什么是“可計算路網(wǎng)”？

          7月10日，上海市人民政府新聞辦公室舉行新聞發(fā)布會，邀請上海市公安局副局長陳臻、交警總隊總隊長邢培毅介紹上半年來上海道路交通安全管理相關(guān)情況。陳臻表示，根據(jù)城市運行“一網(wǎng)統(tǒng)管”建設要求和智慧公安建設戰(zhàn)略部署，全面推進上海城運系統(tǒng)道路交通管理子系統(tǒng)（IDPS系統(tǒng)）建設，全力推動實現(xiàn)“路網(wǎng)可計算、人車可測量”的精細化、智慧化交通管理新模式，目前已完成3472公里可計算路網(wǎng)建設工作。

          截至9月上旬，據(jù)ITS114統(tǒng)計，上海已經(jīng)有嘉定、長寧、寶山、松江、奉賢、青浦六個區(qū)公開發(fā)布相應IDPS項目，投資金額近3.5億；其中一個重要建設內(nèi)容就是“可計算路網(wǎng)”，與通常我們所說的高精度路網(wǎng)地圖有密切聯(lián)系，提出IDPS交通大腦的余志教授和方緯科技，對“可計算路網(wǎng)”的定義就是GIS-T交通數(shù)據(jù)信息平臺，在他們的系統(tǒng)架構(gòu)中，IDPS兩大關(guān)鍵技術(shù)就是可計算的道路交通網(wǎng)絡模型以及基于交叉口身份檢測的交通系統(tǒng)模型。

          那到底什么是“可計算路網(wǎng)”？

          方緯科技曾在演講中表示，GIS-T交通數(shù)據(jù)信息平臺分為四個層次，在拓撲層完成基本的拓撲計算，在語義層考慮交通轉(zhuǎn)向規(guī)則，進行交通語義的計算。在設施層進行邏輯關(guān)系的運算，實現(xiàn)標志標線自動排查，促進公安部“兩化”的任務。第四個在設計層進行感知信息的計算，對檢測流量進行校驗。

          中標了長寧、普陀兩區(qū)IDPS相關(guān)項目的上海市城市建設設計研究總院則在微信官微中表示，通過對道路網(wǎng)絡進行“分層分區(qū)”，采集路網(wǎng)高精度地圖，從而構(gòu)建了“可計算路網(wǎng)”，同時摸清重點區(qū)域交通出行需求與路網(wǎng)承載量底數(shù)，對各區(qū)歷史交通運行進行精準復刻，對管控效果進行定量推演，為對比分析不同交通管控措施實施效果提供可視化支持。

          更為具體的表述應是如下：

          按照IDPS體系框架，城市智能交通系統(tǒng)建設的核心在于多類基礎(chǔ)設施（標志標線、卡口、視頻監(jiān)控、交通信號機等）、一個城市交通大腦和多個業(yè)務應用系統(tǒng)（按照業(yè)務需要組織）。其中城市交通大腦是中樞，基于完備的數(shù)據(jù)指導完善基礎(chǔ)設施的建設，實現(xiàn)城市交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標準化采集和管理，同時提供核心分析能力，解構(gòu)城市交通系統(tǒng)，做到定量、準確掌握大量車輛軌跡和所有路段路口的供給、需求、狀態(tài)。為城市道路交通管理打下最堅實的基礎(chǔ)，為彈性的業(yè)務應用系統(tǒng)提供最有效的支持。

          要實現(xiàn)路網(wǎng)可計算，首先就要搭建數(shù)學模型。

          在現(xiàn)有的路網(wǎng)模型中，平面路網(wǎng)模型和非平面路網(wǎng)模型均采用一維線段來表示道路，沒有準確地描述車道的屬性信息;而基于車道的導航數(shù)據(jù)模型雖然以路段上的車道為建模單位，但是并沒有加載路網(wǎng)的邏輯關(guān)系，無法進行對象關(guān)聯(lián)和推導，應用仍然存在局限。

           而可計算路網(wǎng)模型，基于交通語義的關(guān)系表達和計算技術(shù)的支撐，將所有的交通設施、規(guī)則、控制策略都被數(shù)字化、信息化，并以能夠為計算機所理解的形式計算、查閱、存儲。可計算的道路交通網(wǎng)絡模型能夠滿足對交通路網(wǎng)精細化表達的需求，具體體現(xiàn)在∶

          1）能夠準確地描述復雜路網(wǎng)的線形地物，包括各種立體交叉;

          2）建立道路之間的拓撲連接關(guān)系;

          3）描述車道的屬性和同一路段中相鄰車道之間的拓撲連接關(guān)系，建立車道與道路的對應關(guān)系;

          4）能夠支持對交叉口和道路中細化到車道的交通組織的表達，描述交叉口入口與出口的車輛連接關(guān)系;

          5）描述路網(wǎng)中的要素的時間狀態(tài)，以描述動態(tài)事件。通過描述上述實體及其關(guān)系，交通路網(wǎng)模型能為交通運行管理提供∶管理對象的基礎(chǔ)路網(wǎng)數(shù)據(jù)描述、管理過程中的交通運行數(shù)據(jù)組織與管理、管理結(jié)果數(shù)據(jù)與路網(wǎng)具體評價對象的關(guān)聯(lián)展現(xiàn)。

          其次是搭建基于身份檢測的交通系統(tǒng)模型。

          傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)模型是以假設為前提的四階段法，假設車輛均勻到達，假設出行需求可知，行駛路線可控，假設以3-5%的居民出行調(diào)查代表全體市民等，忽略了交通系統(tǒng)的本質(zhì)是時變、非線性、不連續(xù)、不可測、不可控。在多重假設的前提下，對交通系統(tǒng)特征的分解只能停留在路網(wǎng)平均參數(shù)層間，例如路網(wǎng)平均速度、路網(wǎng)擁堵指數(shù)等，不能深入了解個體出行特征，解剖路口、路段、車輛等的交通要素。

          IDPS因此構(gòu)建了基于身份檢測的交通系統(tǒng)模型。采用卡口、RFID、GPS等具有身份特征的檢測方法，其中卡口系統(tǒng)業(yè)務運用范圍更加廣泛，自動統(tǒng)計監(jiān)視區(qū)域的交通流量、車速、道路占有率等參數(shù)，且準確獲得目標車輛位置、車牌號碼、車輛型號等特征信息，同時具備視頻圖像以及視頻流的采集功能，已經(jīng)成為了目前較為常見的交通信息采集手段?；诖?，通過精準跟蹤路網(wǎng)中每一輛車的出行軌跡等時空特征，幫助準確掌握路段、路口、路網(wǎng)、停車場、警力的交通容量、需求、狀態(tài)。從微觀、中觀、宏觀不同層面，在過去、現(xiàn)在、未來不同的時間尺度上，全面解構(gòu)交通DNA，破譯交通基因，使得交通系統(tǒng)做到可視、可測、可控。

          在ITS114看來，可計算路網(wǎng)的基礎(chǔ)是GIS-T平臺，兩種信息，一種是靜態(tài)的道路及設施信息，包括停車場信息，一種就是基于各種感知手段所采集到的交通流以及軌跡數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)路網(wǎng)車流量、在途車輛數(shù)量以及任意車輛的軌跡等數(shù)據(jù)的實時獲取。

          換一句話來說，就是城市級交通流的全息實時感知。