深圳：智能仿真城市交通
文/同济大学 马丹鹏 李克平 孙剑
有个问题始终困扰着司机朋友：出行前不知哪条路在堵车、哪条路发生了交通事故，选哪条路可更快捷地到达目的地。这种局面在深圳已经有所改变。通过应用城市交通智能仿真系统，未来深圳市民可在各大酒店、车站及商业街头，通过屏幕清楚地了解全市的道路通行情况，或者在出行前通过计算机、手机接入互联网访问深圳城市交通信息专业门户网站（www.sutpc.com），了解深圳市当前道路交通的总体状况，避开拥堵和阻塞路段，选择最佳出行路线，节省时间。
交通仿真系统用模拟手段，再现真实的交通运行状况。研制中，研究人员在特区内设了94个数据采集点，并整合全市3000多部出租车的动态运行数据。目前采集的核心数据准确率可达80％，未来将增加数据采集点和动态数据采收集范围，最终覆盖全市。此外，这个仿真系统除能为公众提供交通出行实时信息外，还可以为政府交通决策提供强大的技术支持，该项目于07年1月通过了建设部验收。
智能仿真体系框架
针对交通仿真模型越来越复杂，很多城市都在建设交通公用信息平台或者共用信息平台、现代仿真模型都提供开放的结构的情况，产生了基于城市交通公用信息平台的智能仿真的概念与实践。深圳市在充分利用交通仿真软件核心功能的基础上，利用新兴的软件工程技术及GIS理念，为交通仿真创造友好的环境。
目前，深圳市交通智能仿真在深圳市交通公用信息平台基础上进行构建，其交通设计理念体现在数据保密、成果共享、标准体系、快速应用四个方面。交通仿真软件作为深圳市智能仿真交通的核心，在后台进行运算，数据输入输出均通过接口技术。交通规划人员只需要专注于快速分析不同的规划方案对交通系统运行的影响，而不必关心仿真模型的复杂计算流程。仿真模型的参数调教以及维护在后台由模型维护人员进行。
关键技术
智能仿真关键技术主要包括路网一致性、控制系统输入输出及系统架构设计。用户根据不同需求修改基础模型数据，进行不同层次的智能仿真。系统通过数据接口调用后台仿真软件更新模型基础数据计算处理，生成计算后的路网运行数据，用户以模板图表的方式直观分析交通系统的变化。
路网一致性
智能仿真中仿真模型路网基础数据源自公用信息平台基础数据库，当标准路网结构及属性发生改变时，仿真模型中的路网必须及时更新并且和公用信息平台标准路网保持一致。路网调整主要包括路网拓扑结构的改变及属性数据的调整，属性数据的调整可以通过更新数据库完成。路网拓扑结构的调整是路网更新的关键，当前阶段标准路网较多采用GIS图形的形式，而仿真模型中的路网和选用的仿真软件有关，两者拓扑结构存在着不同，明晰对应关系，同时需要充分考虑到仿真模型使用的仿真软件本身特点。
控制系统输入输出
控制系统输入输出是构建智能仿真的关键，主要有以下三个问题需要解决，即如何体现常规交通功能，对数据接口技术的理解，利用GIS分析输入输出数据
1.体现常规交通功能
智能仿真最重要的目的就是为了以更友好的方式体现并完成交通规划的核心功能，因此必须明晰交通仿真软件中体现出来的核心功能。
常见的交通仿真软件基本都能涵盖如下功能：①城市整体交通规划；②分系统交通规划；③分区交通（改善）规划；④片区交通（改善）规划；⑤重要交通设施建设、详细规划（改善设计）及交通影响分析；⑥交通专项调查研究。而智能仿真立足仿真软件，从对模型的调整维护及交通数据的控制两个方面进行构建。当前阶段，交通仿真模型开放性较低，对其核心模块进行调整甚至替代在理论和实践层面都处于探索当中，更多定位于对交通基础数据的控制上。交通基础数据包括基础路网数据和交通规划基础信息，这两个方面的数据共同影响了交通模型的运算结果，进而在交通规划层面有所体现。在当前阶段，智能仿真可以更多通过对交通基础数据的控制进行，对模型本身的调整维护有一定尝试和探索。
2.接口技术的理解
智能仿真的构建立足于对交通基础数据的控制，基础数据的输入输出及调整需要通过数据接口完成，应结合具体的仿真软件对涉及到的关键方法和算法进行研究。同时可以从更多理论和概念的层面理解数据接口技术，首先可以理解为以仿真软件开放的可访问的数据、模块与功能为约束条件完成数据的传输和交换；其次可以将仿真软件和外界进行的数据交换理解为广义上的数据接口技术。作为专业性的交通仿真软件，其数据的交换必有其成熟独到的一面，例如通过中间交换文件或者数据库进行完成，在构建智能仿真的过程当中，数据接口的理念和技术的理解及运用尤其重要。
3.GIS分析输入输出数据
对于仿真软件而言，以丰富、详细并且易于操作的方式输出仿真结果，并不是其特长。GIS一大优势就体现在其图形显示方面，融合空间数据和属性数据，以属性数据为支撑，在空间灵活展示仿真运算的结果，智能仿真的输入输出数据都可以采用GIS技术进行分析，通过GIS完成如统计分析、叠加分析等功能，更好的展示仿真的运算结果。
智能仿真构建立足将仿真软件进行封装，通过数据接口技术实现数据的传输交换，这样势必带来系统框架类型的选择。存在这两种模式可供选择，即Browser/Server(浏览器/服务器)结构和Client/Server(客户端/服务器)结构。
系统架构设计
智能仿真的构建需要考虑到数据保密性、系统稳定性、运行效率及用户空间分布特点等方面的问题，可以依据C/S或者B/S两种体系结构的优缺点进行选择或者混和使用两种模式。同时结合具体的仿真软件选择合适的开发语言。
智能仿真实例
深圳市城市交通仿真系统已经在国内首先进行了智能仿真的实践。该系统中仿真软件选择德国PTV公司的系列软件。仿真模型的构建选择VISUM宏观仿真软件，VISUM软件从其较低版本开始已经开放了COM接口技术。笔者以VISUM宏观仿真软件为核心对智能仿真的构建进行了实践。考虑到数据保密性及交通规划人员操作习惯等方面的因素，系统采用C/S结构。
政府交通规划人员可以在自己计算机上安装智能仿真组件，通过登陆公用信息平台，可以调整影响规划方案的基础数据。基础数据调整后，可以提交服务器端的仿真模型计算。计算后的结果可以在交通规划人员本地自动生成定制的模板图表；可以了解某一道路、某一片区的车辆行驶特点，便于在交通管理时进行决策；在未来是否上马某条道路项目前，通过这个系统可科学地对建设可行性、建设期间周边交通如何协调做出决策。
私家车装上这套系统，可方便避开交通拥堵点。系统完善后，车主出行前只要输入出发地与目的地，车载屏幕上就可显示走哪条路最快捷，甚至连目的地停车场情况都可一目了然。
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