基于交通流量相似性和差異性的道路擁堵預(yù)測研究.pdf

1、近年來，世界經(jīng)濟發(fā)展迅速，但是很多國家的交通設(shè)施的建設(shè)速度都不及機動車增長速度，導致交通擁堵問題愈演愈烈。交通擁堵會造成極大的時間浪費和經(jīng)濟浪費，也會造成空氣污染、噪音污染等等問題，因此研究如何緩解交通擁堵很有必要。隨著科技的進步，硬件水平的提高，數(shù)據(jù)科學有了越來越廣泛的應(yīng)用，于是有研究者嘗試使用數(shù)據(jù)科學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)測和交通擁堵預(yù)測。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，并沒有考慮交通流量蘊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，所以本文進行了基于交通流量相似性和差異性的道路擁堵預(yù)測研究。
　　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)擁堵狀態(tài)評估模型”和“基于偏移拆分預(yù)測的交通擁堵預(yù)測模型”。
　　在“基于交通流量變化度的路網(wǎng)擁堵狀態(tài)評估模型”中，交通流量變化度是一個衡量路網(wǎng)擁堵狀態(tài)變化程度的指標。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)測模型，然后結(jié)合預(yù)測模型和概率模型分析交通流量的變化度，最后根據(jù)變化度的大小來計算路網(wǎng)擁堵狀態(tài)是否改變，從而評估路網(wǎng)擁堵狀態(tài)。
　　“基于偏移拆分預(yù)測的交通擁堵預(yù)測模型”主要分為兩個部分，第一部分是“偏移拆分預(yù)測算法”，第二部分是一個路網(wǎng)擁堵狀態(tài)判斷方法。偏移拆分預(yù)測算法的是一個交通流量預(yù)測算法，此算法首先拆分交通流量為表示相似性的基準序列和表示差異性的差異序列，再借助一個

4、偏移量和這兩條序列一起預(yù)測未來的交通流量。在第二部分路網(wǎng)擁堵狀態(tài)判斷方法中，本文先利用聚類方法為歷史數(shù)據(jù)打上標簽，再利用帶標簽的數(shù)據(jù)訓練一個分類器，最后用分類器來判斷預(yù)測得到的交通流量的路網(wǎng)擁堵狀態(tài)。結(jié)合這兩部分，此模型可以預(yù)測目標交通流量并判斷其路網(wǎng)擁堵狀態(tài)。
　　此外，本文在真實數(shù)據(jù)集上驗證了兩個模型的有效性。本文使用的實驗數(shù)據(jù)集為中國某市區(qū)2013年5月份全月各個路網(wǎng)節(jié)點的交通數(shù)據(jù)，每天的數(shù)據(jù)量超過五百萬。基于交通流量變化度