[發(fā)明專利]城市道路交通狀態(tài)時空分析方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210465041.9
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103050005A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳紹寬;毛保華;關(guān)偉;韋偉;劉爽;柏赟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交通狀態(tài)分析系統(tǒng)，特別是涉及一種城市道路交通狀態(tài)的時空分析方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

交通問題是大城市所面臨的共同挑戰(zhàn)。為了解決交通問題，國內(nèi)外城市都付出了諸多努力，包括道路網(wǎng)絡(luò)擴建、交叉口優(yōu)化、智能交通系統(tǒng)建設(shè)、交通需求管理等措施。然而，城市道路網(wǎng)絡(luò)是一個綜合而復(fù)雜的大系統(tǒng)，所承擔(dān)的交通行為是交通需求與交通供給之間相互作用的演化過程。在制定與采取交通管理措施之前，如果不能準確識別交通網(wǎng)絡(luò)上的交通狀態(tài)（通暢與擁堵）及其時空演化規(guī)律，則可能出現(xiàn)所采取的措施與實際交通狀況在時空領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)背離，不僅無法發(fā)揮交通管理措施的正面效果，甚至有可能導(dǎo)致交通狀況的進一步惡化。

為了保證交通管理措施合理有效，有必要對路網(wǎng)上的交通狀態(tài)進行詳細的時空分析，掌握城市道路網(wǎng)絡(luò)交通狀態(tài)演化的基本時空規(guī)律，識別擁堵現(xiàn)象在時空上的演化特征，為及時有效的采取交通管理措施、緩解交通擁堵提供一種科學(xué)合理的分析方法與技術(shù)。

在既有的城市道路交通狀態(tài)分析研究中，主要是從動態(tài)交通分配理論預(yù)測分析、基于圖論的空間分析方法和交通仿真技術(shù)模擬再現(xiàn)等角度入手，探索交通狀態(tài)的時空演化特性。上述方法雖能比較方便的刻畫道路網(wǎng)絡(luò)上的交通狀態(tài)，但主要存在以下問題：（1）所用調(diào)查數(shù)據(jù)或行為參數(shù)始終為抽樣樣本數(shù)據(jù)，受樣本大小與精度的影響，與實際情況存在較大差距；（2）所用理論與方法為了保障可用性，存在較多假設(shè)前提，實際應(yīng)用中存在一定局限性；（3）從時間與空間維度分析交通狀態(tài)演化規(guī)律存在一定困難，對交通監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用還不夠充分。

近年來，隨著交通檢測技術(shù)與智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，很多大城市積累了大量實時交通流特征數(shù)據(jù)（包括密度、速度、流量等），這些數(shù)據(jù)反映了城市道路的實時交通狀況，可為道路交通狀態(tài)的時空特性分析提供準確完善的資料。盡管目前空間統(tǒng)計理論和時間序列分析理論都較為成熟，但可用于同時從時間與空間兩個維度分析道路交通狀態(tài)的方法還比較缺乏。

綜上所述，有必要開發(fā)一種同時考慮數(shù)據(jù)時空特征的城市道路交通狀態(tài)時空分析方法與系統(tǒng)。本發(fā)明根據(jù)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)實時交通流數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計原理與時空分析方法識別城市路網(wǎng)道路交通狀態(tài)的時空特性，有效分析城市路網(wǎng)道路交通狀態(tài)時空演化的規(guī)律，作為交通措施的制定與實施的依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種城市道路交通狀態(tài)時空分析方法和系統(tǒng)，它以空間與時間自相關(guān)理論為基礎(chǔ)，運用數(shù)理統(tǒng)計基本理論，根據(jù)道路網(wǎng)絡(luò)上實時交通流數(shù)據(jù)，分析交通狀態(tài)的時空演化以及擁堵的產(chǎn)生、發(fā)展和消散過程。運用這種方法統(tǒng)計不同的道路狀態(tài)在時空上的分布特征，分析城市路網(wǎng)道路交通狀況演化的時空規(guī)律，識別和判斷在時間上的擁堵高峰時段以及空間上的瓶頸路段，進一步支撐交通措施的制定和實施。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有研究中所存在的與實際交通狀況有較大誤差和缺乏時空數(shù)據(jù)分析方法的問題，采用的技術(shù)方案是：一種城市道路交通狀態(tài)時空分析方法與系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明是以空間自相關(guān)和時間自相關(guān)理論為基礎(chǔ)，定義某一條路段某一時刻的狀態(tài)為一個時空對象，那么時空自相關(guān)性就是指時空對象某一屬性值（如某路段某時刻的路況、流量等）與其相鄰的所有時空對象的同一屬性值之間的相關(guān)關(guān)系。從數(shù)理統(tǒng)計的角度，提出了衡量這種時空自相關(guān)性的指標，從自相關(guān)的角度研究交通流時空狀態(tài)演化過程。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

城市道路交通狀態(tài)的時空分析方法，該方法包括如下步驟：

1）從數(shù)據(jù)庫中讀取計算分析所需的道路網(wǎng)絡(luò)交通流時空數(shù)據(jù)，并存儲在臨時數(shù)據(jù)表中，建立時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)；

2）利用數(shù)據(jù)異常識別和處理規(guī)則對所述交通流時空數(shù)據(jù)存在的異常進行識別和修復(fù)；

3）從GIS地圖中獲取道路之間的空間鄰接關(guān)系矩陣，結(jié)合時間鄰接關(guān)系，獲取時空對象之間的鄰接關(guān)系矩陣；

4）根據(jù)步驟2中已進行修復(fù)處理的道路網(wǎng)絡(luò)交通流時空數(shù)據(jù)，及步驟3得到的時空對象鄰接矩陣，及時空自相關(guān)指標計算模型，計算得到時空自相關(guān)的全局指標和局部指標;

5）對所述步驟4中得出的時空自相關(guān)指標計算結(jié)果進行多角度展示和輔助分析，以獲得城市道路交通狀態(tài)。

進一步，所述步驟1中從數(shù)據(jù)庫中讀取交通流時空數(shù)據(jù)包括：

101）將查詢條件設(shè)置成參數(shù)由用戶個性化設(shè)置，如起始日期和時間、終止日期和時間、道路網(wǎng)絡(luò)范圍，道路網(wǎng)絡(luò)范圍允許用戶從地圖上直接選擇，或者直接輸入路段名稱或路段在數(shù)據(jù)庫中的編號；