基于交通流量相似性和差異性的道路擁堵預(yù)測(cè)研究.pdf

1、近年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但是很多國(guó)家的交通設(shè)施的建設(shè)速度都不及機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)速度，導(dǎo)致交通擁堵問(wèn)題愈演愈烈。交通擁堵會(huì)造成極大的時(shí)間浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，也會(huì)造成空氣污染、噪音污染等等問(wèn)題，因此研究如何緩解交通擁堵很有必要。隨著科技的進(jìn)步，硬件水平的提高，數(shù)據(jù)科學(xué)有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，于是有研究者嘗試使用數(shù)據(jù)科學(xué)的方法緩解交通擁堵，其中較重要的方式就包括交通流量預(yù)測(cè)和交通擁堵預(yù)測(cè)。然而大部分使用了交通流量序列的研究者都直接關(guān)注了原始的交通流量序

2、列，并沒(méi)有考慮交通流量蘊(yùn)含的相似性和差異性。我們發(fā)現(xiàn)利用這兩種性質(zhì)可以提高模型的精確度，所以本文進(jìn)行了基于交通流量相似性和差異性的道路擁堵預(yù)測(cè)研究。
　　本文首先利用數(shù)據(jù)分析了交通流量數(shù)據(jù)的相似性和差異性，接下來(lái)利用這兩種性質(zhì)提出“基于交通流量變化度的路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)評(píng)估模型”和“基于偏移拆分預(yù)測(cè)的交通擁堵預(yù)測(cè)模型”。
　　在“基于交通流量變化度的路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)評(píng)估模型”中，交通流量變化度是一個(gè)衡量路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)變化程度的指標(biāo)。此模

3、型首先根據(jù)交通流量的相似性和差異性為交通流量建立交通流量預(yù)測(cè)模型，然后結(jié)合預(yù)測(cè)模型和概率模型分析交通流量的變化度，最后根據(jù)變化度的大小來(lái)計(jì)算路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)是否改變，從而評(píng)估路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)。
　　“基于偏移拆分預(yù)測(cè)的交通擁堵預(yù)測(cè)模型”主要分為兩個(gè)部分，第一部分是“偏移拆分預(yù)測(cè)算法”，第二部分是一個(gè)路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)判斷方法。偏移拆分預(yù)測(cè)算法的是一個(gè)交通流量預(yù)測(cè)算法，此算法首先拆分交通流量為表示相似性的基準(zhǔn)序列和表示差異性的差異序列，再借助一個(gè)

4、偏移量和這兩條序列一起預(yù)測(cè)未來(lái)的交通流量。在第二部分路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)判斷方法中，本文先利用聚類(lèi)方法為歷史數(shù)據(jù)打上標(biāo)簽，再利用帶標(biāo)簽的數(shù)據(jù)訓(xùn)練一個(gè)分類(lèi)器，最后用分類(lèi)器來(lái)判斷預(yù)測(cè)得到的交通流量的路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)。結(jié)合這兩部分，此模型可以預(yù)測(cè)目標(biāo)交通流量并判斷其路網(wǎng)擁堵?tīng)顟B(tài)。
　　此外，本文在真實(shí)數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證了兩個(gè)模型的有效性。本文使用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集為中國(guó)某市區(qū)2013年5月份全月各個(gè)路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的交通數(shù)據(jù)，每天的數(shù)據(jù)量超過(guò)五百萬(wàn)。基于交通流量變化度