有待提高,包括交通法规的执行、公共交通服务质量等方面。1.2.5新型交通方式的挑战科技的发展,新型交通方式如共享单车、电动汽车等不断涌现。这些新型交通方式给城市交通带来了新的机遇,但同时也带来了管理和服务方面的挑战。通过对城市交通现状的分析,可以看出我国城市交通发展面临诸多问题和挑战,亟待采取有效的优化策略和建设智慧交通系统。第二章城市交通出行优化策略2.1公共交通优化策略公共交通系统是城市交通的重要组成部分,对缓解城市交通拥堵、减少环境污染、提高市民出行效率具有重要作用。本节将从以下几个方面提出公共交通优化策略:(1)优化公共交通线网布局。根据城市人口分布、土地利用强度等因素,合理规划公共交通线网,提高线路覆盖范围,减少市民出行时间。(2)提高公共交通服务质量。加强公共交通车辆及设施维护,提高车辆运行速度和准点率,提升乘客乘坐舒适度。(3)完善公共交通票价体系。合理设置票价,引导市民选择公共交通出行,同时鼓励非高峰时段出行,缓解高峰期交通压力。(4)加强公共交通与其他交通方式的衔接。优化公共交通站点布局,提高公共交通与地铁、公交、出租车等交通方式的换乘便捷性。2.2非机动车出行优化策略非机动车出行在城市交通中占据一定比例,优化非机动车出行对提高城市交通效率、减少环境污染具有重要意义。以下为非机动车出行优化策略:(1)完善非机动车道规划。合理设置非机动车道,保障非机动车出行安全,提高非机动车出行比例。(2)优化非机动车停车设施。加强非机动车停车设施建设,提高停车便捷性,鼓励市民使用非机动车出行。(3)推广共享单车等新型出行方式。利用共享单车等新型出行方式,提高非机动车出行效率,减少市民对私家车的依赖。(4)加强非机动车出行宣传。通过媒体、网络等渠道,加强非机动车出行宣传,提高市民环保意识。2.3个性化出行优化策略科技的发展,个性化出行方式逐渐成为市民出行的选择。以下为个性化出行优化策略:(1)发展定制公交。根据市民出行需求,提供定制公交服务,提高出行效率。(2)推广智能交通导航系统。利用大数据、人工智能等技术,为市民提供实时、精准的出行导航服务。(3)发展新能源汽车。鼓励市民购买新能源汽车,减少燃油车排放,改善城市空气质量。(4)优化交通信号控制系统。根据实时交通流量,调整交通信号灯配时,提高道路通行能力。(5)加强出行信息服务。通过手机APP、短信等方式,为市民提供出行相关信息,提高出行便利性。第三章智慧交通系统概述3.1智慧交通系统定义与特征3.1.1智慧交通系统定义智慧交通系统(IntelligentTransportationSystem,简称ITS)是指运用现代信息技术、通信技术、网络技术、数据技术等手段,对交通系统进行集成、优化和控制,以提高交通系统的运行效率、安全性和服务水平的一种新型交通系统。智慧交通系统旨在实现人、车、路、环境等要素的全面感知、智能决策和精准控制,从而满足人民群众日益增长的出行需求。3.1.2智慧交通系统特征(1)全面感知:通过各类传感器、摄像头、车载设备等,对交通系统中的各种要素进行实时监测,获取全面、准确的数据信息。(2)智能决策:利用大数据分析、人工智能等技术,对收集到的数据进行分析,为交通管理提供科学、合理的决策支持。(3)精准控制:通过对交通信号、诱导信息、出行服务等进行精确控制,实现交通系统的优化运行。(4)高度集成:将各类交通设施、设备和系统进行整合,实现资源共享、协同运行。(5)以人为本:关注人民群众的出行需求,提供个性化、便捷化的交通服务。3.2智慧交通系统发展历程3.2.1起步阶段20世纪90年代,我国开始关注智慧交通系统的研究与应用。在此阶段,主要研究交通信号控制、智能交通诱导、电子警察等单项技术,以提高交通系统的运行效率。3.2.2发展阶段21世纪初,信息技术的快速发展,智慧交通系统进入全面发展阶段。在此阶段,我国积极开展交通信息平台、智能交通管理系统等关键技术研究,并逐步实现交通系统的智能化、网络化。3.2.3深化阶段智慧交通系统在技术研发、政策支持、产业培育等方面取得了显著成果。在此阶段,我国智慧交通系统开始向深度应用、跨界融合等方向发展,为城市交通出行优化提供有力支撑。3.3智慧交通系统关键技术3.3.1数据采集与处理技术数据采集与处理技术是智慧交通系统的基石。通过各类传感器、摄像头、车载设备等,实时采集交通系统中的各种数据,并通过数据清洗、预处理、分析等手段,为后续决策提供支持。3.3.2通信技术通信技术是实现交通系统各要素之间信息传递的关键。主要包括无线通信、有线通信、卫星通信等技术,为交通信息传输提供高速、稳定、可靠的通道。3.3.3大数据分析技术大数据分析技术通过对海量交通数据的挖掘与分析,发觉交通系统的规律和趋势,为决策者提供科学依据。主要包括数据挖掘、关联规则分析、聚类分析等技术。3.3.4人工智能技术人工智能技术在智慧交通系统中发挥着重要作用,主要包括机器学习、深度学习、神经网络等技术。通过人工智能技术,实现对交通系统的智能决策、优化控制等功能。3.3.5云计算与边缘计算技术云计算与边缘计算技术为智慧交通系统提供了强大的计算能力。通过云计算,实现对海量数据的存储、处理和分析;通过边缘计算,实现对实时数据的快速处理和响应。第四章智能交通信息采集与处理4.1交通信息采集技术信息技术和物联网技术的快速发展,交通信息采集技术在城市交通出行优化中扮演着的角色。本节将从以下几个方面介绍交通信息采集技术:4.1.1感知技术感知技术是交通信息采集的基础,主要包括传感器技术、视频监控技术、移动通信技术等。传感器技术通过在道路上安装各类传感器,实时监测交通流量、车辆速度、道路占有率等信息。视频监控技术则通过摄像头捕捉道路画面,分析车辆行为和交通状况。移动通信技术则通过车辆与基础设施之间的通信,实现实时信息交换。4.1.2卫星定位技术卫星定位技术通过全球定位系统(GPS)或我国自主研发的北斗导航系统,对车辆进行实时定位,获取车辆位置、速度等信息。这些信息有助于分析交通流量、预测交通拥堵趋势等。4.1.3车载传感器技术车载传感器技术是指安装在车辆上的各类传感器,如雷达、激光雷达、摄像头等。这些传感器可以实时监测车辆周边环境,获取道路状况、前方障碍物等信息。4.2交通数据处理与分析交通数据处理与分析是智能交通系统的核心环节,本节将从以下几个方面展开讨论。4.2.1数据预处理数据预处理主要包括数据清洗、数据整合、数据规范化等。数据清洗是为了消除原始数据中的错误、重复和无效信息,保证数据的准确性。数据整合是将不同来源、格式和结构的数据进行整合,形成统一的交通信息数据库。数据规范化则是将不同数据类型进行统一编码,便于后续分析。4.2.2数据挖掘与分析数据挖掘技术可以从大量交通数据中挖掘出有价值的信息,如交通拥堵原因、出行规律等。常用的数据挖掘方法包括聚类、关联规则、时间序列分析等。通过对交通数据的分析,可以为交通管理、出行优化提供科学依据。4.2.3模型建立与预测根据交通数据分析结果,可以建立交通预测模型,对未来的交通状况进行预测。常用的预测方法包括线性回归、神经网络、支持向量机等。预测模型可以帮助决策者制定合理的交通政策,提前应对交通拥堵问题。4.3交通信息发布与共享交通信息发布与共享是实现智能交通系统价值的关键环节。以下是交通信息发布与共享的几个方面:4.3.1信息发布渠道交通信息发布渠道包括互联网、移动终端、车载导航系统等。通过这些渠道,实时发布交通拥堵、施工等信息,帮助驾驶员合理规划出行路线。4.3.2信息共享机制建立交通信息共享机制,促进各部门之间的信息交流与合作。例如,交通部门与气象部门共享气象信息,以便及时发布恶劣天气对交通的影响;交通部门与城市规划部门共享交通数据,为城市规划提供依据。4.3.3信息服务个性化针对不同用户的需求,提供个性化的交通信息服务。如为通勤族提供实时公交、地铁信息,为货车司机提供道路限行、路况信息等。通过个性化服务,提高用户出行满意度。第五章智能交通信号控制与优化5.1交通信号控制系统概述交通信号控制系统是城市交通管理的重要组成部分,其主要功能是对城市交通信号灯进行智能调控,以实现交通流的有序、高效运行。交通信号控制系统包括硬件设备和软件算法两部分。硬件设备主要包括交通信号灯、检测器、通信设备等;软件算法则负责分析实时交通数据,制定最优信号控制策略,实现交通信号灯的智能调控。5.2交通信号控制策略当前,国内外常见的交通信号控制策略主要有以下几种:(1)定时控制策略:根据历史数据,预设信号周期和绿灯时间,实现对交通流的周期性控制。(2)感应控制策略:通过实时检测交通流量,动态调整信号周期和绿灯时间,以适应交通流的变化。(3)自适应控制策略:结合实时交通数据和历史数据,采用机器学习等算法,自动调整信号控制参数,实现交通流的优化。(4)区域协调控制策略:将多个交叉口的信号控制纳入一个整体,通过协调控制,提高区域交通运行效率。5.3交通信号优化算法交通信号优化算法是智能交通信号控制系统的核心部分,以下介绍几种常用的优化算法:(1)遗传算法:通过模拟生物进化过程,对信号控制参数进行优化。遗传算法具有全局搜索能力强、收敛速度快等特点。(2)粒子群算法:借鉴鸟类群体觅食行为,对信号控制参数进行优化。粒子群算法具有实现简单、参数调整少等优点。(3)模拟退火算法:基于固体退火过程,对信号控制参数进行优化。模拟退火算法具有全局搜索能力强、避免局部最优解等特点。(4)蚁群算法:模拟蚂蚁觅食行为,对信号控制参数进行优化。蚁群算法具有并行计算、易于实现等优点。(5)深度学习算法:通过神经网络模型,对实时交通数据进行分析,自动调整信号控制参数。深度学习算法具有学习能力强、适应性好等特点。针对不同场景和需求,研究者们可以结合以上算法,设计出更符合实际应用的交通信号优化方案。第六章智能公共交通系统6.1公共交通系统概述公共交通系统是城市交通的重要组成部分,承担着大量居民的出行需求。在城市交通出行优化策略中,公共交通系统的优化是关键环节。公共交通系统主要包括城市公交、地铁、轻轨、有轨电车等,具有容量大、效率高、能耗低、污染少等优点。但是在当前城市交通压力日益增大的背景下,公共交通系统面临着一系列挑战,如运营效率低下、服务水平不足、设施老化等。因此,对公共交通系统进行优化,提高其服务水平,对于缓解城市交通拥堵具有重要意义。6.2公共交通优化技术6.2.1线路优化技术线路优化技术旨在提高公共交通系统的运营效率和服务水平,主要包括以下几个方面:(1)线路规划:根据客流需求、道路条件等因素,合理规划公交线路,提高线路的覆盖率和直达性。(2)线路调整:根据实际运营情况和客流变化,适时调整线路走向和运营时间,以满足居民出行需求。(3)线路整合:通过优化线路布局,减少线路重复,提高线路运营效率。6.2.2调度优化技术调度优化技术主要包括以下几个方面:(1)实时调度:根据客流和运营情况,实时调整车辆运行计划,保证公共交通系统的高效运行。(2)智能调度:利用大数据和人工智能技术,预测客流变化,优化调度策略,提高车辆利用率。(3)调度系统升级:对现有调度系统进行升级,实现多模式调度,提高调度灵活性。6.2.3车辆优化技术车辆优化技术主要包括以下几个方面:(1)车辆选型:选择适合城市公共交通需求的车型,提高车辆舒适性和运行效率。(2)车辆维护:定期对车辆进行维修和保养,保证车辆运行安全可靠。(3)车辆更新:淘汰老旧车辆,引入新能源和清洁能源车辆,提高公共交通系统的环保功能。6.3公共交通信息管理系统公共交通信息管理系统是智能公共交通系统的核心组成部分,其主要功能如下:6.3.1实时信息发布实时信息发布系统主要包括以下几个方面:(1)公交车实时位置查询:通过GPS等定位技术,实时获取公交车位置信息,为乘客提供准确的出行参考。(2)公交站点实时信息发布:在公交站点设置显示屏,实时发布公交线路、车辆运行状态等信息,方便乘客候车。(3)公共交通APP:开发公共交通APP,提供实时公交信息查询、线路规划等服务。6.3.2数据分析与决策支持数据分析与决策支持系统主要包括以下几个方面:(1)客流分析:通过收集和分析公共交通客流数据,为线路调整、车辆调度等提供数据支持。(2)运营监控:实时监控公共交通系统运行状态,发觉并处理运营问题。(3)数据挖掘:利用大数据技术,挖掘公共交通系统运营规律,为政策制定提供依据。6.3.3信息资源共享与协同信息资源共享与协同系统主要包括以下几个方面:(1)数据接口:建立公共交通数据接口,实现与城市规划、交通管理等部门的数据共享。(2)协同办公:建立公共交通协同办公平台,实现各部门之间的信息共享和业务协同。(3)社会监督:通过公开公共交通信息,接受社会监督,提高公共交通系统管理水平。第七章智能停车系统7.1停车系统现状及问题7.1.1停车系统现状我国城市化进程的加快,城市机动车保有量持续增长,停车问题日益成为城市交通管理的难题。目前我国城市停车系统主要存在以下特点:(1)停车设施分布不均:城市中心区域停车设施相对完善,但供需矛盾依然突出;城市外围区域停车设施建设滞后,难以满足居民停车需求。(2)停车资源利用率低:部分停车场在高峰时段停车需求较大,而在低峰时段利用率较低,导致资源浪费。(3)停车管理不规范:部分停车场管理混乱,存在乱收费、占用公共资源等问题。7.1.2停车系统存在的问题(1)停车供需矛盾突出:城市机动车增长速度远超过停车设施建设速度,导致供需矛盾日益加剧。(2)停车设施建设滞后:城市停车设施建设资金投入不足,部分地区停车设施建设滞后,难以满足居民停车需求。(3)停车管理不规范:部分停车场管理混乱,存在安全隐患,影响城市形象。7.2停车优化策略7.2.1优化停车设施布局(1)合理规划停车设施:根据城市交通需求和土地资源情况,合理规划停车设施布局,提高停车设施利用率。(2)增加停车设施供给:加大城市停车设施建设投入,增加停车设施供给,缓解停车供需矛盾。7.2.2提高停车资源利用率(1)实施差别化停车收费政策:根据停车需求和地理位置,实行差别化停车收费政策,引导车辆合理停放。(2)推广共享停车模式:鼓励企事业单位、住宅小区等对外开放停车资源,提高停车资源利用率。7.2.3规范停车管理(1)加强停车秩序管理:加大对乱停车、乱收费等违法行为的处罚力度,维护停车秩序。(2)提高停车服务质量:提高停车场管理水平,提升停车服务质量,提高市民满意度。7.3智能停车管理系统7.3.1系统架构智能停车管理系统主要包括以下几个模块:(1)数据采集模块:通过地磁传感器、摄像头等设备,实时采集停车数据。(2)数据处理模块:对采集到的停车数据进行处理,停车信息。(3)数据发布模块:通过移动互联网、车载导航等渠道,发布实时停车信息。(4)用户服务模块:为用户提供在线支付、车位预订等服务。7.3.2系统功能(1)实时停车信息查询:用户可通过手机APP、车载导航等渠道,查询周边停车场实时停车信息。(2)车位预订:用户可在线预订停车位,提高停车效率。(3)在线支付:用户可通过手机APP等渠道,实现停车费用的在线支付。(4)停车数据分析:系统可对停车数据进行统计分析,为部门决策提供依据。(5)停车导航:为用户提供停车导航服务,方便用户快速找到停车位。第八章智能出行服务与导航8.1出行服务概述出行服务是城市交通系统的重要组成部分,旨在为市民提供安全、便捷、舒适的出行环境。城市化进程的加快,交通拥堵、环境污染等问题日益严重,对出行服务提出了更高的要求。出行服务包括公共交通、出租车、共享单车等多种形式,其核心目标是满足市民的出行需求,提高城市交通效率。8.2出行服务优化策略8.2.1建立多元化的出行服务模式为满足不同市民的出行需求,应构建多元化的出行服务模式。具体措施包括:(1)优化公共交通服务,提高公共交通的覆盖范围和运行效率,降低市民出行成本。(2)推广共享单车等新兴出行方式,缓解交通拥堵,提高城市绿色出行比例。(3)完善出租车服务,提高出租车行业的运营效率和服务质量。8.2.2实施智能交通管理智能交通管理是优化出行服务的关键环节。具体措施包括:(1)运用大数据技术,实时分析交通流量,优化交通信号控制。(2)建立智能交通监控系统,提高道路通行效率。(3)推广智能交通诱导系统,为市民提供实时、准确的出行信息。8.2.3提高出行服务信息化水平提高出行服务信息化水平,有助于提高出行效率和服务质量。具体措施包括:(1)建立统一的出行服务信息平台,实现各种出行方式的信息共享。(2)推广在线购票、支付等便捷服务,提高出行体验。(3)利用移动互联网、物联网等技术,为市民提供个性化的出行服务。8.3智能导航系统智能导航系统是出行服务的重要组成部分,其作用在于为市民提供准确的出行路线和实时交通信息。以下是智能导航系统的关键技术和应用:8.3.1导航算法优化导航算法是智能导航系统的核心,主要包括以下方面:(1)最短路径算法:根据实时交通数据,为市民提供最短出行路线。(2)多目标优化算法:考虑出行时间、费用、舒适度等多因素,为市民提供最优出行方案。(3)动态路径规划算法:根据交通状况变化,实时调整出行路线。8.3.2实时交通信息获取与处理实时交通信息是智能导航系统的重要输入,主要包括以下方面:(1)交通数据采集:通过摄像头、地磁传感器等设备,实时获取道路交通状况。(2)数据处理与分析:对采集到的交通数据进行处理和分析,实时交通信息。(3)信息发布:通过移动互联网、车载导航设备等渠道,向市民发布实时交通信息。8.3.3个性化出行建议智能导航系统可根据市民的出行习惯、偏好等信息,提供个性化的出行建议,包括:(1)出行方式选择:根据出行距离、时间等因素,推荐合适的出行方式。(2)出行时间建议:考虑交通拥堵、天气等因素,为市民提供最佳出行时间。(3)出行路线规划:结合实时交通信息,为市民提供最优出行路线。第九章智慧交通系统安全与监管9.1交通安全现状及问题城市化进程的加快,城市交通问题日益凸显。交通安全问题不仅关系到人民群众的生命财产安全,也是衡量一个城市交通系统是否完善的重要指标。当前,我国城市交通安全现状存在以下几个方面的问题:(1)交通违法行为仍然普遍。酒驾、超速、疲劳驾驶等违法行为仍然较为严重,导致交通频发。(2)交通设施不完善。部分城市交通基础设施不完善,如人行道、非机动车道设置不合理,交通信号灯设置不科学等,导致交通风险增加。(3)交通管理力量不足。交通警察数量相对较少,难以全面覆盖交通管理需求,导致部分路段交通秩序混乱。(4)交通宣传教育不到位。部分市民交通安全意识淡薄,交通法规宣传教育工作有待加强。9.2交通安全监管技术为提高城市交通安全水平,有必要引入先进的技术手段进行监管。以下几种技术手段在交通安全监管方面具有广泛应用前景:(1)视频监控技术。通过在交通要道、多发地段安装高清摄像头,实现实时监控,提高交通处理效率。(2)车牌识别技术。通过车牌识别技术,对违法车辆进行实时抓拍

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