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交通2.0——智慧交通的關鍵
來源: | 作者:浩鯨科技 | 發布時間: 2015-06-30 | 5800 次瀏覽 | 分享到:
      基于“Web 2.0" , "City 2.0"、“政府2.0”等概念,本文提出了“交通2.0 "概念,描述了其賴以自我生長的生態系統。交通2.0主要包括兩個維度,一個是從公眾獲得數據,一個是提供開放數據。一方面是“取”,另一方面是“給”。本文分析探索了實現從公眾收集數據和集體智慧的信息與通信技術(ICT)和工具,以及國際上實行開放數據的案例。本文展示了智慧交通項目中的“交通2.0”初步實踐結果。

1 交通2.0提出背景    
      本節介紹提出并倡導交通2.0概念的背景。盡管交通2.0這個詞匯在文獻【1】、文獻【2】曾經出現過,但沒有被清晰描述和定義,文獻【3】被用于指代電動汽車。

1.1 互聯網2.0(Web 2.0)
      早在2004年,奧萊利(0 ' Reilly & Associates)公司推{I i Web 2.0一詞,其核心在于激發并駕馭集體智慧,使用的技術包括數據挖掘、文字分析、集群和預測技術。一些著名的Web 2.0網站包括照片分享網站Flickr、維基百科Wikipedia、購物平臺淘寶、視頻分享網站優酷和YouTube等。維基百科的所有內容都是用戶免費貢獻的,用戶按照簡單的步驟創建和編輯網頁。維基百科只有少數管理員對不合適的內容進行控制。

1.2 城市2.0( city 2.0 )
      Web 2.0這個詞匯眾所周知,但是“城市2.0”還沒有得到廣泛認同。城市2.0這個概念2012年獲得了技術、娛樂、設計(TED)演講堂年度獎金1萬美元,是TED年度獎金頒發的首個獲獎概念。城市2.0著眼于鼓勵市民參與改造自己所居住的城市,促成城市改善項目通過市民自身的力量來完成,以期將城市建設成為“包容、創新、健康、有靈魂、有活力”
(Inclusive、Innovative、Healthy、Soulful、Thriving}的城市。獎金頒發給了10個市民項目,包括給城市增加路標、繪制公交行駛路線地圖、在地圖上標示衛生條件以防止霍亂的傳播等等。

1.3 政府2.0
     使用“2.0”的詞匯還有比如“政府2.0" ,“社會2.0" ,“創新2.0"'6-",鼓勵政府積極地把市民納人管理和決策過程,與市民合作共建城市,以提供更好的服務,獲得更加有效的社會治理效果。

1.4 引入交通的“2.0 "概念
      " 2.0”的核心在于聚攏來自于群眾的資源和能量,而不是僅僅依賴于從上而下的方式。交通行業大量業務都與“位置”有關,現在的手機和便宜的全球定位系統(GPS)設備都能提供。交通解決方案提供商不應當忽視了來自于公眾的手機和其他個人移動終端(比如車載單元)的數據的重要價值,而錯失獲得重大利益的機會。比如手機應用“街上的坑( Street Bump )”通過手機上的加速計來感應車輛行駛到路坑上的震動,把精確的GPS坐標和相應震動數據發送到城市管理部門,以督促盡快修復。城管部門就不需要花費巨資使用3維激光掃描儀沿街巡邏尋找路坑,城市也不會因為道路上的坑長期得不到修復而導致車輛繞行引發車輛故障、事故和堵塞。通過類似的應用來對付城市管理面臨的各種危險和交通部門面臨的麻煩,這無疑是一個既便宜又有效的途徑。
      傳統的2.0概念著眼于“來自于”群眾的內容和智慧,本文提出的“交通2.0”還有另外一層含義,增加另外一個維度:提供開放數據“給”群眾。隨著智能手機的普及,普通程序員已經能夠在手機上開發出各種各樣的應用。如果他們能夠獲得交通數據,他們就能夠開發出很多創新的產品和服務,甚至是起初沒有人能夠預測到的。
      開放數據可以使得政府文檔庫里面的死數據得到可視化,并且通過各部門之間的數據的共享和相關聯,死數據會產生出更豐富的內容和新數據、新發現。而這些好處都不是通
過政府公務員或授權機構來做的,而是通過無數對于政府來說是免費的開發人員、公司、學生來完成的。通過數據的開放還能幫助政府交通和城管部門更好地利用歷史數據,給今后城市規劃、社會治理和公眾服務提供可持續的決策支持。

2 交通2.0    
      本節定義交通2.0概念,揭示其生態系統模型,并清晰地描述其區別于傳統“智能”通,而實現“智慧”交通的2個維度。

2.1 定義
      交通2.0是一個提供可持續的、全面的智慧交通解決方案的生態系統,這個生態系統不僅分析來自于群眾和傳統智能交通子系統的大數據,而且提供與交通相關的開放數據給群眾。交通2.0生態系統的模型如圖1所示。    
圖1中1號箭頭表示平臺從傳統檢測設備和智能交通子系統收集數據。2號箭頭表示政府部門和各種機構向平臺提供開放數據。3號箭頭表示群眾向平臺發送各種數據,包括位置坐標、語音短信、照片、視頻、文字評論等等,同時平臺也從Web 2.0網站收集并分析數據。4號箭頭周圍的循環表示平臺提供數據、好用的工具和接口,以方便程序員和公司開發出創新的應用產品和服務。中央的大數據云平臺的兩個主要組成部分是眾籌數據和開放數據,把群眾、政府、和社會各機構貫通在一個生態系統中,最終提供一個能自我完善的、可持續發展的智慧交通體系。




2.2 兩個維度
2.2.1 眾籌數據
      到2020年,70%的手機將具備GPS定位能力,具備車載定位和車聯網功能的車輛也將大幅上升。通過智能手機和各種應用程序,群眾可以輕松地提供包含位置信息的交通內容,包括文字、音頻、視頻、運動傳感器數據。在Web 2.0網站的含有位置信息的照片、視頻、帖子,以及從中體現出的群眾智慧和意見取向,都能為交通解決方案提供商提供有價值的信息。
      位智(Waze)公司通過用戶上傳的數據來提供實時交通信息和線路導航,在2013年被谷歌公司以10億美元收購。英瑞克斯(Inrix )公司通過收集大量車輛和用戶的軌跡信息,為汽車、物流等企業和政府部門提供實時交通信息服務。

2.2.2 開放數據
      在交通2.0中,除了從群眾獲取數據和富媒體內容之外,還有另外一個重要維度是:提供開放的原始數據。這個方面,尤其在中國,沒有足夠的實踐,沒有獲得交通行業、學術
和咨詢機構、以及政府部門的關注。在工程實踐過程中,有政府客戶明確顯示出要壟斷數據,以獲得短期的經濟利益的意圖。所以對于國際上已經逐步實施的開放數據潮流和趨勢,中國應該怎么處理和面對,是否需要相關法令的制訂和執行才能真正實施,交通數據到底是公眾的數據還是政府的數據,是一個相當大的涉及很廣泛的間題。
      需要澄清的是,開放數據不是提供開放的應用編程接口(API)供群眾使用已存在的功能,比如微博接口讓用戶從不同的應用都能發微博,或者地圖API讓其他網站顯示嵌人的地
圖,這些不是開放數據,而只是開放接口。
      開放數據指的是提供原始數據,把現在還沒有對公眾開放的數據進行公開,可以是檔案館里面的歷史數據,也可以是正在運行中的傳統智能交通子系統或者車輛產生的數據。
      一個典型的歷史數據例子是過去10年中的交通事故數據,數據內容可能包括事故發生地址、車輛、傷亡情況、可能的原因、裁決方案等等。在項目實踐中,我們了解到交警部門非常愿意開放此類數據,不過存在實際操作的難度,比如需要從文本文件里面把相關數據識別并提取出來,需要把相關圖片和視頻關聯在一起等等。以前記載的歷史數據沒有事故發生點準確的GPS坐標,而是街道名和估計與某路口之間的距離,而因為中國近些年快速的路網建設和變化,可能記錄的路口已經不存在了,這些數據現在就不能定位事故發生點。
      實時數據的典型是正在運行中的公交車的GPS坐標。許多公交車公司已經具備這些數據,但是他們沒有把這些數據公開,因為他們沒有去想過這樣做有什么好處。有些城市有系統集成商與公交公司合作,做出了電子站牌、網站和手機應用,提供了某種程度的動態信息,但是錯誤經常存在,信息不準確導致許多系統如同虛設,而集成商與公交公司之間的合同約束已經結束,沒有主體來持續維護信息的準確性。這個兩難的困境可以通過把實時坐標數據向公眾開放來解決。公交公司不需要進行一次又一次的系統維護、更新和升級,不需要反復投人,公眾和市場會做成各種各樣的網站或手機應用,把實時數據從不同角度、用不同效果展示成實時公交信息給公眾。優秀的應用會最終勝出,而勝出的應用將得到市場的長久支持,而不是依賴于某個合同。公交公司和城市管理部門將受益于可持續的解決方案,而不是短命的幾個合同做出來的系統。
      開放數據的動力和利益是什么?數據所有者為什么要免費開放數據?一個沒有被普遍注意到但是其實很明顯的例子是GPS。美國免費開放GPS數據無疑改變了交通行業,改變了全球經濟的格局,由此而論美國從中獲得了多少萬億美元的好處。另外一個開放數據的典型是
英國,到2014年3月份已經有17 850套原始數據提供在開放數據門戶,供公眾下載免費使用,公眾已經提交了利用開放數據開發的321個應用。英國開放數據門戶和公眾開發的應用如圖2所示。值得一提的是,公眾開發的應用不一定是免費的,其收費與否取決于開發者。門戶網站是互聯網創始人Tim Berners-Lee倡導并啟動,通過10個人,6個月的時間,使用開源技術完成。在這個開放平臺上,任何人可以提出他們想要政府公開什么樣的數據,任何人可以接受挑戰開發應用,即使是僅僅把數據可視化也是有價值的。
      實行開放數據對于政府來說不是完全免費的,也不是一蹴而就的,它需要一個循序漸進的過程,甚至需要克服很多障礙,包括制度和文化上的抵制。英國政府為了把其“發展計
劃(Growth Agenda )”項目執行成功,啟動了一系列的動作,包括設立開放數據研究院、數據戰略部、公眾數據中央小組,以及相應的資金支持。這些措施給公司和個人開發創新的產品和服務創造了機會,培育了土壤,使得社會更加繁榮有活力。
      對開放數據進行的投資,其反饋給社會和政府的利益和影響是全面而深刻的,不光是經濟層面,包括教育和文化。把開放數據視為鼓勵創新、激發行動、確保長期的和諧的催化劑,是毫不夸張的。



3 實現交通2.0的現有技術
      根據交通2.0的概念,本文實現了交通2.0平臺,下面介紹平臺使用的工具和技術。

3.1 大數據工具
      典型的大數據包括傳統的關系型數據、設備及傳感器數據和社交媒體數據,以3V:海量、快速、多樣( Volume , Velocity , Variety)為特征。也有不少提法加上第4個V,價值(Value)或者不確定性(Veracity)。
      大數據平臺需要處理來自于多個交通應用的實時數據流,包括大量移動的GPS設備、固定的道路傳感器,以及其他數據流,比如天氣和社交媒體內容。然后分析、融合并提供
交通狀況的地圖展示、實時堵塞檢測、行程所需時間更新、以及多個交通模式的對比等等。
      大數據的獲得對于政府和公司都是一個挑戰。只有25%的機構表示有能力從非結構化和半結構化的數據中獲得有用的信息和價值。對于絕大多數機構和公司來說,要對不能存儲于傳統關系型數據庫的非結構化的數據(比如純文本、各種傳感器數據、地理空間數據、音視頻、圖片、流媒體)進行提取、轉換和加載(ETL)并分析,是一個全新的課題。
      雖然傳統的預測分析和數據挖掘工具能執行大數據所需要的部分分析功能,但它們不能處理非結構化的數據源>J十且傳統數據中心不能滿足大數據所需的高處理能力。因此,一系列新技術已經逐漸成熟以應付新挑戰,比如NoSOL數據庫、Hadoop和MapReduc。形成了一個能處理集群系統的超大數據集的開源軟件框架。另外,一些針對大數據的工具也逐漸產生,比如Dremel 、PowerDrill 、Drill和Druid等工具,具備每秒掃描幾百億條記錄的能力,能在1.4 s中查詢6 TB的存儲數據。

3.2 云計算工具
      Hadoop是業界提到最多的云計算解決方案之一,已經成為使用NoSQL處理大數據的首要選擇。Hadoop是一個把計算的需求分配到很多普通服務器上的系統,其工具蜂窩(Hive)使得傳統的數據倉庫查詢分析操作能在Hadoop平臺上進行。Hadoop能處理各種復雜的結構化數據和非結構化數據,比如服務器日志、音視頻、e-mail、傳感器數據、可擴展標記語言(XML)數據,這些數據都無法放人傳統的數據庫表。在成本方面,使用Hadoop不貴,因為軟件是開源的,也可以使用比如亞馬遜的AWS云服務。
      但是Hadoop也不是靈丹妙藥,一些公司發現Hadoop有其內在的復雜性以及因為開源帶來的麻煩。要運行一個生產環境的Hadoop ,需要整合一系列相互獨立的Apache項目(比如Flume、Sqoop、Oozie、Plg、Hme、ZooKeeper),而這些項目之間有相互竟爭而沖突的功能,每個項目都進展很快,各自發布更新,導致不同的版本沖突。這個整合過程相當困難,并且很耗資源。
      正因為如此,市場上產生了把這些部分集成好的Hadoop方案包,以及其他的非Hadoop的大數據解決方案。比如NoSQL提供商Splunk實現了日志數據的搜索技術,盡管不是免費的。一些公司發現Splunk比Hadoop好用多了,其總擁有成本比Hadoop低很多。另外,處理大量XML數據,Marklogic要勝Hadoop。

3.3 智能手機、車載終端及其他
      一般的智能手機有麥克風、相機、運動感應器、距離感應器、定位( GPS或北斗)、或者還有指南針等等。i0S和Android系統提供了讓公眾開發手機應用的平臺,并能讓民眾輕松地從各種應用收集和分享大量數據。汽車制造商也在積極地開發車載終端的遠程診斷和信息娛樂服務功能。寬帶、高速移動網絡技術、開源軟件框架等等的發展也無不有利于交通2.0生態系統的形成。

4 初步工程實踐結果
      圖3展示了我們在智慧交通項目中納人交通2.0元素的初步結果。在這個項目中,我們開發了iPhone和Android手機應用,使用戶能夠分享事故現場的照片和視頻,或者是導致
危險的路坑、相互矛盾的交通燈等情況。這些文字、照片、音視頻、坐標和運動感應器數據將在Hadoop云計算平臺大數據處理中心進行分析,以提取和聚集集體智慧,形成更全面的智慧交通解決方案。交通2.0的另一個維度“開放數據”,將在下一階段進行實施,以提供一個讓政府部門、交通服務提供商和其他機構有信心放上數據,讓公眾充分討論交流想法、提出需求、開發新應用的平臺。



5 結束語    
      本文定義了“交通2.0 "概念,交通2.0包含兩個維度:眾籌數據和開放數據。其核心是把公眾納人到智慧交通生態鏈,并引導公眾貢獻數據和開發新應用。我們期望智慧交通工業界、研究院所、咨詢機構和政府機構都認識到通過開放數據來激發創新、通過眾籌數據來收集集體智慧的價值和必要性。只有通過這兩個途徑,公眾參與到交通以及城市的建設中,甚至參與到城市未來的規劃決策過程中,才能真正實現“智慧”政府和城市。通過實現交通2.0,交通企業及機構,尤其是政府交通管理部門,得到的將是長期的可持續性的收益。通過提供開放原始數據給公眾開發創新的應用、產品和服務的交通2.0平臺,才能真正給城市和交通提供自我完善的能力,真正達到“智慧”的層次和境界。
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