[發明專利]一種基于交通特性的城市路段分類方法

有效

• 申請號: 201811415522.2
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109544921B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 王璞;陳美林
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G01S19/52
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊萍

本發明提供了一種基于交通特性的城市路段分類方法，通過獲取浮動車的GPS數據，結合地圖匹配算法和數據統計方法，對浮動車GPS數據進行有效處理，得到每條研究路段的速度時間序列，通過計算每條路段速度時間序列兩兩之間的皮爾遜相關系數，對速度時間序列進行篩選，得到速度特征時間序列，根據速度特征時間序列特征簡單將研究路段初步分類為通暢路段、持續擁堵路段和復雜路段；再結合動態時間歸整距離和序列的統計學特征計算速度特征時間序列之間的相似度，并基于層次聚類算法對所有復雜路段再次進行分類，該方法可以得到城市路段的速度分布模式，方便交通管理部門針對不同速度分布模式的路段進行管理。

技術領域

本發明涉及一種基于交通特性的城市路段分類方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展和城市化進程的加快，人類對交通方式多樣化與運輸能力的需求在快速地增長。交通需求快速增長的同時給城市帶來了巨大的壓力和挑戰，例如交通擁擠，尾氣污染等一系列問題。

城市道路網絡是由具有不同功能、特點的路段組成，從而實現道路通行能力滿足人類出行需求的一個綜合系統，該網絡能否正常發揮它的功能主要受對其影響最大的路段的約束。目前我國沒有對城市路段進行分類的完整的方法。傳統的城市道路分類方法主要有以下四種：根據在城市規劃道路系統中所處地區的分類；根據對交通運輸職能作用的分類；根據承擔的主要運輸性質的分類；根據服務特征及街面建筑布置情況的分類。

行車速度等交通特性常用于評價道路的通暢程度，根據交通特性對城市路段進行分類對于城市交通管理和控制具有重要的作用。但是目前還沒有根據交通特性對城市路段進行分類的方法。浮動車GPS數據具有精度高，數據量大的優點，因此，有必要設計一種利用浮動車GPS數據獲取城市路段的交通特性，并依據交通特性對城市路段進行分類的方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供了一種基于交通特性的城市路段分類方法，該方法通過獲取浮動車GPS數據，對數據進行有效處理，得到每條路段的速度特征時間序列，定義DTW-D-S-K距離作為相似性度量，對路段的速度特征時間序列進行分類，定位出城市道路網中速度特征時間序列相似的路段，識別出高峰時段中的瓶頸路段，便于對這些路段進行有效的管理和保護，可以提高整個路網的可靠性。

本發明提供的技術方案為：

一種基于交通特性的城市路段分類方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取目標城市區域內D個工作日的浮動車GPS數據，得到D組浮動車GPS數據；每組浮動車GPS數據中包含多個數據點，每個數據點包括5個維度的信息，即浮動車所處的經度坐標lon、緯度坐標lat、浮動車車牌號pla_num、載客狀態p和數據采集時間t；

所述工作日是指不包含節假日的星期一、星期二、星期三、星期四和星期五；

所述數據采集時間為從每日凌晨開始計時，單位為秒；

步驟2：針對D組浮動車GPS數據，剔除無效數據，得到D個出行時間序列集；每個出行時間序列集包括多個出行時間序列；

步驟3：先利用地圖匹配算法將所有出行時間序列中的經緯度坐標匹配到路網中，然后將所有出行時間序列中的經緯度坐標替換為與之匹配的路網坐標點，得到更新后的出行時間序列和更新后的出行時間序列集；

步驟4：選取研究路段和研究時段，將研究時段劃分為M個時間窗；獲取所有通過研究路段的出行時間序列，計算每個出行時間序列中每2個連續數據點間的浮動車平均速度；以計算浮動車平均速度的前1個數據點的時間為準依次將所有的浮動車平均速度歸類于對應的時間窗；

步驟5：分別對研究路段在每一天每個時間窗內的浮動車平均速度進行累加求平均，得到研究路段在每一天不同時間窗內的速度；將研究路段同一天M個時間窗內的速度組成維度為M的速度時間序列，每條研究路段得到D個速度時間序列；