基于浮动车大数据的城市交通拥堵自动辨识与可视化系统
发布时间：2017-08-02 07:06
本文关键词：基于浮动车大数据的城市交通拥堵自动辨识与可视化系统
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【摘要】：交通拥堵问题随着汽车保有量的激增而日益尖锐,严重影响了民众的出行体验和日常生活,已逐渐成为交通主管部门亟需解决的社会问题。经过多年规划与实施,我国许多城市建立了机遇浮动车GPS数据监的控调度信息平台,方便出行的同时缓解了交通拥堵,但在深入挖掘现有数据和分析交通拥堵分布规律方面仍存在不足。论文以陕西省交通运输厅的科研项目为依托,研究了利用浮动车数据进行交通拥堵状态自动辨识所涉及的关键算法与技术,从而通过对交通拥堵分布规律的分析为交通管理决策提供有力的数据支持。首先利用基于距离的加权平均法清洗速度数据来提高瞬时速度数据的质量,然后通过基于广度优先遍历的拓扑构建算法提高地图匹配算法搜索最短路径的效率,通过推算方向信息提高了地图匹配算法更新匹配信息的效率。最后利用交通拥堵自动辨识算法实现了交通拥堵的自动辨识,并统计分析了拥堵路段比例的时变规律和主干路段拥堵状态的时变规律。论文还搭建并测试了城市交通拥堵可视化系统,为交通管理者可视化地呈现交通拥堵的分布状况。首先在研究地图展现、实时拥堵状态呈现、历史拥堵状态呈现和空间数据处理等交通拥堵可视化关键技术的基础上提出了一种基于WebGIS的城市交通拥堵可视化方案,然后基于需求分析和总体设计进行数据库的设计,基于功能模块划分对各模块进行详细设计,最后采用多节点并行的方法实现了城市交通拥堵可视化系统,并对该系统进行了测试与分析。结果表明,速度清洗方法可有效去除突兀性变化,离线构建的拓扑数据可明显提升地图匹配算法的效率,论文改进算法相比于已有地图匹配算法计算效率较高。论文所实现系统已基本满足实时处理需求,且通过增加节点可实现系统的水平扩展。
【关键词】：隐式马尔科夫模型 地图匹配 拓扑构建 WebGIS 交通拥堵 可视化
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495;TP391.41
【目录】：
- 摘要4-5
- abstract5-9
- 第一章 绪论9-17
- 1.1 研究背景和意义9-10
- 1.2 国内外研究现状10-14
- 1.2.1 浮动车数据应用现状10-11
- 1.2.2 大数据技术在智能交通领域的应用现状11-12
- 1.2.3 基于浮动车的地图匹配算法研究进展12-13
- 1.2.4 交通拥堵状态辨识的研究进展13-14
- 1.3 研究目标与内容14-15
- 1.4 研究路线15-17
- 第二章 浮动车和电子地图数据清洗方法研究17-28
- 2.1 数据清洗概述17-19
- 2.1.1 数据清洗的相关概念17-18
- 2.1.2 数据清洗的目标和主要过程18-19
- 2.2 浮动车数据清洗19-23
- 2.2.1 浮动车数据特性分析19-21
- 2.2.2 浮动车速度清洗21-23
- 2.3 电子地图数据清洗23-27
- 2.3.1 电子地图数据特性分析23-24
- 2.3.2 浮动车GPS坐标与电子地图坐标偏移校准24-25
- 2.3.3 基于电子地图中路网数据的拓扑构建25-27
- 2.4 小结27-28
- 第三章 基于隐式马尔科夫模型的地图匹配改进算法28-43
- 3.1 地图匹配算法与隐式马尔科夫模型28-31
- 3.1.1 地图匹配算法的原理与质量影响因素28-30
- 3.1.2 隐式马尔科夫模型相关理论30-31
- 3.1.3 隐式马尔科夫模型的地图匹配应用背景31
- 3.2 基于隐式马尔科夫模型的地图匹配改进算法31-36
- 3.2.1 观测概率和状态转移概率模型31-34
- 3.2.2 候选路段筛选34-35
- 3.2.3 在线Viterbi算法35-36
- 3.3 算法实现与结果分析36-42
- 3.3.1 地图匹配算法的实现37-40
- 3.3.2 结果与分析40-42
- 3.4 小结42-43
- 第四章 基于浮动车的交通拥堵自动辨识与统计分析43-55
- 4.1 交通拥堵分析与评价43-45
- 4.1.1 交通拥堵的成因分析43-44
- 4.1.2 交通拥堵评价指标44-45
- 4.2 基于浮动车的交通拥堵自动辨识45-50
- 4.2.1 基于浮动车的路段和区域速度估算45-47
- 4.2.2 基于SAGA-FCM的聚类模型47-49
- 4.2.3 路段交通拥堵状态的自动辨识49-50
- 4.3 交通拥堵状态数据的统计分析50-54
- 4.3.1 拥堵路段比例的时变规律50-52
- 4.3.2 主干路段速度的时变规律52-53
- 4.3.3 主干路段拥堵状态的时变规律53-54
- 4.4 小结54-55
- 第五章 基于WebGIS的城市交通拥堵可视化技术55-70
- 5.1 城市交通拥堵的可视化呈现55-60
- 5.1.1 交通数据可视化模型55-56
- 5.1.2 交通数据可视化方法56-58
- 5.1.3 技术路线58-60
- 5.2 城市交通拥堵可视化的关键技术60-66
- 5.2.1 地图展现60-61
- 5.2.2 实时拥堵状态呈现61-64
- 5.2.3 历史拥堵状态呈现64-65
- 5.2.4 空间数据处理65-66
- 5.3 基于WebGIS的城市交通拥堵可视化方案66-69
- 5.3.1 地图切片的渲染与缓存66-68
- 5.3.2 交通拥堵数据的计算与缓存68-69
- 5.3.3 数据展现与界面交互69
- 5.4 小结69-70
- 第六章 城市交通拥堵可视化系统设计与实现70-85
- 6.1 需求分析和总体设计70-74
- 6.1.1 需求分析70-71
- 6.1.2 整体框架设计71-72
- 6.1.3 功能模块和接口设计72-74
- 6.2 数据库设计74-76
- 6.2.1 数据组织结构设计74-75
- 6.2.2 数据流图设计75-76
- 6.3 各模块详细设计76-80
- 6.3.1 数据清洗76-77
- 6.3.2 地图匹配77-79
- 6.3.3 交通拥堵辨识79
- 6.3.4 可视化展现79-80
- 6.4 系统实现与测试80-84
- 6.4.1 系统实现80-82
- 6.4.2 系统测试82-84
- 6.5 小结84-85
- 结论与展望85-86
- 参考文献86-90
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
- 致谢91-92
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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9 姜桂艳;Q，
本文编号：608071
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