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本書(shū)以交通大數(shù)據(jù)為基點(diǎn)，結(jié)合公路、鐵路、水路、民航、郵政、管道六大業(yè)務(wù)領(lǐng)域，依次介紹了交通大數(shù)據(jù)概述、交通大數(shù)據(jù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)建設(shè)、交通數(shù)據(jù)常用分析方法、高速公路應(yīng)用、民航應(yīng)用、港口應(yīng)用、交通大數(shù)據(jù)發(fā)展展望，實(shí)現(xiàn)了從行業(yè)需求到核心內(nèi)容建設(shè)，從專業(yè)技術(shù)落地研究到實(shí)際應(yīng)用，最后到發(fā)展趨勢(shì)展望的全貫通。本書(shū)能夠幫助智能交通、人工智能、交通運(yùn)輸、大數(shù)據(jù)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)了解以大交通、大數(shù)據(jù)、人工智能、綜合應(yīng)用為特征的最新的學(xué)科知識(shí)，并能夠使以本科生、研究生為主的讀者具備一定實(shí)踐和初步研究的能力。
本書(shū)可作為高等院校交通類專業(yè)課程的教材，也可供IT行業(yè)、交通行業(yè)的從業(yè)人員自學(xué)使用。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的交通行業(yè)發(fā)生了很大的變化，由此產(chǎn)生了智能交通概念并促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)在交通行業(yè)內(nèi)的蓬勃發(fā)展。智能交通的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，其核心是解決交通大數(shù)據(jù)的匯聚和應(yīng)用兩大問(wèn)題。
本書(shū)的策劃思路有2個(gè)特點(diǎn)。
1.點(diǎn)面結(jié)合，面上盡量涵蓋交通行業(yè)必要的知識(shí)，使讀者能概覽大交通的全貌；點(diǎn)上突出交通大數(shù)據(jù)建設(shè)、研究、應(yīng)用的最新情況，有利于本科生滿足基本落地操作的要求，有利于啟發(fā)研究生針對(duì)智能交通的一些新的算法研究和應(yīng)用，有利于智能交通專業(yè)人員跟蹤國(guó)內(nèi)最新智能交通項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)。
2.編寫(xiě)風(fēng)格體現(xiàn)了通俗易懂、由淺入深的特點(diǎn)，大量采用了本書(shū)各研究及實(shí)踐團(tuán)隊(duì)的最新成果圖片、工程案例、研究算法等內(nèi)容。
本書(shū)包含8章。
第1章概述了交通發(fā)展史，介紹了公路、鐵路、水路、民航、郵政、管道六大交通運(yùn)輸領(lǐng)域的基本概念，定義了人流、物流、運(yùn)輸工具流、資金流、交通數(shù)據(jù)流，介紹了國(guó)內(nèi)外交通大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，為初學(xué)者提供了系統(tǒng)的交通大數(shù)據(jù)入門(mén)基礎(chǔ)知識(shí)。
第2章介紹了交通大數(shù)據(jù)相關(guān)的主要技術(shù)，在終端技術(shù)方面重點(diǎn)介紹了終端傳感技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)，介紹了與交通緊密相關(guān)的地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位技術(shù)、硬件通信技術(shù)、軟件通信技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)技術(shù)、ETL技術(shù)、數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)、主流開(kāi)發(fā)技術(shù)、前后端分離技術(shù)、專題二維三維展示組件技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)，為讀者進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)選擇路線，并進(jìn)行了技術(shù)落地可操作性導(dǎo)入介紹。
第3章介紹了大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)主要建設(shè)內(nèi)容，包括交通數(shù)據(jù)種類、數(shù)據(jù)全生命周期、數(shù)據(jù)接口及格式，大數(shù)據(jù)中心形成條件、構(gòu)建交通三級(jí)大數(shù)據(jù)中心、交通大數(shù)據(jù)中心主要任務(wù)，大數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)框架、綜合功能框架、綜合存儲(chǔ)框架、數(shù)據(jù)分類設(shè)計(jì)，基于大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)應(yīng)用定位、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)制度等。
第4章介紹了交通數(shù)據(jù)常用分析方法，包括基于交通的GIS數(shù)據(jù)分析方法、交通流預(yù)測(cè)分析方法、交通模擬試驗(yàn)分析方法等。
第5章、第6章、第7章介紹了基于大數(shù)據(jù)、人工智能的高速公路、民航、港口應(yīng)用場(chǎng)景及相關(guān)算法。
第8章對(duì)交通大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
本書(shū)可作為交通專業(yè)的本科生、研究生的教材，也可供從事交通領(lǐng)域項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和研究的IT工程師，以及相關(guān)專業(yè)的高校老師、研究人員或相似產(chǎn)業(yè)的技術(shù)人員參考。
需要注意的是，第4章部分帶*的內(nèi)容，適合研究生學(xué)習(xí)使用，本科生可以將其作為課外閱讀內(nèi)容。另外，本書(shū)實(shí)踐部分采用了Python語(yǔ)言作為代碼編寫(xiě)工具，建議高校在開(kāi)設(shè)本課程的同時(shí)開(kāi)設(shè)一門(mén)Python語(yǔ)言編程課程。
讀者可通過(guò)本書(shū)學(xué)習(xí)交流QQ群獲取相關(guān)資料，本書(shū)配套的PPT、習(xí)題及實(shí)驗(yàn)手冊(cè)見(jiàn)QQ群文件夾（學(xué)習(xí)交流QQ群號(hào)：435486822）。
任課老師若需要其他幫助，可以與QQ群群主聯(lián)系。
在編寫(xiě)本書(shū)過(guò)程中得到了國(guó)內(nèi)智能交通行業(yè)相關(guān)專家、高校相關(guān)專業(yè)老師、IT企業(yè)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，在此表示感謝。
由于作者能力有限，書(shū)中難免有疏漏之處，請(qǐng)讀者朋友們多多指正，問(wèn)題反饋聯(lián)系方式見(jiàn)本書(shū)相關(guān)QQ群，特此感謝。

編者

顧明臣，碩士，交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院交通規(guī)劃基礎(chǔ)研究所所長(zhǎng)，高級(jí)工程師，在智能交通技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與研發(fā)方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)，發(fā)表相關(guān)專業(yè)SCI/EI檢索論文8篇，參編著作4種，參編行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。

周衛(wèi)峰，天津大學(xué)博士后，教授級(jí)工程師，天津市智能交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)中心主任，道路領(lǐng)域知名專家。著書(shū)1種，發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)，發(fā)表國(guó)內(nèi)外期刊論文20余篇，已獨(dú)立培養(yǎng)碩士10名，獨(dú)立在培碩士1名。

薛桂香，天津大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)博士，河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院博士后，主持或主研國(guó)家級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)，發(fā)表SCI等高水平論文十余篇，獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

趙懷柏，復(fù)旦大學(xué)碩士，正高級(jí)工程師，上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司副總經(jīng)理，長(zhǎng)年從事智能交通行業(yè)前沿技術(shù)研究、軟件研發(fā)和項(xiàng)目管理工作。獲軟件著作權(quán)30多項(xiàng)、發(fā)明專利5項(xiàng)、發(fā)表論文16篇，主持編寫(xiě)地方標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)，榮獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)。

李海豐，博士，副教授，中國(guó)民航大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)，主持完成國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金課題各1項(xiàng)，參與完成國(guó)家級(jí)與省部級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)6項(xiàng)。

劉瑜，碩士，高級(jí)工程師、高級(jí)信息項(xiàng)目管理師，天津智能交通聯(lián)合研發(fā)中心副主任，從事智能交通工作20余年，承擔(dān)上億元級(jí)別智能交通項(xiàng)目1個(gè)、千萬(wàn)元級(jí)別5個(gè)，出版軟件工程項(xiàng)目管理、編程、數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等專著16種，發(fā)表論文10余篇，參與行標(biāo)編寫(xiě)2項(xiàng)，主持地標(biāo)編寫(xiě)1項(xiàng)，承擔(dān)廳局級(jí)課題2項(xiàng)。

前言
第1章交通大數(shù)據(jù)概述1
1.1交通發(fā)展史1
1.1.1傳統(tǒng)交通發(fā)展1
1.1.2智能交通發(fā)展2
1.2交通運(yùn)輸領(lǐng)域3
1.2.1公路3
1.2.2鐵路4
1.2.3水路5
1.2.4民航5
1.2.5郵政6
1.2.6管道7
1.3交通流7
1.3.1人流7
1.3.2物流8
1.3.3運(yùn)輸工具流9
1.3.4資金流10
1.3.5交通數(shù)據(jù)流11
1.4國(guó)內(nèi)外交通大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀11
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)13
第2章交通大數(shù)據(jù)技術(shù)14
2.1終端技術(shù)14
2.1.1終端傳感技術(shù)14
2.1.2邊緣計(jì)算技術(shù)15
2.1.3業(yè)務(wù)系統(tǒng)16
2.2地理信息系統(tǒng)及衛(wèi)星定位技術(shù)16
2.2.1地理信息系統(tǒng)16
2.2.2衛(wèi)星定位技術(shù)17
2.3通信技術(shù)17
2.3.1硬件通信技術(shù)17
2.3.2軟件通信技術(shù)18
2.4數(shù)據(jù)管理及開(kāi)發(fā)技術(shù)19
2.4.1數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)20
2.4.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)21
2.4.3ETL技術(shù)21
2.4.4數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)22
2.4.5主流開(kāi)發(fā)技術(shù)23
2.5展示技術(shù)24
2.5.1前后端分離技術(shù)24
2.5.2專題二維三維展示組件技術(shù)25
2.5.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)26
2.6人工智能技術(shù)27
2.6.1Scikit-learn28
2.6.2PyTorch30
2.6.3TensorFlow31
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)34
第3章大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)建設(shè)35
3.1交通數(shù)據(jù)35
3.1.1交通數(shù)據(jù)種類35
3.1.2數(shù)據(jù)全生命周期37
3.1.3數(shù)據(jù)接口及格式38
3.2國(guó)內(nèi)交通大數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀39
3.2.1大數(shù)據(jù)中心形成條件40
3.2.2構(gòu)建交通三級(jí)大數(shù)據(jù)中心40
3.2.3交通大數(shù)據(jù)中心主要任務(wù)41
3.3大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)框架設(shè)計(jì)43
3.3.1綜合業(yè)務(wù)框架設(shè)計(jì)43
3.3.2綜合功能框架設(shè)計(jì)44
3.3.3綜合存儲(chǔ)框架設(shè)計(jì)45
3.3.4數(shù)據(jù)分類設(shè)計(jì)47
3.4數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)48
3.4.1編程語(yǔ)言分析49
3.4.2SQL分析51
3.4.3大數(shù)據(jù)分析52
3.4.4文件數(shù)據(jù)分析54
3.4.5AI分析55
3.4.6可視化分析58
3.4.7其他專用工具分析60
3.5大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)應(yīng)用定位61
3.5.1數(shù)據(jù)匯聚與共享62
3.5.2大屏展示與交流62
3.5.3交通指揮調(diào)度62
3.5.4視頻會(huì)議協(xié)調(diào)65
3.5.5綜合決策應(yīng)用65
3.5.6定向數(shù)據(jù)研究66
3.6數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及制度建設(shè)67
3.6.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)67
3.6.2數(shù)據(jù)制度68
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)68
第4章交通數(shù)據(jù)常用分析方法70
4.1基于交通的GIS數(shù)據(jù)分析方法70
4.1.1熱力圖及實(shí)現(xiàn)70
4.1.2OD遷徙圖及實(shí)現(xiàn)75
4.1.3最優(yōu)路徑算法及實(shí)現(xiàn)76
4.1.4核密度估計(jì)模型及實(shí)現(xiàn)*77
4.2交通流預(yù)測(cè)分析方法80
4.2.1線性回歸預(yù)測(cè)分析80
4.2.2K最近鄰算法預(yù)測(cè)分析84
4.2.3貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析*87
4.2.4多層感知機(jī)預(yù)測(cè)分析*89
4.2.5支持向量機(jī)預(yù)測(cè)分析*94
4.2.6深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析*98
4.3交通模擬試驗(yàn)分析方法102
4.3.1虛擬仿真方法102
4.3.2試驗(yàn)儀器方法105
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)107
第5章高速公路應(yīng)用108
5.1高速公路業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)108
5.1.1高速公路主要業(yè)務(wù)108
5.1.2高速公路主要數(shù)據(jù)110
5.2高速公路主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)及發(fā)展方向112
5.3高速公路車輛目標(biāo)軌跡跟蹤定位113
5.3.1車輛跟蹤需求分析113
5.3.2研究進(jìn)展115
5.3.3雷達(dá)車輛目標(biāo)識(shí)別方法115
5.3.4運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡跟蹤方法116
5.3.5雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)目標(biāo)跟蹤定位方法117
5.3.6雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)應(yīng)用118
5.4高速固定視頻圖像識(shí)別120
5.4.1固定視頻圖像識(shí)別需求分析120
5.4.2研究進(jìn)展121
5.4.3運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取方法122
5.4.4運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別方法123
5.4.5各類交通事件檢測(cè)方法123
5.4.6固定視頻圖像識(shí)別應(yīng)用125
5.5高速短時(shí)交通流預(yù)測(cè)127
5.5.1短時(shí)交通流預(yù)測(cè)需求分析127
5.5.2研究進(jìn)展128
5.5.3基于LSTM的短時(shí)交通流預(yù)測(cè)應(yīng)用129
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)130
第6章民航應(yīng)用132
6.1民航業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)132
6.1.1民航主要業(yè)務(wù)132
6.1.2民航主要數(shù)據(jù)133
6.2民航主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)及發(fā)展方向134
6.3航空飛行器檢修135
6.3.1檢修需求分析135
6.3.2飛機(jī)外觀檢測(cè)類型136
6.3.3研究進(jìn)展137
6.3.4繞機(jī)檢查技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)142
6.4FOD檢測(cè)146
6.4.1FOD檢測(cè)需求分析146
6.4.2研究進(jìn)展147
6.4.3無(wú)人機(jī)FOD檢測(cè)實(shí)現(xiàn)149
6.5機(jī)場(chǎng)跑道病害檢測(cè)150
6.5.1機(jī)場(chǎng)跑道病害檢測(cè)需求分析150
6.5.2機(jī)場(chǎng)道面自動(dòng)化運(yùn)維方法151
6.5.3機(jī)場(chǎng)道面病害圖像檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)151
6.5.4機(jī)場(chǎng)道面地表病害檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)153
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)156
第7章港口應(yīng)用157
7.1港口業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)157
7.1.1港口主要業(yè)務(wù)157
7.1.2港口主要數(shù)據(jù)159
7.2港口主要系統(tǒng)及發(fā)展方向160
7.3港口作業(yè)調(diào)度164
7.3.1港口作業(yè)調(diào)度需求分析164
7.3.2研究進(jìn)展165
7.3.3碼頭外部主要影響因素分析167
7.3.4基于云緩沖區(qū)設(shè)計(jì)思路168
7.3.5三級(jí)云緩沖區(qū)模型及實(shí)現(xiàn)169
7.3.6云緩沖區(qū)調(diào)度模型及實(shí)現(xiàn)170
7.3.7作業(yè)趨勢(shì)分析模型及實(shí)現(xiàn)170
7.3.8作業(yè)機(jī)力兌現(xiàn)率分析模型及實(shí)現(xiàn)171
7.4集裝箱貨車到港預(yù)約172
7.4.1集裝箱貨車到港預(yù)約需求分析172
7.4.2研究進(jìn)展173
7.4.3基于大數(shù)據(jù)的預(yù)約模型設(shè)計(jì)方法173
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)175
第8章交通大數(shù)據(jù)發(fā)展展望177
8.1運(yùn)輸行業(yè)新業(yè)態(tài)發(fā)展177
8.2數(shù)據(jù)深入融合應(yīng)用發(fā)展178
8.3高級(jí)分布式數(shù)據(jù)中心發(fā)展180
8.4數(shù)據(jù)安全、確權(quán)及交易發(fā)展182
習(xí)題及實(shí)驗(yàn)183
附錄配套代碼清單184
參考文獻(xiàn)185
后記190

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