基于出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)的用戶(hù)出行熱點(diǎn)挖掘與交通流波動(dòng)分析.pdf

1、隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程日益加快，城市規(guī)模急劇擴(kuò)張，居民出行方式不斷變化，居民出行范圍逐步擴(kuò)大，但由于城市地理位置的限制及交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)滯后，從而導(dǎo)致一系列制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平提高的城市交通問(wèn)題，包括交通擁堵、資源分配不均等。研究城市居民出行模式和交通流量波動(dòng)現(xiàn)象為解決出租車(chē)空載率過(guò)高、居民出行需求無(wú)法滿(mǎn)足、交通管理效率較低等交通問(wèn)題提供可能性。鑒于此，本文通過(guò)對(duì)出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)的分析，挖掘居民出行規(guī)律及區(qū)域交通流的波動(dòng)現(xiàn)象，并

2、提出基于非負(fù)矩陣分解的自回歸預(yù)測(cè)模型和實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流波動(dòng)現(xiàn)象的定量分析，為交通使用者提供實(shí)時(shí)有效的出行信息和有效的交通流量波動(dòng)演化規(guī)律，從而對(duì)緩解目前的交通問(wèn)題提供實(shí)質(zhì)性地幫助及建議。
　　面對(duì)日益嚴(yán)重的城市交通問(wèn)題，本文通過(guò)挖掘和分析海量出租車(chē) GPS軌跡數(shù)據(jù)，基于矩陣分解算法和時(shí)間序列模型實(shí)現(xiàn)對(duì)起訖(Origin-Destination, OD)矩陣的預(yù)測(cè)。并通過(guò)對(duì)流量粗?；＜皬?fù)雜系統(tǒng)波動(dòng)理論分析，本文已實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)單節(jié)點(diǎn)

3、流量的動(dòng)態(tài)分析、全節(jié)點(diǎn)流量的波動(dòng)規(guī)律以及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)外部流量的分離分析。本文主要貢獻(xiàn)如下：
　　(1)提出基于非負(fù)矩陣分解的自回歸模型，主要通過(guò)對(duì) OD矩陣的非負(fù)特征和可模擬的用戶(hù)出行特征，本文引入非負(fù)矩陣分解算法對(duì)用戶(hù)出行特征進(jìn)行分析和宏觀描述；同時(shí)，在此基礎(chǔ)上利用自回歸模型對(duì)OD矩陣進(jìn)行預(yù)測(cè)和估計(jì)。
　　(2)基于北京市出租車(chē)交通數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于非負(fù)矩陣分解的自回歸(Nonnegative Matrix Factoriz

4、ation-Auto Regressive, NMF-AR)模型對(duì)OD矩陣的預(yù)測(cè)?；诔鲎廛?chē)GPS數(shù)據(jù)，通過(guò)NMF-AR模型挖掘和預(yù)測(cè)用戶(hù)出行信息，同時(shí)與引入的短時(shí)交通流預(yù)測(cè)模型進(jìn)行對(duì)比分析，并且對(duì)預(yù)測(cè)精度、模型參數(shù)、數(shù)據(jù)敏感度等問(wèn)題進(jìn)行深入分析，驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)能力。通過(guò)對(duì) OD矩陣實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)分析可為居民提供實(shí)時(shí)有效的出行信息，可有效降低空載率，提高運(yùn)營(yíng)效益。
　　(3)實(shí)現(xiàn)基于流量的粗?；：蜕钊敕治鼋煌鞑▌?dòng)情況。在北京市區(qū)域

5、棋盤(pán)式劃分策略和區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，本研究對(duì)北京市出租車(chē)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)預(yù)處理工作。一方面，針對(duì)單個(gè)區(qū)域的交通流量波動(dòng)情況，本文利用粗?；椒ㄌ幚砹髁孔兓瘶?gòu)建對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)分析節(jié)點(diǎn)車(chē)流量的波動(dòng)情況。另一方面，本文對(duì)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交通流量波動(dòng)的規(guī)律和演化進(jìn)行重點(diǎn)分析，并對(duì)多個(gè)區(qū)域交通流量的總體特性進(jìn)行考察，并實(shí)證分析該波動(dòng)規(guī)律?；诒本┦谐鲎廛?chē)GPS軌跡數(shù)據(jù)，本文從真實(shí)區(qū)域出租車(chē)流量實(shí)證分析其基于時(shí)間的流量均值和標(biāo)準(zhǔn)差之間的關(guān)系。同