导航软件怎么知道这条路堵车？老司机硬核吹牛科普知识

本文作者： 毒哥

本文来源：产品毒思维（ID：pdthinking）

本文图片、观点，均来自“产品毒思维”公众号文章。

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“你家离公司只有8公里，为什么还使用导航呢？” ，“假如没有导航软件，将会在路上浪费大把时间。去往公司的路有很多，早高峰时，通过导航软件可以让我避开拥堵。”我庆幸的说道。

导航软件可以帮助用户规划行程路线，计算行程时间，判断道路拥堵情况，让出行更便捷智能。

虽然我是个老司机，但也曾对导航产生过疑惑： 导航软件究竟是怎么知道哪条路堵车或顺畅？ 依据是什么？ 作为老司机，你必须要懂得导航的原理，这样在下次车里坐着妹子的时候，你就可以一本正经的吹牛了。

德国某艺术家小伙曾经在街头做过一次奇葩试验，并造成了谷歌地图严重的“虚拟”拥堵。 他将99部打开谷歌地图的手机放到小推车里，沿着一条街缓慢行走。 谷歌地图会分析这99部手机的移动速度和距离，然后对这条路标记成拥堵。 而实际上，该路空旷无人。

用户的手机是判断路况的主要来源之一，但单一维度的数据却经不起挑战，可能会造成数据干扰。 目前常见的手段，比如通过大数据计算或浮动车采集，或从交管部门付费获取数据。

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无论是大数据计算还是浮动车采集，都不开定位导航系统。全球有四大定位导航系统，分别是GPS系统（美国），北斗系统（中国），GLONASS系统（俄罗斯）和伽利略卫星导航系统（欧盟），只有实力强大的国家才会拥有导航系统，私人和小国家是没有能力承担巨额的研发费用，如火箭发射维护，科学研究和宇宙空间站等。

GPS成熟稳定，北斗系统开放性较优，GLONASS干扰能力强，伽利略精准是第一款基于民用的全球卫星导航系统。

我们主要聊聊GPS系统。GPS从1970年代开始研制，在1994年全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座投产，耗费300亿美元。GPS研发的背景是美苏军备竞赛中，主要为军事提供精密定位服务，精准度较高。在1983年开始为民用提供GPS的标准定位服务，但精度较差，大概只能到100米以内。

GPS发展较早，成熟稳定。民用的标准定位服务对全世界用户免费且无限制使用，目前绝大部分智能手机都有GPS导航模块，为出行导航提供了保障。国内的实时道路大多数是依赖GPS定位系统，并通过APP，网站或广播的形式对用户发布信息。

为了获取路况信息，会将GPS定位模块安装到出租车或公交车上，这就是浮动车。现在大部分公共交通都会安装GPS终端模块，收集到路况信息通过GSM或网络发送给终端用户。

经常使用公交车出行的同学，会在高德地图上看到最近的公交车定位信息，如还有4站，6min，M528线公交车就会到达你所在的位置。当然，这个数据也是通过公交车上的GPS终端所得的信息。

那么究竟GPS和地图软件是如何进行交互的呢？我们来看这张简单的流程图，可以分为3大模块，分别是带GPS模块的终端，数据服务器和展示界面。

• 带GPS的终端形式不受限制，可以是公交车等浮动车，也可以是用户的智能手机，甚至是第三方提供的道路信息，如世纪高通，北大千方等公司提供的数据。GPS需要获取到用户的经纬度信息，计算车辆的移动速度，对应匹配街道数据库信息。
  
  
• 终端通过4G网络将采集到的信息上传到服务器，并将道路信息存储到数据库。服务器会定时上传一段时间内道路和车辆信息，并更新数据库信息.
  
  
• 地图软件获取数据，将定位的经纬度坐标转换成对应地图的坐标，匹配道路判断用户在哪条道路上。
  
  
• 当获得大量用户的数据后，地图软件会计算每个道路的具体拥堵情况，预估行驶时间，并分为不同颜色的等级展示对应的手机界面上，如畅通，缓行，拥堵和严重拥堵。

某段路的车辆越多，数据量越多，也就越准确，但仍然无法避免类似前文案例中用99部手机作弊的场景。如果，一段时间内，用户终端上传的数据间隔较长，或者数据传输延迟，则会对结果造成影响。

那么问题来了， 一个公交车上如果有30个人同时使用导航，在堵车时，会不会造成道路拥堵 ？你品，你细品。

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大数据时代，我们不仅可以查看当前道路的交通情况，还能预测未来。结合大数据，能够让道路状况变得更加准确。

当你行驶在路上，突然发现前方有拥堵，此时高德图跳出消息提醒：前方2km处发生车祸，请避让，已为你设置新的路线。

这就是大数据的力量！ 收集数据，然后利用数据 。

进行大数据分析时，需要从大量的数据来源中挖掘数据，数据量会直接影响结果，除了GPS的数据，还有其他几种方式：

1）道路历史数据。

过去N天的道路行驶的历史数据。比如文一西路每天下午5点左右车流量最大，经常堵车。每条路的车流量信息都有特征，在通常情况下，某个时间点，某个点位会发生的事情，每天都会重复进行着，这些数据都是可以被大数据学习的。

2）交管部门的数据。

遍布城市主要街道的地感线圈，街道主要路口的摄像头，测速雷达等装置，都可用来对道路进行监控，如车流量和车速等信息。但一般情况，交管部门的数据是不对外出售的，但可能会和地图合作，比如高德。

一些地图公司还会自行去道路测绘，采集，但人力成本非常高。曾经一从高德离职的同事，就是从事测绘工作，经常在路上拿着类似于相机的东西，在那里瞄啊瞄的。

不要好奇他们在干啥，只是在进行道路测绘而已，不是给你照相哦！

大部分地图公司是没有能力进行测绘的，需要付出很多成本，所以会购买三方公司的数据。国家测绘地理信息局规定。从事地图搜索、位置服务，地理信息标注服务，需要取得互联网地图服务乙级测绘资质。没有资质，想测绘，不允许的。

3）第三方数据上报的数据。

你会经常在微博上看到一些用户上传路况情况，这些微博信息是公开可获取的，导航软件可以从这些信息里清洗出有用的数据。

百度地图里有个不错的功能，用户可以在地图上实时上报路况信息，操作简单，可直接点击上报事故，拥堵等事件。

美国曾经遭遇飓风袭击，公路损害严重，大部分交通网络瘫痪。但waze发挥了巨大的作用，用户通过分享实时定位数据，帮助美国快速的找到可用的路线，进行救援和防灾物资的调度工作。

当然，还要注意官方发布的道路通告信息，可以人工定时查询或机器关键字筛选等

采集到的数据，经过人工智能算法，输出最终的预测结论。本文不讨论技术，所以算法流程先忽略，总之我们最后能拿到一个预测结果。

图来自期刊：考虑多因素的城市道路交通拥堵指数预测

实时预测需要计算海量的数据，计算的复杂度非常高，难度极大，对计算机的性能要求也较高，国内阿里云目前可以满足这样的计算能力。

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但导航定位，还是有隐私的问题存在。

貌似现在大部分APP都想要用户的位置信息，并在用户协议里宣称不会进行商业售卖或做违法行为。但是，赤裸裸的暴露自己的精确位置，恐怕，无论是谁都会慌得一批。

授权了位置信息，可以享受产品的服务，比如抖音的同城用户，饿了么外卖的订餐区域选择，天气预报的区域情况。这些位置服务对用户来说是必不可少，但仍心有余悸。

可有些APP却过度的使用权限，比如催眠APP也需要获取位置信息，相机APP也需要位置信息。这些产品并不管是否会使用位置信息，一股脑的先要来再说。

对用来说，已经授权的定位信息，很少会主动关闭，好比在后院挖个坑，在上面还盖一层树叶，不知道什么时候，自己也会掉进去。

目前有种技术叫做差分隐私，可以在位置信息上增加噪音干扰数据。就好比是你在唱歌时，别人在大喊，根本无法听清你的歌声。同理，如果把位置精度做粗，构造多个假身份或假位置信息。

但该技术仍然不成熟，只能期待密码学技术的突破。

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