[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于土地利用信息的路網(wǎng)交通流量動(dòng)態(tài)模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110402717.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113313937B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊道源;徐洪磊;吳睿;王人潔;宋媛媛;楊孝文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G08G1/01
• 分類(lèi)號(hào): G08G1/01;G08G1/052;G08G1/065
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于土地利用信息的路網(wǎng)交通流量動(dòng)態(tài)模擬方法，通過(guò)本方法可以基于部分路段采集流量對(duì)全路網(wǎng)交通流進(jìn)行模擬，從而刻畫(huà)區(qū)域路網(wǎng)交通變化時(shí)空分布特征，并可以對(duì)路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。交通需求模型方法是指利用包括交通平衡模型、交通流密度模型在內(nèi)的交通模型對(duì)流量進(jìn)行模擬。本發(fā)明使用的基于土地利用信息的交通流量模擬方法，利用土地利用信息的高分辨率動(dòng)態(tài)模擬路網(wǎng)交通流特征，從而克服傳統(tǒng)參數(shù)分配方法導(dǎo)致的時(shí)空分辨率不足、結(jié)果誤差大的問(wèn)題；通過(guò)引入隨機(jī)森林模型進(jìn)行模擬，不再需要進(jìn)行復(fù)雜交通需求調(diào)研，有效提升了模擬的效率，由于土地利用信息的高覆蓋率也講模擬邊界從城市內(nèi)部拓展到城市區(qū)域乃至全國(guó)層面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地理信息數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用領(lǐng)域，主要是利用土地利用信息數(shù)據(jù)模擬道路交通流量的方法。

背景技術(shù)

對(duì)路網(wǎng)交通流量進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)流量模擬，不僅可以識(shí)別路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況，也可以為后續(xù)交通管控和排放治理提供數(shù)據(jù)支撐。

傳統(tǒng)方法是通過(guò)交通監(jiān)測(cè)設(shè)備，如磁感線圈和視頻攝像頭等，獲取路段的交通流量和路段速度。然而由于上述設(shè)備能夠采集的交通數(shù)據(jù)在路網(wǎng)的覆蓋范圍有限因而無(wú)法刻畫(huà)全路網(wǎng)交通流特征。近年來(lái)，車(chē)車(chē)通信(Vehicle-to-Vehicle，V2V)和車(chē)路協(xié)同(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)技術(shù)(如射頻識(shí)別技術(shù)，Radio-Frequency Identification，RFID)不斷發(fā)展，雖然這些智能交通通信技術(shù)能夠極大的提升獲取的交通流數(shù)據(jù)的多樣性以及準(zhǔn)確性，然而其高于傳統(tǒng)設(shè)備的安裝費(fèi)用使其目前僅能在一些發(fā)達(dá)城市的核心區(qū)域逐步推廣應(yīng)用還難以覆蓋到區(qū)域乃至全國(guó)范圍。

為了獲取包含城際間道路的全路網(wǎng)的交通流量信息，以往研究往往采用參數(shù)分配或者交通模型的方法。參數(shù)分配方法中，車(chē)隊(duì)活動(dòng)水平通常是最為常用的分配參數(shù)。國(guó)內(nèi)研究中主要是通過(guò)將將不同車(chē)型的年均行駛里程(Vehicle Kilometer Travel，VKT)分配到路段層面，再結(jié)合以市/縣為單位的分車(chē)型機(jī)動(dòng)車(chē)保有量計(jì)算了全國(guó)路網(wǎng)層面的車(chē)輛活動(dòng)水平，然而這樣的分配方法往往無(wú)法反映研究范圍下最小劃分行政單位內(nèi)部交通流量的空間差異。美國(guó)的研究將美國(guó)年均行駛里程數(shù)據(jù)庫(kù)(AnnualAverage Daily Traffic，AADT)基于道路類(lèi)型進(jìn)行拆分，這種拆分方法相較于國(guó)內(nèi)的年均VKT更能反應(yīng)道路車(chē)流的時(shí)空分配特征，但是仍然存在部分問(wèn)題：首先AADT數(shù)據(jù)的收集往往僅收集部分道路的樣本流量數(shù)據(jù)(Sample Panel)從而代替整個(gè)片區(qū)的完整流量(Full Extent)；其次由于AADT數(shù)據(jù)的上報(bào)也是以州為單位，因而也不可避免地使用一些經(jīng)驗(yàn)分配。上述兩種分配方式的結(jié)果都不可避免地造成了其與實(shí)際道路交通流量空間分布特征的差異。此外由于交通分配參數(shù)都是以年為單位統(tǒng)計(jì)的，因而在時(shí)間分辨率上僅僅能夠反映年際之間的空間分布差異，難以反映更為細(xì)致的時(shí)間分布特征從而無(wú)法用于對(duì)短期交通管控措施(如京津冀區(qū)域重污染時(shí)期的交通管控措施)的精準(zhǔn)評(píng)估。傳統(tǒng)的交通需求模型包括交通平衡模型、交通流密度模型。交通需求模型主要基于OD出行矩陣等對(duì)方法對(duì)路網(wǎng)交通流進(jìn)行仿真模擬，但是由于這些模型往往要求模擬路網(wǎng)復(fù)雜性不高且連通性完整，同時(shí)需要對(duì)模擬區(qū)域的出行特征進(jìn)行調(diào)研或假設(shè)，加之模擬過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間較多，因而應(yīng)用范圍主要集中在某段道路的以及城市的部分核心區(qū)域骨干路網(wǎng)的交通流特征模擬，難以在較大的城市乃至區(qū)域路網(wǎng)上應(yīng)用。

此外，上述模型方法采用的交通流數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)用上還面臨這著計(jì)算量巨大、難以實(shí)時(shí)處理的問(wèn)題，難以適應(yīng)未來(lái)對(duì)多源數(shù)據(jù)融合、實(shí)時(shí)傳輸及處理的需求。針對(duì)傳統(tǒng)區(qū)域路網(wǎng)交通模擬方法存在的計(jì)算效率低、時(shí)空精度低等問(wèn)題，本專(zhuān)利研究構(gòu)建了基于土地利用的機(jī)器學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)區(qū)域骨干路網(wǎng)交通流特征和污染排放的動(dòng)態(tài)分析，兼具科學(xué)性和對(duì)大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化處理的適應(yīng)性，且建模方法遷移能力強(qiáng)，是目前一種理想的模擬交通流時(shí)空分布特征的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于土地利用信息的路網(wǎng)交通流模擬方法，通過(guò)本方法可以基于部分路段采集流量對(duì)全路網(wǎng)交通流進(jìn)行模擬，從而刻畫(huà)區(qū)域路網(wǎng)交通變化時(shí)空分布特征，并可以對(duì)路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。