通過使用人口流量和交通流量大數據建立城市管理平台

Intetix Foundation（英明泰思基金會）由從事數據科學、非營利組織和公共政策研究的中國學者發起成立，致力於通過數據科學改善人類社會和自然環境。通過聯絡、動員中美最頂尖的數據科學家和社會科學家，以及分布在全球的志願者，我們創造性地踐行著我們的使命：為美好生活洞見數據價值。

原文鏈接：http://www.hitachi.com/rev/pdf/2015/r2015_01_108.pdf

原作者 ：見文末

介紹：

在日本，以及一些其他城市，隨著最優化要求和更複雜的交通系統、二氧化碳排放量的減少、以及逐步更新的老化基礎設施建設的社會制度的高效運行，智慧城市的建設正在逐步推進。日立集團經營社會創新事業，力求創造一個可持續發展的智慧城市，並將這看作是對城市多元化需求的一個回應。

近年來，由於科技的不斷廣泛運用，例如智能手機，智能卡，以及各式各樣的感測器，使得將人口和交通流量這樣的城市活動信息的收集、儲存和可視化變成了可能。這些流量的信息過去僅僅以公共數據的形式每隔幾年發布一次，例如，除了像城市規劃和旅行這樣的行政區域以外，作為智能操作中的一部分，日立集團正在研發城市管理平台解決方案，通過收集和分析從人口和交通流量中採集的大數據來支持城市的高效運行。

這篇文章描述了在城市管理平台背後的概念，選取了日本和海外的例子，以及展示了未來的前景。

城市管理平台背後的思想：

圖1展示了城市管理平台解決方法背後的概念。人口流量數據和交通流量數據都是從一些使用智能手機、智能卡和感測器等科技的社會基礎設施運營商處收集到的。例如設施數據、交通普查數據、人口數據等統計信息都是從國家或當地政府處得到的。這些被收集的數據都會在城市管理平台資料庫中被儲存和分析。由於這是一個基於地理空間信息系統技術的平台，它需要對不同的時間和空間參數進行分析。此平台的另一個特點是他可以將收集到的數據模型化，並通過不同形式的模擬將其視覺化。

城市管理平台的好處有：（1）方便且高效性（2）經濟且盈利性（3）安全且有保障性。火車和公交，包括用來支持多模態旅遊的最優化公共交以及組合導航都是城市管理平台在公共交通部門潛在應用的具體實例。在旅遊業和零售行業，同時也包括對於商務區域的分析，還有以分析人類運動模式為基礎的表達信息的有效方法中，也有一些可以說明的例子。另一些例子包括為了克服交通擁擠或協助城市規劃，在城市和住宅方面的應用；還有一些以及為了支持疏散演練和確定道路封閉信息，用來幫助預防災害與犯罪方面的應用。

圖1-城市管理平台解決辦法的思想

這個解決方法運用了智能手機，智能卡片和感測器來收集真實世界中的人口和交通流量的大數據。城市管理平台以收集到的數據為基礎，通過地理信息系統技術進行分析，以模型化和可視化來協助城市的運行。

圖2-城市大數據的三層模型

圖2展示了城市大數據的數據模型。最下面一層是支持社會基礎設施建設的平台，中間一層是建造在基礎設施上的城市空間，例如大樓，馬路，水庫。最上面一層是在城市空間中運用到的動態數據，例如人口流量和交通流量。

城市管理平台的例子

福岡市智能手機探測示範項目:

2011年，福岡市成立了福岡指令委員會（Fukuoka Directive Council），它在工業、學術界、政府和私人部門之間建立了合作關係，其目的在於制定福岡市區增長戰略以及對智能城市政策進行調查。委員會由五個工作小組（旅遊組、環境組、食品組、人力資源組和城市發展組）及日立公司組成，日立公司主要參與環境工作小組的工作，包括願景建設及示範項目，旨在使福岡市區在智能交通方面成為領頭羊。

在2013財年中，環境工作小組承擔了示範項目，即利用智能手機探測來獲取「人流量」的信息。圖3展示了項目的概況。該項目的參與者在領取智能手機時已經同意工作小組可以收集他們的數據(這200人與福岡指令委員會有關聯)，也同意使用福岡市交通部門發放的Hayakaken交通智能卡來記錄他們在2014年1月最後一周時間的移動情況。智能手機事先安裝了應用用於收集全球定位系統（GPS）數據和加速度數據。鑒於與福岡市交通局合作，該項目也從智能卡上搜集用戶在哪裡上、下地鐵站的數據。這些數據是在實驗結束後才獲得的。為了使人們行動的信息視覺化，其移動路徑和交通方式是由智能手機GPS數據和加速度數據自動繪製的。在乘坐地鐵時無法收到GPS信號，因此獲取的信息來源於智能卡的行程記錄。示範項目將行程自動的分為四類（走路，公交，地鐵或是其他交通工具）。

圖3-福岡市智能手機探測示範項目概況

該圖表展示了在2014年1月所執行的示範項目的概況。智能手機和公共交通智能卡發給充當著顯示器角色的200人，並且對他們一周的行為進行分析。

圖3右邊顯示的儀錶盤屏幕能夠用於顯示和分析示範項目的結果。它設計的目的就是能夠被政府、基礎設施運營商使用，以及方便其他人用於基礎分析，例如展現人們的活動，交通方式和每個時期的其他信息，或顯示工作日和節假日的不同。

圖4是儀錶盤分析屏。該屏幕試圖提供更易理解和視覺化的信息，並且能夠由政府官員或其他人使用，最主要的分析項目分布是從早到晚在不同時間段聚集在某一特定區域的人數，他們停留的時間，以及他們到達該區域所使用的交通方式。福岡指令委員會儀錶盤屏幕所展示的結果是由福岡市政府多個部門的示範項目提供。市政府官員也認識到廣泛的潛在應用領域。這些領域包括為個人旅遊研究補充信息；用於評估交通工具的目前狀態和相關政策的制定；用於會議、獎勵旅遊、大型企業會議和活動展覽（MICE）推廣工作來判別哪些人會在參觀福岡市時做這些事，並且研究提供信息的方式。在私人部門的潛在功能不僅包括公共交通運營者來製作更方便的時間表，檢查班次和站點，或優化站點的選址及其他，同樣也能用於分析商業領域分布或潛在購買客戶的分布。

圖4-用於人流量量分析的儀錶盤屏幕

nn該屏幕展示了一個運用智能手機探測到的數據進行人員流動的分析。該屏幕可以用於分析人們在某一特定領域聚集的人數和他們為了到該地方使用的交通方式。

巴厘島計程車探測示範項目：

印度尼西亞共和國一級行政區巴厘島交通阻塞日益嚴重，這也是東盟國（ASEAN）的通病。原因是經濟的發展導致了當地人對車輛需求的增強，並且Denpasar國際機場交通樞紐附近的交通堵塞問題一直難以改善。這就是日本合資企業公司示範項目的背景，同時也作為經濟、貿易和工業部門在2012財年進行撥款來推動和研究基礎設施系統出口的項目之一。該項目的目標是部署日本智能社區技術利用利用智能交通系統（intelligent transport systems ITSs）來緩解巴厘島交通阻塞問題，同時通過景點之間便捷的交通來促進旅遊業的發展。日立公司主要通過交通阻塞信息的產生，進行參與交通系統改革的實施。

示範項目從當地計程車公司運行的300輛交通工具獲取GPS數據。這些數據用於分析計算一些參數，例如行程次數、每一段路的速度和特定選擇道路所需要的時間。圖5在地圖上展示一個在不同路段上行駛的時間的例子。採用地圖匹配技術，將道路網路的GPS數據和計算出的速度匹配，用顏色編碼格式呈現不同路段的速度 (綠色表示移動暢通，黃色表示交通擁擠，紅色表示靜止不動)。該項目同樣選擇了主要的旅遊景點之間的線路並比較了平均出行時間，如在早上、中午或晚上這些關鍵時期的堵塞信息。我們向大約200個當地用戶提出了進行調查關於利用智能手機或其他方式提供這些信息的想法，45%的用戶表示即使為此付費也願意使用這項服務。這表明了對交通信息的需求量。

圖5-巴厘市示範工程交通信息生成試驗結果分析

從當地計程車公司獲得的GPS數據用於離線分析來計算參數，例如行程次數、每一段路的速度和特定選擇的道路所需要的時間。

未來展望

本節介紹日立公司在基於人流量量和交通流量的大數據的城市管理平台的下一步打算。

（1）擴展個人數據的使用

可以預測到在未來社會系統將有能力產生並儲存更大量的數據。隨著日本對個人信息保護法的修正，同樣也能預期到在不久的將來，企業使用個人數據的政策會更加明確。

在這種情況下，日立公司致力於提高分析技術和分析速度，並制定方法用於分析收集到的大量數據，通過識別隱藏的關係來形成新的生產力。在未來，日曆公司將尋求發展和支持社會的系統：通過整合大數據分析與系統，來控制社交基礎設施協助人們的活動、自動駕駛和管理交通的供需關係。

（2）無縫人流量分析，從城市到室內層次

對城市管理平台在多個應用領域不同層次（從室內空間到全市區域）進行人流量分析的期望日益增長。人流量分析用在零售業的目的在於鑒別人們的購物模式或者測試廣告的有效性。對於體育館或其他基礎設施，它可以用來評估或提高基礎設施的所有方面，例如，評估他們不同方面吸引參觀者的能力。同時，它已經應用在整個城市的發展，例如決定交通的供給和需求，根據人們參觀特定基礎設施的行為來鑒定趨勢。因此，日立公司正尋求發展它們城市管理平台的應用，不僅僅是應用於政府方面，同時應用於商業或其他領域，通過提供無縫人流量和車流量分析，橫跨城市的大部分區域，同樣也細緻到基礎設施和室內區域這一次層次。

在不同程度上，在人員和交通流動方面，以及從當地室內空間到大的城市區域應用方面大數據的期望日益增長。

總結

這篇文章運用從日本到海外的例子，以及對未來的期望來闡述城市管理平台背後的含義。

日立公司運營的社會創新商業用於解決社會問題，旨在創造可持續發展的智能城市。除了城市管理平台解決方案的進一步發展，同時日立公司打算與廣泛的用戶（從公共部門到私人部門）進行合作並在現實社會中實施。

致謝

nn文中所描述的福岡智能手機探測示範項目從福岡指令委員會和福岡市政府的工作人員處獲得了相當多的幫助。同樣的，在巴厘島的計程車探測示範項目是由經濟、貿易和工業部門主導的2012財年基金項目來推廣和研究基礎設施系統出口。本文作者藉此機會表達誠摯的感謝。

參考文獻：

(1) S. Sugawara etnal., 「Geospatial Information Platform for Sustainable Society,」 Hitachi Hyoronn94, pp. 276–281 (Mar. 2012) in Japanese.

(2) T. Okubo etnal., 「Realizing Smart Mobility Using Probe Data,」 Hitachi Review 63, pp. 359–363n(Aug. 2014).

(3) H. Ohashi etnal., 「Modality Classification Method Based on the Model of Vibration Generationnwhile Vehicles are Running,」 Pro. of the Sixth ACM SIGSPATIAL Int. Workshop onnComputational Transportation Science (2013).

關於作者

Michio Morioka, 博士

日立公司社會創新商業辦公室，信息和電信系統小組。他現在從事智能城市商業策劃及日本和海外的銷售，最主要的是城市管理平台解決方案。Morioka博士是日本信息處理協會的成員(Information Processing Society of JapannIPSJ)。

KyojinKuramochi

日立公司社會創新商業辦公室，信息和電信系統小組。他現在從事智能城市商業策劃及日本和海外的銷售，最主要的是城市管理平台解決方案。

YusukenMishina

日立公司社會創新商業辦公室，信息和電信系統小組。他現在從事智能城市商業策劃及日本和海外的銷售，最主要的是城市管理平台解決方案。

Takayuki Akiyama

日立公司智能媒體系統研究部門，本部中央研究所。他現在從事搜索研究，使用感測數據模擬分析人流量和交通量。Akiyama先生是IPSJ的成員。

NaoyukinTaniguchi

nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn日立公司社會企業解決部門，社會創新商業項目部門。他現在從事於城市交通解決方案工程。

參與人員：策劃-徐睿藝、樊茜茜；編譯-呂穎雯 雷婧；編輯-裴懿萱；

推廣-申洪浩、李華芳 、李燕雲

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