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)架構中，IDPS兩大關鍵技術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向規(guī)則，進行交通語義的計算。在設施層進行邏輯關系的運算，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)指導完善基礎設施的建設，實現(xiàn)城市交通基礎數(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，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)的邏輯關系，無法進行對象關聯(lián)和推導，應用仍然存在局限。

           而可計算路網(wǎng)模型，基于交通語義的關系表達和計算技術的支撐，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?？捎嬎愕牡缆方煌ňW(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系，建立車道與道路的對應關系;

          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、管理結果數(shù)據(jù)與路網(wǎng)具體評價對象的關聯(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%的居民出行調查代表全體市民等，忽略了交通系統(tǒng)的本質是時變、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，已經成為了目前較為常見的交通信息采集手段?；诖耍ㄟ^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。