基于时空特征的交通路口相似度计算方法研究
发布时间：2021-06-13 03:25
近年来,随着智慧城市和智能交通的发展,特别是大数据、物联网和云计算等技术的广泛应用,城市交通路口的基础设施配置愈发完善。经过检测器返回的交通路口动态数据与城市路网空间数据的融合后,从海量历史时空数据中快速而准确的匹配相似信息,已经成为交通路口时空数据挖掘、信号配时方案推荐和短时交通流预测等研究的迫切需求。针对已有的交通路口相似度计算方法缺乏空间数据分析、计算效率低、准确性差等问题,本文从实际的交通需求入手,提出了一种基于时空特征的交通路口相似度计算方法,分别对交通路口的空间相似性、本体属性相似性和动态数据相似性进行了深入研究。主要工作如下:（1）提出了交通路口空间场景的相似度计算方法。首先将交通路口置于空间场景中,并分析空间场景内的几何类型和空间关系,然后针对空间几何间的拓扑关系、方位关系和距离关系,采用统一的集合排列标准,分别构建空间关系特征描述模型。最后,结合空间分析的研究思路,计算交通路口空间场景相似度。（2）提出了交通路口本体属性的相似度计算方法。首先,依据交通路口特性,确定交通路口本体属性包含状态值的数量,并划分属性类型。然后针对数值属性和标称属性的特点,定义不同的属性特征描...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
杭州市路网数据
基于时空特征的交通路口相似度计算方法研究9通路口空间场景整体的属性相似度单独计算，因此不考虑单个空间对象的属性。几何特征的描述是通过对几何外轮廓，特征点等参数的提取，描述几何的形状、大孝角度和方向等特征[50]。独立的空间对象具有一般性、无序性、方向性和不重叠性。一般性表示空间对象的形状相对多样并且难以分类；无序性表示空间对象轮廓点的顺时针排序和逆时针排序一般不影响形状的变化；方向性表示大部分线目标是带有方向的，例如本文所定义的Link；不重叠性表示面状矢量空间对象不允许存在重叠或相交的现象。因此，复杂的空间几何特性也对几何特征的提取方法提出了各种要求：唯一性、几何变换不变性、稳定性和灵敏性[51]。唯一性要求在提取几何特征时，描述模型能够指定唯一的空间几何。几何变换不变性要求几何特征描述模型不会受到几何基本变换的影响。稳定性要求几何特征提取方法能够在局部细节发生变化时，保证描述模型的改变不会过大。灵敏性要求几何特征描述模型能够灵敏的捕捉相似几何对象的差异。本文将对目前应用比较广泛的几何特征描述方法进行简要介绍。（1）最小外接矩形法最小外接矩形法是通过绘制几何图形的最小外接矩形来表述几何形状的一种方法[52]，通常分为最小面积外接矩形和最小周长外接矩形两种方法[53]。如图2-2所示，最小面积外接矩形是几何对象外轮廓顶点构成的面积最小矩形，最小周长外接矩形是几何对象外轮廓顶点构成的周长最小矩形。图2-2最小外接矩形法示意图Figure2-2.Minimumcircumscribedrectangle当该几何对象为多边形时，最小周长外接矩形会存在至少一条边与几何对象的
浙江工业大学硕士学位论文10边重合，因此最小外接矩形受到更多的约束条件，计算相对简单。计算最小周长外接矩形时，首先提取坐标系中几何对象P在坐标轴上的四个最值点，其次构造四个最值点与P的切线并旋转至某条边与P的一边重合，记录每次重合时的外接矩形周长直到线的旋转角度超过/2弧度。最小面积外接矩形法可用来表述各种复杂的几何对象，更具一般性，但时间复杂度也相对较差。计算最小面积外接矩形时，将坐标系中的几何对象P在/2弧度范围内均匀旋转，并记录每次旋转时固定角度的外接矩形面积，最后集合中面积最小值的外接矩形。虽然最小外接矩形法可以表述空间几何的大小，面积等基本特征，而且也确实与大部分地面建筑物的形状比较贴合，但是建筑物的占地面积与建筑物对交通流的影响之间并没有绝对的关联。例如，当交通路口场景中的学校在相邻道路一侧没有出口时，该学校对于交通路口场景中交通流的影响可以忽略不计。另一方面，无论是最小面积外接矩形还是最小周长外接矩形都会因为几何对象外轮廓的复杂程度而增加计算量。（2）形状全方向特征描述法为了能够描述出更具体的几何形状并且应用于各种类型的几何对象，田泽宇等人提出了一种形状全方向特征描述法[54]。如图2-3所示，该方法首先将空间几何对象P在某一确定方向上绘制出宽度边界线，然后利用方向线平均等分空间几何P，统计每一等分的形状特征描述量，最后将空间几何对象P在/2弧度范围内指定方向旋转并表征旋转顺序特征描述量。图2-3形状分割示意图Figure2-3.Shapesegmentationdiagram该方法为了能够统一描述多样性的面状矢量几何，使用了大量的参数表述每一
【参考文献】：
期刊论文
[1]排阵式交叉口延误及最佳周期模型[J]. 赵靖,郑喆,韩印. 中国公路学报. 2019(03)
[2]复杂区域对象拓扑关系分解与计算[J]. 王占刚,杜群乐,王想红. 测绘学报. 2017(08)
[3]顾及尺度变化和数据更新的道路网匹配算法[J]. 郭庆胜,谢育武,刘纪平,王琳,周林. 测绘学报. 2017(03)
[4]应用全方向形状特征码的图像检索方法[J]. 田泽宇,门朝光,汤亚楠,蒋庆丰. 哈尔滨工业大学学报. 2016(11)
[5]基于形状及空间关系的场景相似性检索[J]. 田泽宇,门朝光,汤亚楠. 电子学报. 2016(08)
[6]居民地增量更新中拓扑冲突自动检测方法研究[J]. 李靖涵,武芳,翟仁健,巩现勇. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(03)
[7]基于特征矩阵和关联图的空间场景相似性度量方法[J]. 陈占龙,吕梦楼,吴亮,徐永洋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(07)
[8]短时预测下的单点交叉口无模型自适应控制方法[J]. 郭海锋,程君,方良君,彭起涛. 中国公路学报. 2014(12)
[9]基于体数据空间相似性的传输函数优化设计方法[J]. 周志光,张斌,陶煜波,林海. 计算机学报. 2015(06)
[10]基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准[J]. 李爱霞,程效军,关泽群,冯甜甜. 同济大学学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]城市道路路网交通运行状态分析方法及应用研究[D]. 苏飞.北京交通大学 2017
[2]基于机器学习的交通状态判别与预测方法研究[D]. 商强.吉林大学 2017
[3]空间场景约束的室内定位方法研究[D]. 史永.南京师范大学 2016
[4]城市道路交通拥堵判别、疏导与仿真[D]. 张婧.东南大学 2016
[5]基于特征矩阵的空间场景相似性度量模型与约束指标松弛化研究[D]. 张丁文.中国地质大学 2016
[6]基于实时数据的路网交通状态可靠性分析方法研究[D]. 杨聚芬.吉林大学 2015
硕士论文
[1]城市路网交通信号的区域协调优化与控制理论研究[D]. 陈仁思.东南大学 2018
[2]城市综合交通枢纽与邻接区协同规划控制指标研究[D]. 冯晓敏.西南交通大学 2018
[3]基于SCOOT数据的VMS交通状况信息发布[D]. 林玉峰.东南大学 2018
[4]基于多目标优化模型的中小城市信号优化配时研究[D]. 刘洋.长安大学 2017
[5]基于GPS定位技术的车辆行驶里程计算研究与应用[D]. 陈光荣.西南交通大学 2016
[6]基于云计算的交通流预测与状态识别关键技术研究[D]. 冯青平.江苏大学 2016
[7]城市道路区域交通信号控制的动态子区划分[D]. 陈珊珊.东南大学 2016
[8]矢量面状地物的空间场景相似性计算方法研究[D]. 潘柔.长安大学 2015
[9]基于智能交通系统的城市路网短时交通预测[D]. 张建.西安电子科技大学 2013
本文编号：3226895
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
杭州市路网数据
基于时空特征的交通路口相似度计算方法研究9通路口空间场景整体的属性相似度单独计算，因此不考虑单个空间对象的属性。几何特征的描述是通过对几何外轮廓，特征点等参数的提取，描述几何的形状、大孝角度和方向等特征[50]。独立的空间对象具有一般性、无序性、方向性和不重叠性。一般性表示空间对象的形状相对多样并且难以分类；无序性表示空间对象轮廓点的顺时针排序和逆时针排序一般不影响形状的变化；方向性表示大部分线目标是带有方向的，例如本文所定义的Link；不重叠性表示面状矢量空间对象不允许存在重叠或相交的现象。因此，复杂的空间几何特性也对几何特征的提取方法提出了各种要求：唯一性、几何变换不变性、稳定性和灵敏性[51]。唯一性要求在提取几何特征时，描述模型能够指定唯一的空间几何。几何变换不变性要求几何特征描述模型不会受到几何基本变换的影响。稳定性要求几何特征提取方法能够在局部细节发生变化时，保证描述模型的改变不会过大。灵敏性要求几何特征描述模型能够灵敏的捕捉相似几何对象的差异。本文将对目前应用比较广泛的几何特征描述方法进行简要介绍。（1）最小外接矩形法最小外接矩形法是通过绘制几何图形的最小外接矩形来表述几何形状的一种方法[52]，通常分为最小面积外接矩形和最小周长外接矩形两种方法[53]。如图2-2所示，最小面积外接矩形是几何对象外轮廓顶点构成的面积最小矩形，最小周长外接矩形是几何对象外轮廓顶点构成的周长最小矩形。图2-2最小外接矩形法示意图Figure2-2.Minimumcircumscribedrectangle当该几何对象为多边形时，最小周长外接矩形会存在至少一条边与几何对象的
浙江工业大学硕士学位论文10边重合，因此最小外接矩形受到更多的约束条件，计算相对简单。计算最小周长外接矩形时，首先提取坐标系中几何对象P在坐标轴上的四个最值点，其次构造四个最值点与P的切线并旋转至某条边与P的一边重合，记录每次重合时的外接矩形周长直到线的旋转角度超过/2弧度。最小面积外接矩形法可用来表述各种复杂的几何对象，更具一般性，但时间复杂度也相对较差。计算最小面积外接矩形时，将坐标系中的几何对象P在/2弧度范围内均匀旋转，并记录每次旋转时固定角度的外接矩形面积，最后集合中面积最小值的外接矩形。虽然最小外接矩形法可以表述空间几何的大小，面积等基本特征，而且也确实与大部分地面建筑物的形状比较贴合，但是建筑物的占地面积与建筑物对交通流的影响之间并没有绝对的关联。例如，当交通路口场景中的学校在相邻道路一侧没有出口时，该学校对于交通路口场景中交通流的影响可以忽略不计。另一方面，无论是最小面积外接矩形还是最小周长外接矩形都会因为几何对象外轮廓的复杂程度而增加计算量。（2）形状全方向特征描述法为了能够描述出更具体的几何形状并且应用于各种类型的几何对象，田泽宇等人提出了一种形状全方向特征描述法[54]。如图2-3所示，该方法首先将空间几何对象P在某一确定方向上绘制出宽度边界线，然后利用方向线平均等分空间几何P，统计每一等分的形状特征描述量，最后将空间几何对象P在/2弧度范围内指定方向旋转并表征旋转顺序特征描述量。图2-3形状分割示意图Figure2-3.Shapesegmentationdiagram该方法为了能够统一描述多样性的面状矢量几何，使用了大量的参数表述每一
【参考文献】：
期刊论文
[1]排阵式交叉口延误及最佳周期模型[J]. 赵靖,郑喆,韩印. 中国公路学报. 2019(03)
[2]复杂区域对象拓扑关系分解与计算[J]. 王占刚,杜群乐,王想红. 测绘学报. 2017(08)
[3]顾及尺度变化和数据更新的道路网匹配算法[J]. 郭庆胜,谢育武,刘纪平,王琳,周林. 测绘学报. 2017(03)
[4]应用全方向形状特征码的图像检索方法[J]. 田泽宇,门朝光,汤亚楠,蒋庆丰. 哈尔滨工业大学学报. 2016(11)
[5]基于形状及空间关系的场景相似性检索[J]. 田泽宇,门朝光,汤亚楠. 电子学报. 2016(08)
[6]居民地增量更新中拓扑冲突自动检测方法研究[J]. 李靖涵,武芳,翟仁健,巩现勇. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(03)
[7]基于特征矩阵和关联图的空间场景相似性度量方法[J]. 陈占龙,吕梦楼,吴亮,徐永洋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(07)
[8]短时预测下的单点交叉口无模型自适应控制方法[J]. 郭海锋,程君,方良君,彭起涛. 中国公路学报. 2014(12)
[9]基于体数据空间相似性的传输函数优化设计方法[J]. 周志光,张斌,陶煜波,林海. 计算机学报. 2015(06)
[10]基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准[J]. 李爱霞,程效军,关泽群,冯甜甜. 同济大学学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]城市道路路网交通运行状态分析方法及应用研究[D]. 苏飞.北京交通大学 2017
[2]基于机器学习的交通状态判别与预测方法研究[D]. 商强.吉林大学 2017
[3]空间场景约束的室内定位方法研究[D]. 史永.南京师范大学 2016
[4]城市道路交通拥堵判别、疏导与仿真[D]. 张婧.东南大学 2016
[5]基于特征矩阵的空间场景相似性度量模型与约束指标松弛化研究[D]. 张丁文.中国地质大学 2016
[6]基于实时数据的路网交通状态可靠性分析方法研究[D]. 杨聚芬.吉林大学 2015
硕士论文
[1]城市路网交通信号的区域协调优化与控制理论研究[D]. 陈仁思.东南大学 2018
[2]城市综合交通枢纽与邻接区协同规划控制指标研究[D]. 冯晓敏.西南交通大学 2018
[3]基于SCOOT数据的VMS交通状况信息发布[D]. 林玉峰.东南大学 2018
[4]基于多目标优化模型的中小城市信号优化配时研究[D]. 刘洋.长安大学 2017
[5]基于GPS定位技术的车辆行驶里程计算研究与应用[D]. 陈光荣.西南交通大学 2016
[6]基于云计算的交通流预测与状态识别关键技术研究[D]. 冯青平.江苏大学 2016
[7]城市道路区域交通信号控制的动态子区划分[D]. 陈珊珊.东南大学 2016
[8]矢量面状地物的空间场景相似性计算方法研究[D]. 潘柔.长安大学 2015
[9]基于智能交通系统的城市路网短时交通预测[D]. 张建.西安电子科技大学 2013
本文编号：3226895
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