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1、国家重点基础研究发展计划（973计划）课题任务书项目名称：大城市综合交通系统的基础理论与实证研究课题编号：2012CB725405课题名称：综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导中华人民共和国科学技术部制二一一年十二月一、研究内容课题研究基于物联网、车路协同、海量移动终端等手段的公交主导型综合交通出行信息感知技术，对不同粒度、不同层次的各类综合交通信息进行集成，分析综合交通体系内个体和群体出行行为模式与时空复杂性，研究信息影响条件下综合交通出行规划和多式协同诱导的相关理论和方法。研究成果将为其他基础理论课题研究提供必要的信息支撑。拟解决的科学问题综合交通出行信息智能感知集成与多式协同诱导理
2、论与方法：基于物联网、智慧地球等的发展和海量移动终端、高清视频、新一代网络等新技术，研究综合交通出行条件下出行信息智能感知，结合公交、地铁等电子票务系统获取的出行信息，建立不同粒度、不同层次的多维出行信息集成模型。研究微观和宏观等不同层面的多方式交通出行行为，探寻不同空间尺度下（场站、枢纽、线路）个体和群体出行的基本规律和内在机制，分析出行行为的复杂性，研究出行诱导信息对出行行为的影响机理和多式协同出行诱导理论与方法，形成可服务于交通管理者、运营者和出行者的综合交通出行信息感知集成与诱导系列理论和方法。研究内容1）综合交通出行信息感知理论与方法针对不同应用场景，研究基于物联网、智慧地球和车路协
3、同等技术背景下的综合交通信息感知理论和方法，重点是自驾车出行信息感知理论和方法，基于票务电子支付系统（如：轨道交通AFC和常规公交IC卡）的公交交通系统出行信息感知理论和方法，以及基于手机数据、视频信息处理等技术的交通枢纽附近停车场站、换乘区域、出入口等关键区域的出行信息感知理论和方法。2）综合交通信息集成理论与方法研究多源异构系统条件下城市综合交通信息数据仓库构建和信息集成理论与方法，以及不同交通方式出行信息与不同类型出行者个体信息集成理论与方法，探讨宏观层面（如一个公交枢纽区域或若干交通小区）贯穿整个出行链的综合交通群体出行信息集成体系构建方法。3）信息感知条件下交通出行行为分析理论与方法
4、在综合交通出行信息感知和集成基础上，研究重点区域群体出行和运动行为分析方法，以及个体单次出行、日出行和周出行行为的基本规律与群体出行模式的关系，分析不同群体、不同模式下交通出行行为的时空复杂特性，以及基于OD、IC卡使用数据等的枢纽换乘特性分析方法。4）多式协同出行诱导理论与方法建立不同类型出行者所对应的出行偏好函数，研究交通诱导信息对出行者的差异化影响规律，以及出行前交通诱导信息和在途时变诱导信息对出行方式选择的作用机理，研究诱导信息发布范围、信息发布粒度对于出行行为的影响机理及其动态路径规划方法，探索多种交通方式协同条件下的诱导策略制定方法和面向出行者的个性化出行诱导服务新理论和新方法，丰
5、富和完善动态交通分配理论和方法。研究特色和创新点：基于项目研究的地面轨道道路交通网络的相互作用机理以及多方式交通运行的协同组织与控制理论，本课题基于物联网、智慧地球和车路协同等背景技术，以自驾车出行信息、公交交通系统出行信息以及城市关键交通区域出行信息为研究对象，研究信息感知与提取的理论方法，建立多元异构系统条件下的信息集成理论，形成综合交通群体出行信息集成体系，深入分析重点区域交通出行行为规律与模式，进而探索多交通方式协同条件下的诱导策略制定方法和面向出行者的个性化诱导服务新理论，并结合类似北京这样的大型城市进行相应理论与方法的实证验证，以实现城市综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导。
6、二、预期目标总体目标研究基于物联网、车路协同、海量移动终端等手段的公交主导型综合交通出行信息感知技术，对不同粒度、不同层次的各类综合交通信息进行集成，分析综合交通体系内个体和群体出行行为模式与时空复杂性，研究信息影响条件下综合交通出行规划和多式协同诱导的相关理论和方法，并完成多种应用场景下实证验证工作。研究成果将为其他基础理论课题研究提供必要的信息支撑。主要技术指标五年内，通过本课题的研究，发表高水平论文60篇左右，力争在Transportation Science、Transportation Research、Transportation、IEEE Transactions on ITS等
7、国内外著名学术刊物上发表SCI收录论文25篇以上，争取完成1-2部高水平学术专著，完成实证研究报告1-2部。开发具有自主知识产权的系统软件2套，申报国家发明专利2-3项。人才队伍建设培养20名左右博士、硕士研究生，造就1-2名在国际交通科学界有较大影响的中青年科学家，形成一支具有国际水平的城市交通科学基础理论研究队伍，提升我国交通领域基础科学研究的原始创新能力。三、研究方案及技术路线学术思路本课题立足城市综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导的总体目标，基于物联网、智慧地球和车路协同等背景技术，以自驾车出行信息、公交交通系统出行信息以及城市关键交通区域出行信息为研究对象，研究信息感知与提取
8、的理论方法，建立多元异构系统条件下的信息集成理论，形成综合交通群体出行信息集成体系，深入分析重点区域交通出行行为规律与模式，进而探索多交通方式协同条件下的诱导策略制定方法和面向出行者的个性化诱导服务新理论，并针对类似北京这样的大型城市进行相应理论与方法的实证验证。技术路线根据课题设置的主要研究内容，拟采用如下图所示的技术路线，按基础理论研究、方法技术研究与实证检验三部分开展研究。 通过对自驾车出行信息感知的信息建模研究、交通信息数据仓库构建研究、重点区域群体出行研究、多类型诱导出行偏好函数研究，构建课题研究的总体框架和理论基础，以此为指导对课题研究方法和技术进行总体设计。在上述理论基础的指导下
9、，开展综合交通系统信息感知集成诱导技术研究，重点开展感知采集技术、信息集成方法、出行建模方法、协同诱导策略的研究，以保证形成针对综合交通系统信息感知、集成以及诱导的体系化方法。在获得体系化方法的基础上，课题将通过多种典型应用场景对课题的研究成果进行实证检验，主要包括综合交通系统信息感知验证、异构式交通数据集成验证、多式协同出行诱导验证等。通过测试，发现体系化方法设计的缺陷和问题，进一步优化课题研究成果。 （1）基础理论大城市综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导基础科学问题研究。该层次的研究工作主要包括基于自驾车出行信息感知的信息建模分析；依托清华大学“智能技术与系统国家重点实验室（198
10、7DA105025）”的实验环境和计算平台，实现综合交通信息的融合，研究重点区域群体出行和运动行为分析方法，以及个体单次出行、日出行和周出行行为的基本规律与群体出行的模式发现；并进行多用户类型、多模式诱导的出行偏好函数建模等，形成交通群体出行信息的综合化模型。（2）方法技术大城市综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导支撑技术研究。在第一层理论研究工作的基础上，依托清华大学“信息科学与技术国家实验室（2003DB105040）” 建立的物联网、车路协同及海量移动终端，建立综合交通信息感知环境，研究不同粒度、不同层次的各类综合交通信息集成技术，形成完整的区域综合交通群体出行信息集成体系，为大城
11、市交通出行行为模式分析、多方式公共交通系统耦合机理分析、多模式协同出行诱导方法研究提供有力的信息支撑。通过深入分析不同出行者相应的出行偏好函数，分析和研究有效的多式协同出行诱导方法，建立可靠的大城市多模式个性化出行诱导子系统。（3）实证检验大城市综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导实证研究。基于融合与集成的实际交通数据，结合北京等城市的实际情况，深入分析交通网络结构、特殊交通状态等因素对于交通信息感知与集成的影响，检验和评价提出的多式协同出行诱导策略在不同环境下的实际应用效果。四、年度计划年度研究内容预期目标第一年课题需求分析及整体方案、实施过程设计。开展交通出行信息感知理论与方法的研究
12、。根据课题任务要求，进行课题研究的需求分析及技术路线可行性论证；形成课题研究的总体方案；形成课题详细任务划分与工作计划书。面向课题的应用背景，完成交通出行信息感知的理论分析，并对23个出行模式进行信息感知方法设计和验证。撰写论文5篇。第二年完成交通出行信息感知理论与方法的研究。启动综合交通信息集成与交通出行行为分析理论与方法研究。完成对各个出行模式的信息感知方法研究，完成信息集成理论和方法的研究，开始搭建综合交通信息数据仓库。开始交通出行行为的分析建模工作，针对简单的对象和出行模式建立分析模型。撰写论文10篇，申请专利12项。第三年完成交通信息集成理论与方法研究。进一步推进交通出行行为分析理论
13、与方法研究。完善城市综合交通出行信息集成方法研究，搭建信息仓库，建立多类型、多模式的出行信息集成体系。充分挖掘群体以及个体的基本出行规律与出行模式，建立相应的模型，探讨不同群体、不同模式下交通出行行为的时空复杂特性，以及基于OD、IC卡使用数据等的枢纽换乘特性分析方法。撰写论文15篇。第四年完成交通出行行为分析理论与方法研究。启动并推进多式协同出行诱导理论与方法研究。启动实证验证工作。整理和总结交通出行行为分析理论与方法，以及所建立的模型，研究模型之间的耦合特性与转换规律。建立不同类型出行者所对应的出行偏好函数，在多种交通方式协同条件下的诱导策略制定方法和面向出行者的个性化出行诱导服务新理论和
14、新方法。撰写论文15篇，申请专利12项。第五年完成多式协同出行诱导理论与方法的研究。完成多种应用场景下实证验证工作。准备结题资料。根据各阶段完成的理论与方法研究，综合并提升综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导研究成果。最终撰写课题研究结题文档。撰写论文15篇。五、科学数据汇交计划本课题的研究内容主要为综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导，课题的科学数据汇交计划共分为下述几类，主要为：（1）典型城市交通流数据；（2）典型城市VMS数据；（3）典型城市出租车数据；（4）典型城市手机数据；（5）发表的文章及专著。与课题1、2、3、4、6直接汇交。六、课题承担人员负责人姓名性别身份证号码专业技术职务单 位每年工作时间(月)签字张毅男11010819640323897x教授清华大学8参加人员冉斌男457089029(美国)教授东南大学3关积珍男110108651201601教授北京四通智能交通系统集成有限公司6胡坚明男22032219750527059x副教授清华大学6李志恒男130122197408130007副教授清华大学6研究生王易之男博士研究生清华大学10郑一辰男博士研究生清华大学10周浩男博士研究生清华大学10谭暨元男博士研究生清华大学10尹胜超男博士研究生清华大学10赵婷婷女博士研究生清华大学10郭伟男博士研究生清华大学10李卫霞女博士研究生清华大
