基于GPS数据的城市常发性拥堵区域识别方法

识别城市交通常发性拥堵区域,能够为交通管理部门和规划部门提供相应的改进建议,对城市道路网络健康运行具有重要作用。城市交通拥堵判别方法存在两个难题:基于传统检测器方法应用的局限性;基于路段级别的方法存在费工费时的地图匹配问题。针对这两个问题,提出基于车辆GPS轨迹数据的网格级别的拥堵判别方法;并利用改进的具有噪声应用的基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法识别城市常发性拥堵区域。基于哈尔滨市城市道路网络、出租车和公交车GPS轨迹数据进行算例分析,结果表明,其能够有效判别基于网格的交通拥堵,并成功识别城市常发性拥堵区域。     

车辆轨迹地图匹配异常成因辨识方法

车辆轨迹地图匹配异常指轨迹被匹配到不合理的地图路段,其主要成因可归纳为物理遮挡、地图路段缺失和复杂路网。针对这一现象,提出一种数据驱动的匹配异常轨迹段快速识别和成因归类方法。首先归纳不同成因导致的地图匹配异常数据特征,并构建表征指标;其次提出车辆轨迹分段方法,区分正常和异常的地图匹配轨迹段;进而建立基于随机森林的地图匹配异常轨迹段成因分类方法;最后通过上海市地图路网和出租车营运轨迹数据验证方法的有效性。验证表明,提出的方法准确率达93.5%,可有效辨识物理遮挡、社区路段缺失和复杂路网三种成因,同时具有较好的区域可迁移性。     

一种基于理想隐性马尔科夫模型的地图匹配算法

描述了一种基于理想马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)的地图匹配算法IHMM,然后提出了一种新的状态转移概率计算方式,使得这一隐形马尔科夫模型严格符合Viterbi算法的要求,最后在真实数据集上对该算法进行测试.结果显示:尽管该算法的实现较为简单,但在GPS轨迹点含有噪声及道路网络稀疏的条件下依然拥有较好的性能.     

基于GPS轨迹的矢量路网地图自动生成方法

提出一种基于GPS探测车轨迹的大规模矢量路网地图自动生成方法.该方法不需要路网地图的基图,可以只利用GPS探测车在路网中的行驶轨迹,自动将实际路网的真实拓扑结构反映在数字地图上.该方法分三个步骤:首先,实现GPS探测车轨迹数据的大地经纬度坐标到地图城建坐标的转换;然后,利用坐标转换后的GPS轨迹数据生成路网栅格地图;最后,将已生成的栅格路网地图进行矢量化处理.采用真实GPS探测车轨迹数据进行的实际路网自动生成实验表明,该方法能够成功地通过GPS轨迹自动生成路网地图,生成的矢量路网数字地图具有较高的精确度,可以满足交通诱导和汽车导航等系统中数字地图及时、自动更新的应用需求.     

一种基于轨迹大数据离线挖掘与在线实时监测的出租车异常轨迹检测算法

以防止出租车欺诈绕路为例,提出一种基于出租车GPS时空轨迹数据离线挖掘与在线实时检测相结合的异常轨迹检测算法,获得快速反馈实时检测的结果.首先,将路网地图进行网格化切分并编号,用Pathlet方法优化常用的以GPS点组成的轨迹序列,并将轨迹通过匹配、补全等处理变换为Pathlet序列.然后,从大量出租车历史数据中,获得轨迹的Pathlet序列,并聚类得到起点与终点之间正常的K类轨迹.当实时轨迹需要被检测时,便与K类正常轨迹进行匹配,只需计算两段Pathlet序列的编辑距离,并同时考量时间和空间两个维度设定合理阈值,判断是否抛出异常.最后,基于北京地区2011年3月到5月出租车GPS轨迹的真实数据集进行了大量实验,对比了相关工作,印证了所提出算法的有效性和高效性.     

地图匹配算法综述

地图匹配是一种移动轨迹数据的误差修正技术,是将移动轨迹数据纠正到道路网络中,地图匹配技术现已广泛应用于GPS导航、交通流分析等领域。现有的地图匹配算法分为确定性地图匹配和不确定性地图匹配两大类。其分别具有各自的优势和适用范围。本文对地图匹配算法进行了综述性的介绍,对地图匹配的定义及现有算法加以系统阐述,并指明了现有算法的优势与缺陷。     

基于模糊逻辑的综合地图匹配算法

车辆导航系统大都采用航位推算和GPS来估计车辆的位置,由于受GPS噪声的影响,实际测量的位置往往带有偏差。应用数字化道路图的地图匹配算法可以解决这一问题。提出基于模糊逻辑理论的综合地图匹配算法,充分考虑了道路几何特性以及GPS测量数据的偏差特性,实验证明该算法是有效和可用的。     

基于地图匹配的时空轨迹匿名算法

当前的时空轨迹匿名算法忽略了空间相关性对轨迹隐匿的重要影响.为此,提出一种基于地图匹配的时空轨迹匿名算法,利用真实路网数据构造假轨迹的候选匹配集,通过设置时间和空间匿名函数,利用启发式广度优先搜索算法搜索目标匹配轨迹点,满足时空匿名性和空间相关性的隐私安全条件,以增强隐私保护力度.在Android平台上设计实现基于地图匹配的时空轨迹匿名工具,利用真实路网数据完成实验,验证了该算法的有效性.     

基于出租车轨迹数据的交通异常识别算法研究

为了实现基于出租车轨迹数据的交通异常识别,本文首先以城市栅格地图模型为框架,提出了一种针对城市路网的多光谱分隔算法,并根据城市路网分别从区域增长与区域融合两种角度实现了多光谱地图的分割。其次在分割的城市路网基础上,设计了交通异常的识别算法。算法依据单元区域内道路网络拓扑结构构建交通异常图,然后根据出租车路径选择模式的历史规律计算每个单元区域内不同路径上的出租车轨迹流量的变化,最后根据三倍均方差指标识别单元区域内的交通异常。文章最后以哈尔滨为例进行了算例分析,算例结果表明,本文提出的异常识别算法取得了良好的效果,验证了算法的有效性及准确性。     

一种基于HMM模型改进的地图匹配算法

针对轨迹数据在线地图匹配中难以同时保障算法的准确率和时间效率的问题, 提出一种基于隐马尔科夫模型(HMM)改进的在线地图匹配算法, 并提出综合距离因素和方向因素计算发射概率的方法。与其他全局或者局部算法的不同之处在于, 改进的在线地图匹配算法引入可靠点进行轨迹分割, 减少了转移概率的计算和匹配结果的输出延时。用西雅图市浮动车的轨迹数据进行算法的实验验证, 结果表明, 与传统的HMM地图匹配算法相比, 改进的算法在准确率和时间效率上更优, 能够满足在线地图匹配的需求。     

基于隐马尔可夫模型和遗传算法的地图匹配算法

综合采用隐马尔可夫模型(HMM)和遗传算法,提出了一种新的地图匹配算法.首先初始化HMM概率矩阵,然后使用前向后向算法进行参数学习,用Viterbi算法预测一组路段序列,最后将路段序列作为种群,通过遗传算法得到最优的路段序列.采用北京市2012年出租车GPS定位数据分别对传统的基于隐马尔可夫模型的算法和新算法进行测试,实验结果表明,传统的基于隐马尔可夫模型的算法的匹配精确度低于90%,新算法的匹配精确度高达90%以上.     

交通状况对出租车运行区域的影响研究

针对大中城市高峰期间打车难的现象,利用出租车GPS数据,提出了一种量化研究出租车逃离城市拥堵区域的方法。首先采用射线法进行地图匹配,将中心城区路网划分为多个研究区域,利用出租车GPS数据来统计各区域每5分钟内的累计车辆频数;再利用不同区域间的累计车辆频数比值来描述区域间出租车的流动情况。研究结果表明,出租车在高峰期间存在逃离交通拥堵区域的现象,并且发现出租车逃离拥堵区域的时段相对于社会车辆的高峰期滞后0.5~1.0 h。该研究成果对于掌握出租车运行特性和出租车管理具有一定的借鉴价值。     

基于GPS轨迹数据的拥堵路段预测

基于真实的GPS轨迹数据,对城市拥堵路段进行预测.在此过程中,摒弃传统的基于交通流预测和拥堵识别的方法,提出一种新的基于拥堵向量和拥堵转移矩阵的拥堵路段预测方法.该方法同时考虑路段拥堵的时间周期性和时空相关性,通过对出租车GPS轨迹数据进行挖掘和训练,建立拥堵向量和拥堵转移矩阵,实现对拥堵路段的预测.真实数据集上的实验验证了所提的拥堵路段预测方法的有效性.     

基于排序树索引的轨迹压缩方法

原始采集的GPS轨迹数据通常非常庞大,导致对其的传输、存储和处理变得越来越困难,需要对原始GPS轨迹数据进行压缩.现有的基于方向的轨迹压缩方法存在可容忍误差难以确定、计算代价大、压缩效果较差等问题.针对这些问题,提出了基于排序树索引的轨迹压缩方法,借助于排序树索引,在轨迹压缩的过程中进行有效的剪枝,提高了轨迹压缩的效率.同时,对压缩轨迹中轨迹点的去留起决定作用的指标——线段误差进行了重新定义,提高了轨迹压缩的效果.大量真实数据集上的实验验证了所提的轨迹压缩方法的有效性和高效性.     

基于步行轨迹的复杂道路中心线提取方法

传统的基于GPS轨迹的路网提取多关注使用车载GPS轨迹数据提取城市车道级路网,忽略了校园、社区、景区等小范围区域内的复杂道路信息,该文提出了一种基于步行GPS轨迹数据的复杂道路中心线提取方法.在数据清洗的基础上,基于轨迹点分布密度进行栅格化,然后采用Zhang-Suen快速细化算法对栅格路网细化得到道路中心线,最后采用改进的追踪法实现路网矢量化.以华中师范大学校园为试验区域,提取出了人车混行、小路交错的校园路网,证明了该方法的有效性.     

一种基于浮动车移动轨迹与电子地图融合的道路匹配算法

在对城市道路网进行网格划分的基础上, 提出一种利用参考历史数据和前瞻数据的三段式匹配思想与权重模型思想相融合的地图匹配算法. 该算法可减少浮动车GPS定位点待匹配路段的搜索范围, 从而极大降低算法的复杂度, 实现较高的匹配精度.     

基于优化随机森林算法的浮动车GPS数据插补模型

为改善浮动车全球定位系统(global positioning system,GPS)数据因采集过程中受到干扰造成数据缺失问题,通过分析法研究了浮动车GPS数据与交通流状态和道路线形之间的关联性,提出一种基于优化随机森林算法的浮动车GPS数据插补模型,该模型针对随机森林算法插补过程中,因自身的随机性而引起插补结果具有波...     

基于GPS轨迹数据的混合多步Markov位置预测

随着移动设备和定位技术的广泛应用,基于位置服务成为研究热点,位置预测是其重要研究内容.基于GPS轨迹数据,对位置预测方法进行研究.Markov模型可以较好地表示时序数据,因此可较好地用于位置建模和预测.在基于Markov建模的位置预测中,1阶Markov模型存在轨迹信息利用不充分、预测准确率低的问题;而多阶Markov模型存在状态空间急剧膨胀的问题.针对这些问题,提出了基于混合多步Markov模型的位置预测方法,在将原始GPS轨迹转化为区域轨迹的基础上,对各多步模型进行融合,提出了基于Adaboost框架的各多步模型影响系数的生成方法,在保证状态空间不变的情况下提高了预测准确性.真实数据集上的实验验证了所提位置预测方法的有效性.