8月22日，由湖南省交警总队指导，湖南省智能交通行业协会、智慧交通（ITS114）主办，上海智能交通系统产业联盟、深圳市智慧交通产业促进会协办2019中国智慧交管论坛在长沙圆满落幕。南京公安局交警支队总工顾怀中在会上发表了《GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究》的主题演讲，本文为演讲速记整理，未经本人审核，如有错漏，敬请原谅。
南京公安局交警支队总工 顾怀中
顾怀中： 我今天跟大家探讨的是《GIS技术在城市智慧交通信号控制中的应用研究》。讲两句话，一是给在座各位交警同行提个醒，在今后智慧交通管理发展过程中，GIS技术很关键，对管理效率的提升会起很大的作用。二是给在座的各位企业界朋友提个建议，即做智慧交通管控平台时，要关注到GIS的应用。GIS会在未来交通过程中发挥更重要的作用。 一、研究背景 我们最关注的是解决交管系统孤岛问题，但大家在进行信息化建设的时候都讲信息孤岛，建立统一门户，统一入口，把几个系统集成到一个平台就解决信息孤岛了吗？那这些系统是否共享了呢？系统信息、功能没有共享，还是一个个单独的系统。所以，我今天提出“系统孤岛”概念，要怎么来解决呢？公安部交管局推广应用的“六合一”平台解决了系统孤岛问题，实现了系统之间的共享。 回到今天的主题，下图是信号控制系统的发展历程，其中，SCATS系统在上世纪80年代就出现了，通过多年的发展，现在的信号控制系统也基本上是沿用这个模式。 另外，现在不少互联网企业进军交通信号控制领域，市场变得“火热”的同时，也要看到交通信号控制系统本身的非智能性问题。智能交通信号控制系统根据车流量自动进行配时，这是智能的，但系统本身还是沿用SCATS模式，基础设施和模型的建立还是基于人工进行的。 2016年，南京交警支队采集了2000公里道路交通标志标线的位置信息，精度为20厘米。去年我了解到高德在上海浦东做了区域交通数据采集，精度是10厘米。 高精度的数据信息为交通管理精细化工作提供了重要的基础。我认为地理信息系统是交管的工作平台，而不是展示平台,如果所有的空间数据采集精度达到了亚米级，交通组织、交通分析、交通管理都可以通过GIS技术，充分利用空间信息。因此，交警要关注GIS技术的发展。 二、需求分析 依托GIS平台实现信号系统与其他系统的高效整合。 前面讲到了系统孤岛，依托GIS平台构建的城市交通时空信息和模型，有效整合信号系统与其他系统，统一展示路网态势系统、诱导发布系统、设备运维系统、车载导航系统等等，可以实现信息的共享和能力的复用。 基于空间信息实现信号的智慧控制。 （1）对路口空间信息的需求 实施信号控制系统，要考虑交叉口几何特征、人行横道长度、公交专用道、非机动车道、进口车道方向数量、渠化长宽等等因素，这是信号系统基础的数据。通过对车道通行能力、车道排队长度、绿灯、红灯时长的计算和分析，为单路口信号控制方案设计和配时优化提供数据支撑，实现对路口运行状态的识别，以及对未来交通流变化趋势的预测。 （2）对路段空间信息的需求 通过分析路段通行能力、路段通行速度、路段最大滞留车辆数等信息，结合路口空间关联，可实现协调控制和各类优先控制；为高峰期关键车流指定快速疏散通道；并实现对路段运行状态的识别，以及对未来交通流变化趋势的预测。这都是信号系统所需要的。 （3）对路网空间信息的需求 通过计算路段区域通行能力、车辆出行OD、路口（路段）之间的关联等，可分析路网中每条道路的交通量分布情况、判别路网交通饱和状态，针对性选择区域协调控制策略，还可实现对路网运行状态的识别，以及对未来交通流变化趋势的预测。 （4）基于空间数据的空间分析技术的应用需求 基于空间信息分析技术的应用有车辆到达预测模型、信号配时优化算法、车流溢出控制算法、事件影响分析模型等。如最简单的车辆到达预测模型，这个预测模型与交通管理信息相关，以道路空间信息为基础，是关系信号控制系统效果好坏的关键模型之一。 三、应用研究 1 路网信息采集处理 信号控制基于网络进行系统优化，通过GIS技术能够将道路网拓扑结构、道路长度、道路边缘、道路曲率、道路等级等信息精准提取出来。 2 道路标线信息采集处理 选定道路区域，通过滤波降噪、图像灰化等，对车行道分界线、停止线、导流线、人行横道等标线，进行自动检测和自动识别，最后处理成数据信息。 3 道路标志信息采集处理研究 通过光线均衡、滤波降噪、图像增强等预处理，对道路标志进行分割检测、特征提取、识别匹配，可提取标志信息，如禁止通行、禁止驶入、禁止掉头、禁左/右转等。 4 基于GIS的智能交通管理系统架构 基于GIS的智能交通管理系统架构如下图。道路信息提取出来之后，要怎么做呢？设想基于高精度地理信息服务平台来做交通信号控制系统，这些道路交通信息都是自动采集生成的，只要道路交通有改变，会自动对应到信号控制系统，而不需要人工操作，我们想实现这个功能。 5 信号系统所需的空间信息存储技术 关键是信号系统空间信息存储技术，把所需要的包括网络、信号系统本身的静态信息，都依托高精地图空间大数据进行存储，再把采集到的标志、标线、路网信息与信号系统静态数据在空间地理信息层面上做关联。 6 信号系统所需的空间分析技术研究 （1）基于空间量算生成路口信号方案 这是什么概念？我简单提一下，要实施路口禁止左转，其他的信号配时都要调整，但现在是人工进行调整。如果有了GIS技术之后会自动生成信号控制方案，实现单路口信号方案智能化生成，提高信号系统本身智能化。 （2）基于空间关联查询的交通标志作用范围分析 提取限速标志位置、内容等信息，运用空间关联查询技术，提升信号协调控制效果。如利用GIS技术将路口限速标志提取出来，并反馈给信号控制系统模型使用，要达到这样的关联。 （3）基于空间聚合分析的区域状态识别 交通区域状态判断和信号系统相关联，将路口运行状态、路段运行状态、路网拓扑信息等，利用空间聚合分析技术，实现突发事件下区域信号控制策略的动态调整。 7 应用展望 （1）基于全量仿真模型实现信号控制的仿真评估 基于高精度地图，构建全量化的交通仿真模型，实现对区域、干线、路口交通运行状态、信号控制效果的仿真和评估。 （2） 路网信息的动态更新实现信号方案自适应 利用高分卫星、无人机、地图采集车等手段，定期更新路网静态数据，结合路网信号控制模型统，实现信号方案的应时而变。 （3）将信号控制的动静态信息及时发布 如信号倒计时提醒、交通状态的及时发布，能拓展驾驶者视野、保障交通安全。驾驶限速提醒、导航变道提示的及时发布，可减少危险驾驶，避免违规驾驶。 今天的分享就到这里，谢谢大家。
