序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的論軌道交通大數(shù)據(jù)之挑戰(zhàn)與機遇樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

近年來，隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進、城市規(guī)模的不斷增大，使得城市中人口數(shù)量顯著增加，對城市公共交通系統(tǒng)的要求也越來越高[1]。作為一種新型的交通工具，城市軌道交通具有運量大、快速、安全的優(yōu)點，使其成為有效緩解城市交通壓力的一種手段[2]?！吨袊圃?025重點領域技術路線圖》明確指出，軌道交通作為我國公共交通和大宗運輸?shù)闹饕d體，是我國高端裝備“走出去”的重要代表。國家發(fā)改委指出，城市軌道交通示范應用是《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃（2015—2017年）》實施中的顯著成效，并將城市軌道交通設備列為《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃（2018—2020年）》九大重點支持領域之一。城市軌道交通作為一類重要的城市交通工具，從另一方面也體現(xiàn)了一個城市的發(fā)達與發(fā)展程度[3]。軌道交通數(shù)據(jù)指在城市軌道交通系統(tǒng)日常運營和運維過程中，以自動、主動或被動形式產生的包含結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)在內的數(shù)據(jù)[4]。其來源廣泛、種類眾多、產生速度快，因此，是一種典型的大數(shù)據(jù)。如何管理、處理、分析、挖掘軌道交通大數(shù)據(jù)背后隱藏的知識，并將其服務于軌道交通工程的規(guī)劃、勘查設計、工程施工、運營維護、決策支持等各個階段，是一件極其重要的事情[5]。

1軌道交通大數(shù)據(jù)

軌道交通大數(shù)據(jù)按照運營關聯(lián)情況可以分為內部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)[6]。其中，內部數(shù)據(jù)包含基礎地理數(shù)據(jù)、公共行業(yè)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、標準、規(guī)章、計劃及指標數(shù)據(jù)在內的靜態(tài)數(shù)據(jù)和包含專業(yè)數(shù)據(jù)（車務、車輛、工務、電務、機電、通號等）、客流數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、財務數(shù)據(jù)、資源配置信息、客運服務信息在內的動態(tài)數(shù)據(jù)組成。外部數(shù)據(jù)由氣象數(shù)據(jù)、大型活動數(shù)據(jù)、公共交通數(shù)據(jù)、社會媒體數(shù)據(jù)構成。軌道交通大數(shù)據(jù)具有多源、異構、動態(tài)、時空的特點。按照流轉途徑，軌道交通大數(shù)據(jù)的生命周期可以分為六個階段。不同來源的軌道交通數(shù)據(jù)以自動、主動或被動的形式產生，通過傳感器等設備進行采集和存儲，地理上分散的軌道交通數(shù)據(jù)通過網絡進行匯聚，經過數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)清洗等處理手段后存儲在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，按照上層的業(yè)務需求對存儲的數(shù)據(jù)進行處理和分析，最后將結果進行可視化，以服務不同的應用。

2軌道交通大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)

2.1數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)

軌道交通大數(shù)據(jù)來源廣泛、種類繁多、產生速度快，具有多源、異構、自組織的特點。使得其在管理上面臨著“匯聚難、集成難、存儲難、檢索難”的挑戰(zhàn)。軌道交通數(shù)據(jù)在地理上分散，并通過不同的數(shù)據(jù)模型和元數(shù)據(jù)來進行自組織管理，如何連接不同類型的數(shù)據(jù)源，定時、自動化地匯聚多源的軌道交通大數(shù)據(jù)是一個挑戰(zhàn)。軌道交通數(shù)據(jù)的體量大，對于已經匯聚、集成的數(shù)據(jù)，一方面，如何去設計適用于分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)存儲模型，以滿足高可擴展、高可用、高吞吐的需求；另一方面，如何結合軌道交通數(shù)據(jù)的時空特性，構建包含時空索引、全文檢索在內的多類型索引模型，減少查詢的搜索空間，加快查詢的過程，是一個關鍵的挑戰(zhàn)。

2.2數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)

軌道交通數(shù)據(jù)的體量大，產生速度快，既包括了實時產生的動態(tài)數(shù)據(jù)，又包括了歸檔的靜態(tài)數(shù)據(jù)，使傳統(tǒng)的單機處理難以滿足軌道交通應用實時處理的需求。Hadoop和Spark作為如今主流處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，可以作為解決軌道交通數(shù)據(jù)處理難的有效途徑。軌道交通大數(shù)據(jù)存儲在Hadoop生態(tài)系統(tǒng)和Spark生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（如：HDFS、HBase、Hive等）中，通過MapReduce或者Spark進行分布式處理。在這個過程中，面臨三個挑戰(zhàn)：（1）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取接口的開發(fā)：由于軌道交通大數(shù)據(jù)涉及多個數(shù)據(jù)模型和存儲系統(tǒng)，如何基于這些存儲系統(tǒng)開發(fā)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取中間件是一個挑戰(zhàn)；（2）并行編程框架的開發(fā)：無論是MapReduce還是Spark，都要求算法開發(fā)者熟悉框架，限制了其使用范圍，因此，需要在MapReduce和Spark提供的底層API上開發(fā)適用面廣泛的編程框架；（3）工作流調度：數(shù)據(jù)處理通常由多個子過程構成，如何將這些子過程通過工作流機制進行組織、調度，以便實現(xiàn)處理過程的自動化是一個挑戰(zhàn)。

2.3數(shù)據(jù)分析的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)分析的目的旨在挖掘、提取海量軌道交通數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律及知識。對于軌道交通大數(shù)據(jù)分析而言，其核心問題在于如何對軌道交通大數(shù)據(jù)進行有效的表達、解釋和學習。

2.4安全性的挑戰(zhàn)

具體而言，針對軌道交通大數(shù)據(jù)的安全性包含以下幾方面：（1）用戶隱私保護：如何保證在數(shù)據(jù)的傳輸、處理、應用過程中，用戶的隱私數(shù)據(jù)不會被非法用戶及非授權應用訪問；（2）數(shù)據(jù)的可信度：由于軌道交通大數(shù)據(jù)來源廣泛，數(shù)據(jù)質量參差不齊，如何為上層應用或用戶提供可靠的數(shù)據(jù)；（3）大數(shù)據(jù)訪問控制：如何通過用戶鑒權和訪問控制避免非法用戶和非授權用戶對軌道交通大數(shù)據(jù)的訪問。

3軌道交通大數(shù)據(jù)典型應用

城市交通系統(tǒng)作為城市信息化程度較高的一部分，因其自身數(shù)據(jù)富集的優(yōu)勢，使得以數(shù)據(jù)為驅動的智能交通技術被廣泛應用。而軌道交通大數(shù)據(jù)作為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，其在包括智慧城市、智能交通運輸系統(tǒng)在內的諸多應用中被廣泛應用。

3.1智慧城市

智慧城市作為全球范圍內下一代城市發(fā)展的新理念和新實踐，依托信息化建設基礎，對城市部分數(shù)據(jù)進行實時、動態(tài)監(jiān)測、分析、整合和利用，從而實現(xiàn)對城市的透徹感知。其構建的核心在于數(shù)據(jù)。目前，我國諸多發(fā)達城市都在構建智慧城市。軌道交通大數(shù)據(jù)作為交通大數(shù)據(jù)的一種，在構建智慧城市的過程中發(fā)揮著至關重要的作用。例如，深圳市通過匯聚全市的交通大數(shù)據(jù)，構建了“交通云”，實現(xiàn)了全面的17類數(shù)據(jù)的采集和共享，并通過大數(shù)據(jù)分析、挖掘手段，為全市的交通運輸規(guī)劃等業(yè)務提供了有效的決策支持。

3.2智能交通系統(tǒng)

城市軌道交通大數(shù)據(jù)可應用在智能交通系統(tǒng)構建上，具體包括統(tǒng)計分析、應急輔助決策、乘客出行誘導、客流量預測、調控管理方面?；诒本┦熊壍澜煌ǖ默F(xiàn)行方案，依托收集到的北京市軌道交通大數(shù)據(jù)，設計了基于大數(shù)據(jù)技術的城市軌道交通應急輔助決策流程。通過將上海市軌道交通大數(shù)據(jù)中的網絡客流數(shù)據(jù)進行可視化，以挖掘網絡客流時空變化特征和演變規(guī)律，從而在科學行車和客運組織方面向管理人員提供決策建議及依據(jù)。按照軌道交通大數(shù)據(jù)的生命周期，結合業(yè)務需求，利用大數(shù)據(jù)分析技術，設計了一套城市軌道交通自動化售票系統(tǒng)。青島市通過構建“兩地三中心”的大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了地鐵大數(shù)據(jù)中心的建設，匯聚、管理全市的地鐵大數(shù)據(jù)，以加強對地鐵行業(yè)的管理和調控。

4結語

本文系統(tǒng)介紹軌道交通大數(shù)據(jù)的來源、分類、特點，并基于數(shù)據(jù)全生命周期，總結軌道交通大數(shù)據(jù)在管理、處理、分析三個方面面臨的挑戰(zhàn)，最后綜述基于軌道交通大數(shù)據(jù)開展的一系列典型應用。

參考文獻：

[1]涂小華，張正.大數(shù)據(jù)在城市軌道交通客流預測的應用[J].江西化工，2015（6）：144-146.

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[3]孔磊.城市軌道交通公共安全大數(shù)據(jù)共享資源庫研究[J].交通與港航，2015，2（5）：37-41，68.

[4]顧偉華，黃天印，郭鵬.面向大數(shù)據(jù)的城市軌道交通非結構化數(shù)據(jù)管理[J].城市軌道交通研究，2016，19（11）：77-80.

[5]孟存喜.大數(shù)據(jù)、云計算在軌道交通工程中的應用需求[J].土木建筑工程信息技術，2015，7（5）：62-66.

[6]李得偉，張?zhí)煊?，周瑋騰，尹浩東.軌道交通大數(shù)據(jù)運用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].都市快軌交通，2016，29（6）：1-7.

作者:王文斌 單位:南寧軌道交通集團有限責任公司