交通大数据技术与应用

本书以交通大数据为基点，结合公路、铁路、水路、民航、邮政、管道六大业务领域，依次介绍了交通大数据概述、交通大数据技术、大数据中心平台建设、交通数据常用分析方法、高速公路应用、民航应用、港口应用、交通大数据发展展望，实现了从行业需求到核心内容建设，从专业技术落地研究到实际应用，最后到发展趋势展望的全贯通。本书能够帮助智能交通、人工智能、交通运输、大数据等相关专业的学生系统了解以大交通、大数据、人工智能、综合应用为特征的最新的学科知识，并能够使以本科生、研究生为主的读者具备一定实践和初步研究的能力。本书可作为高等院校交通类专业课程的教材，也可供IT行业、交通行业的从业人员自学使用。

顾明臣，硕士，交通运输部规划研究院交通规划基础研究所所长，高级工程师，在智能交通技术创新应用与研发方面具有丰富经验，发表相关专业SCI/EI检索论文8篇，参编著作4种，参编行业标准5项。周卫峰，天津大学博士后，教授级工程师，天津市智能交通运行监测中心主任，道路领域知名专家。著书1种，发明专利4项，实用新型专利2项，发表国内外期刊论文20余篇，已独立培养硕士10名，独立在培硕士1名。薛桂香，天津大学计算机应用技术专业博士，河北工业大学土木与交通学院博士后，主持或主研国家级项目5项，省部级项目8项，发表SCI等高水平论文十余篇，获省部级科技进步一等奖1项。赵怀柏，复旦大学硕士，正高级工程师，上海电科智能系统股份有限公司副总经理，长年从事智能交通行业前沿技术研究、软件研发和项目管理工作。获软件著作权30多项、发明专利5项、发表论文16篇，主持编写地方标准3个，荣获省部级科技进步奖6项。李海丰，博士，副教授，中国民航大学计算机科学与技术学院副院长，主持完成国家重点研发计划课题、国家自然科学基金课题各1项，参与完成国家级与省部级科研项目8项，发表学术论文50余篇，国家发明专利授权6项。刘瑜，硕士，高级工程师、高级信息项目管理师，天津智能交通联合研发中心副主任，从事智能交通工作20余年，承担上亿元级别智能交通项目1个、千万元级别5个，出版软件工程项目管理、编程、数据库、大数据、人工智能等专著16种，发表论文10余篇，参与行标编写2项，主持地标编写1项，承担厅局级课题2项。

前言第1章交通大数据概述11.1交通发展史11.1.1传统交通发展11.1.2智能交通发展21.2交通运输领域31.2.1公路31.2.2铁路41.2.3水路51.2.4民航51.2.5邮政61.2.6管道71.3交通流71.3.1人流71.3.2物流81.3.3运输工具流91.3.4资金流101.3.5交通数据流111.4国内外交通大数据现状11习题及实验13第2章交通大数据技术142.1终端技术142.1.1终端传感技术142.1.2边缘计算技术152.1.3业务系统162.2地理信息系统及卫星定位技术162.2.1地理信息系统162.2.2卫星定位技术172.3通信技术172.3.1硬件通信技术172.3.2软件通信技术182.4数据管理及开发技术192.4.1数据传输技术202.4.2数据存储技术212.4.3ETL技术212.4.4数据计算技术222.4.5主流开发技术232.5展示技术242.5.1前后端分离技术242.5.2专题二维三维展示组件技术252.5.3虚拟现实技术262.6人工智能技术272.6.1Scikit-learn282.6.2PyTorch302.6.3TensorFlow31习题及实验34第3章大数据中心平台建设353.1交通数据353.1.1交通数据种类353.1.2数据全生命周期373.1.3数据接口及格式383.2国内交通大数据中心现状393.2.1大数据中心形成条件403.2.2构建交通三级大数据中心403.2.3交通大数据中心主要任务413.3大数据中心平台框架设计433.3.1综合业务框架设计433.3.2综合功能框架设计443.3.3综合存储框架设计453.3.4数据分类设计473.4数据分析基础483.4.1编程语言分析493.4.2SQL分析513.4.3大数据分析523.4.4文件数据分析543.4.5AI分析553.4.6可视化分析583.4.7其他专用工具分析603.5大数据中心平台应用定位613.5.1数据汇聚与共享623.5.2大屏展示与交流623.5.3交通指挥调度623.5.4视频会议协调653.5.5综合决策应用653.5.6定向数据研究663.6数据标准及制度建设673.6.1数据标准673.6.2数据制度68习题及实验68第4章交通数据常用分析方法704.1基于交通的GIS数据分析方法704.1.1热力图及实现704.1.2OD迁徙图及实现754.1.3最优路径算法及实现764.1.4核密度估计模型及实现*774.2交通流预测分析方法804.2.1线性回归预测分析804.2.2K最近邻算法预测分析844.2.3贝叶斯网络预测分析*874.2.4多层感知机预测分析*894.2.5支持向量机预测分析*944.2.6深度神经网络预测分析*984.3交通模拟试验分析方法1024.3.1虚拟仿真方法1024.3.2试验仪器方法105习题及实验107第5章高速公路应用1085.1高速公路业务及数据1085.1.1高速公路主要业务1085.1.2高速公路主要数据1105.2高速公路主要业务系统及发展方向1125.3高速公路车辆目标轨迹跟踪定位1135.3.1车辆跟踪需求分析1135.3.2研究进展1155.3.3雷达车辆目标识别方法1155.3.4运动目标轨迹跟踪方法1165.3.5雷达视频联动目标跟踪定位方法1175.3.6雷达视频联动应用1185.4高速固定视频图像识别1205.4.1固定视频图像识别需求分析1205.4.2研究进展1215.4.3运动目标提取方法1225.4.4运动模式识别方法1235.4.5各类交通事件检测方法1235.4.6固定视频图像识别应用1255.5高速短时交通流预测1275.5.1短时交通流预测需求分析1275.5.2研究进展1285.5.3基于LSTM的短时交通流预测应用129习题及实验130第6章民航应用1326.1民航业务及数据1326.1.1民航主要业务1326.1.2民航主要数据1336.2民航主要业务系统及发展方向1346.3航空飞行器检修1356.3.1检修需求分析1356.3.2飞机外观检测类型1366.3.3研究进展1376.3.4绕机检查技术方案实现1426.4FOD检测1466.4.1FOD检测需求分析1466.4.2研究进展1476.4.3无人机FOD检测实现1496.5机场跑道病害检测1506.5.1机场跑道病害检测需求分析1506.5.2机场道面自动化运维方法1516.5.3机场道面病害图像检测算法实现1516.5.4机场道面地表病害检测算法实现153习题及实验156第7章港口应用1577.1港口业务及数据1577.1.1港口主要业务1577.1.2港口主要数据1597.2港口主要系统及发展方向1607.3港口作业调度1647.3.1港口作业调度需求分析1647.3.2研究进展1657.3.3码头外部主要影响因素分析1677.3.4基于云缓冲区设计思路1687.3.5三级云缓冲区模型及实现1697.3.6云缓冲区调度模型及实现1707.3.7作业趋势分析模型及实现1707.3.8作业机力兑现率分析模型及实现1717.4集装箱货车到港预约1727.4.1集装箱货车到港预约需求分析1727.4.2研究进展1737.4.3基于大数据的预约模型设计方法173习题及实验175第8章交通大数据发展展望1778.1运输行业新业态发展1778.2数据深入融合应用发展1788.3高级分布式数据中心发展1808.4数据安全、确权及交易发展182习题及实验183附录配套代码清单184参考文献185后记190