基于神经网络及聚类的城市区域交通流量预测研究
发布时间：2021-12-10 05:57
我国经济的快速发展和城市化进程的加快增加了城市的就业需求,更多的人选择聚集在城市工作和生活。城市人口增长在推动城市发展方面做出了巨大的贡献,另一方面也给城市带来了一些负面影响,最显而易见的问题就是交通拥堵和空气污染。解决交通拥堵问题被许多城市当作工作重点之一,也成为了学术界一个热门的研究课题。交通拥堵受交通基础设施、人口密度等因素影响,还受学校所在地、企业密集地、公众活动场所、气候、气象条件等多种因素影响。因而预测和解决交通拥堵问题是一个巨大的挑战。本文探讨关于时空相关性的城市区域交通流量预测问题,提出基于神经网络及聚类的城市区域交通流量预测方法,主要的研究内容包括:（1）提出基于周期性特征的中长期交通流量预测方法。这种方法的主要思想是利用交通流量时间序列数据的周期性特征（如对于某个特定区域,工作日各时间点的交通流量有很大的相似性等）来建立数据之间的相关性,从而构建针对性的预测模型。本文从建立基于长短期记忆人工神经网络（Long-Short Term Memory,LSTM）的交通流量预测模型入手,根据区域交通流量的变化范围选择聚类粒度,将原始流量数据作聚类,然后再对聚类后的数据进行训...
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2017年机动车拥有量增长趋势图
图 1-2 2006-2017 年道路长度和道路面积变化图交通拥堵会给人们在经济上造成一定的损失，同时还威胁着人们的人身安全。以北京市为例，根据高德地图关于《2018Q3 中国主要城市交通分析报告》中可以知道，在 2018年的前三个季度每个人平均花费在交通拥堵的成本为 1049 元，大约占到每个人月平均工资水平的 12.4%[2]。根据 2018 年北京统计年鉴中统计的有关 2017 年北京市交通事故数据，2017 年发生的交通事故数量为 3160 起，比 2016 年增加 2.0%；机动车事故数为 2708 起，比 2016 年增加 1.2%；受伤人数 2416 人，比 2016 年增加 1.5%[3]。随着人民生活水平的提升，为了满足自己的出行需要以及享受更好的生活体验，更多的人们选择购买车辆，使得机动车的数量不断增加，这是社会发展的难以避免的规律，不能以降低交通拥堵为目的而大量限制人们购买车辆。另外，由于城市功能区域与道路网络在建设形成之后，可用于改造的空间有限，如果仅仅依靠对道路的建设来改善交通拥堵，往往需要投入大量的资源却又很难满足城市快速发展的需要。因此，通过合理的方式对现有的交通道路网络进行充分利用，可优化城市交通运营管理，有效减少人们的出行成本，缓解交通拥堵的问题。
广西师范大学硕士研究生学位论文算公式如（2.24）所示： = (U tW t 1) = ( ) 中 f 一般为 Relu 或者 tanh 等激活函数，g 一般为 softmax 激活函数。于 RNN 在处理时间序列上长期依赖关系时会产生梯度消失或者梯度膨胀等问RNN（Gated RNN）被提出且可以很好的解决这个问题，而 LSTM 是门限 RN一种。STM 的一个节点结构如图 2-6 所示。LSTM 与 RNN 的区别在于增加了输入门出门，使得在隐藏层中神经元的权重是变化的，在模型参数不变时，隐藏层的重要程度选择记忆还是舍弃上一层的特征信息，从而避免了梯度消失或者题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARIMA和Kalman滤波的道路交通状态实时预测（英文）[J]. Dong-wei XU,Yong-dong WANG,Li-min JIA,Yong QIN,Hong-hui DONG. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(02)
[2]Analysis and modeling of highway truck traffic volume variations during severe winter weather conditions in Canada[J]. Hyuk-Jae Roh,Satish Sharma,Prasanta K.Sahu,Sandeep Datia. Journal of Modern Transportation. 2015(03)
[3]基于小波分析和ARIMA模型的交通流预测方法[J]. 窦慧丽,刘好德,吴志周,杨晓光. 同济大学学报(自然科学版). 2009(04)
本文编号：3532032
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2017年机动车拥有量增长趋势图
图 1-2 2006-2017 年道路长度和道路面积变化图交通拥堵会给人们在经济上造成一定的损失，同时还威胁着人们的人身安全。以北京市为例，根据高德地图关于《2018Q3 中国主要城市交通分析报告》中可以知道，在 2018年的前三个季度每个人平均花费在交通拥堵的成本为 1049 元，大约占到每个人月平均工资水平的 12.4%[2]。根据 2018 年北京统计年鉴中统计的有关 2017 年北京市交通事故数据，2017 年发生的交通事故数量为 3160 起，比 2016 年增加 2.0%；机动车事故数为 2708 起，比 2016 年增加 1.2%；受伤人数 2416 人，比 2016 年增加 1.5%[3]。随着人民生活水平的提升，为了满足自己的出行需要以及享受更好的生活体验，更多的人们选择购买车辆，使得机动车的数量不断增加，这是社会发展的难以避免的规律，不能以降低交通拥堵为目的而大量限制人们购买车辆。另外，由于城市功能区域与道路网络在建设形成之后，可用于改造的空间有限，如果仅仅依靠对道路的建设来改善交通拥堵，往往需要投入大量的资源却又很难满足城市快速发展的需要。因此，通过合理的方式对现有的交通道路网络进行充分利用，可优化城市交通运营管理，有效减少人们的出行成本，缓解交通拥堵的问题。
广西师范大学硕士研究生学位论文算公式如（2.24）所示： = (U tW t 1) = ( ) 中 f 一般为 Relu 或者 tanh 等激活函数，g 一般为 softmax 激活函数。于 RNN 在处理时间序列上长期依赖关系时会产生梯度消失或者梯度膨胀等问RNN（Gated RNN）被提出且可以很好的解决这个问题，而 LSTM 是门限 RN一种。STM 的一个节点结构如图 2-6 所示。LSTM 与 RNN 的区别在于增加了输入门出门，使得在隐藏层中神经元的权重是变化的，在模型参数不变时，隐藏层的重要程度选择记忆还是舍弃上一层的特征信息，从而避免了梯度消失或者题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARIMA和Kalman滤波的道路交通状态实时预测（英文）[J]. Dong-wei XU,Yong-dong WANG,Li-min JIA,Yong QIN,Hong-hui DONG. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(02)
[2]Analysis and modeling of highway truck traffic volume variations during severe winter weather conditions in Canada[J]. Hyuk-Jae Roh,Satish Sharma,Prasanta K.Sahu,Sandeep Datia. Journal of Modern Transportation. 2015(03)
[3]基于小波分析和ARIMA模型的交通流预测方法[J]. 窦慧丽,刘好德,吴志周,杨晓光. 同济大学学报(自然科学版). 2009(04)
本文编号：3532032
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