顾及交通时态属性的最优路径算法与实现

GIS软件中最优路径分析多不考虑交通时态属性信息,而是将交通网抽象为理想化的、纯数学上的点线网络"图"结构,导致结果与实际不符,实用性较差.文中结合交通时态属性信息,探讨一种实用的快速计算最优路径的模式和方法.     

时态GIS中的动态现象的时空建模

本文介绍了时态GIS的基本概念,例如时态数据类型,可能的时态变化,时态建模,时态GIS组成部分等。在时态GIS基本概念的基础上,提出了时态GIS的一个实际应用——顾及道路实时信息和车辆位置信息的时态交通信息系统的实现。     

空间实体的时态属性时间语义特征及代数表达框架

基于代数方法,建立了空间实体的时态属性与时间之间的函数关系——时态属性函数。分别从自变量、定义域、函数关系以及函数值四个方面对时态属性的时间语义特征进行了研究,并给出了时间语义特征的代数描述、分类和定义。在此基础上,提出了20种时态属性的时间特征类型,为进一步实现时态属性数据建模,研究时态属性操作,查询语言以及时态属性在时态GIS中的表达奠定了良好的基础。     

一种面向对象的时空数据模型

地理信息系统中，时间、空间和属性是信息的3种基本成分，理想的地理信息系统应支持信息的时态性，对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象，时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。首先对当前时空数据模型研究现状进行了分析，在此基础上，提出了一种面向对象时空数据模型，并从3个方面描述了该模型的数据结构，包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式。     

基于数字地图的多属性最优路径问题的算法研究

以某地理信息系统的数字地图为背景，通过综合数字地图交通道路层的几个属性来设置权值，并改善矩形框搜索区域算法，使之适用于地理信息系统下交通道路网的最优路径计算，提高了Dijkstra算法的效率。     

用历史数据库实现对GIS时态属性的管理

从有效管理ＧＩＳ时态属性数据的目的出发，设计了一个历史数据库系统，详细 了时态属性以及它的更新操作规则，并提供了历史关系的５种基本运算和历史查询语言。     

地理信息的时态性分析及时空数据模型的研究

地理信息系统中 ,时间、空间和属性是信息的三种基本成分 ,理想的地理信息系统应支持信息的时态性 ,对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象 ,时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。本文首先分析了地理信息的时态性 ,之后讨论了当前时空数据模型的研究现状 ,在此基础上 ,提出了一种面向对象时空数据模型 ,并从三个方面描述了该模型的数据结构 ,包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式     

用非第一范式关系表达GIS时态属性数据

在对一个土地分化实例所作研究的基础上，提出用非第一范式关系表达属性时态的变化，并对基于这种非第一范式关系的时态属性数据组织与实现技术进行了研究与实验。     

地理信息的时态性分析及时空数据模型的研究

地理信息系统中 ,时间、空间和属性是信息的三种基本成分 ,理想的地理信息系统应支持信息的时态性 ,对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象 ,时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。本文首先分析了地理信息的时态性 ,之后讨论了当前时空数据模型的研究现状 ,在此基础上 ,提出了一种面向对象时空数据模型 ,并从三个方面描述了该模型的数据结构 ,包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式     

GIS-T中的数据处理问题研究

GIS在交通中的应用正以指数速度增长。在分析交通信息内容的基础上，结合信息平台的3种运行模式，重点对交通信息平台建设中数据处理相关功能模块的设计进行了详细的研究。交通信息可以分为静态、动态和历史3种类型，动态信息是交通信息中非常重要的一类，目前用GPS采集动态交通流信息以及通过高分辨率遥感影像实时获取路况信息，已经成为动态交通信息获取的两大重要渠道。对这2种数据源的处理进行了简明的介绍，另外，以属性统计表存在的交通信息通常是包含空问分布特征的，对如何利用这些信息，也进行了探讨。     

基于蚁群算法在实际动态路网中搜索最佳路径的应用

最佳路径是实际动态路网中备受关注的话题之一,为了提高出行的效率、缓解交通拥堵的状况,本文对动态路网进行分析研究。通过分析实际动态路网的可通行性及影响因素,针对在理论研究中未结合实际路网中的影响因素而得出的最佳路线不符实际路线中的最优情况,在蚁群算法的基础上,结合实际路况,笔者对其进行改进,该算法可实现计算出一条从起始点到终点的最佳路径,并在Visual Studio 2010中用C#语言设计并验证了该算法,证明了它的正确性和有效性。     

A reliable traffic prediction approach for bike‐sharing system by exploiting rich information with temporal link prediction strategy

Bike‐sharing systems have been widely used in major cities across the world. As bike borrowing and return at different stations in different periods are not balanced, the bikes in a bike‐sharing system need to be redistributed frequently to rebalance the system. Therefore, traffic flow forecasting of the bike‐sharing system is an important issue, as this is conducive to achieving rebalancing of the bike system. In this article, we present a new traffic flow prediction approach based on the temporal links in dynamic traffic flow networks. A station clustering algorithm is first introduced to cluster stations into groups. A temporal link prediction method based on the dynamic traffic flow network method (STW+M) is then proposed to predict the traffic flow between stations. In our method, the non‐negative tensor decomposition and time‐series analysis model capture the rich information (temporal variabilities, spatial characteristics, and weather information) of the across‐clusters transition. Then, a temporal link prediction strategy is used to forecast potential links and weights in the traffic flow network by investigating both the network structure and the results of tensor computations. In order to assess the methods proposed in this article, we have used the data of bike‐sharing systems in New York and Washington, DC to conduct bike traffic prediction and the experimental results have shown that our method produces the lowest root mean square error (RMSE) and mean square error (MSE). Compared to four prediction methods from the literature, our RMSE and MSE of the two datasets have been lowered by an average of 2.55 (Washington, DC) and 2.41 (New York) and 3.35 (Washington, DC) and 2.96 (New York), respectively. The results show that the proposed approach improves predictions of traffic flow.     

利用CART分类树分类检测交通拥堵点

交通拥堵检测是城市交通管理工作的重点和难点之一,现有的拥堵检测以路段为单位,不利于拥堵时空演变规律信息的提取,且检测内容大多只涉及拥堵程度,缺少对拥堵类型的识别。基于CART（classification and regression tree）分类树算法,提出一种以路段点为检测单元的拥堵点分类检测方法,该方法可根据路段平均行驶速度实时检测拥堵点及其类型。首先,将路段等距离划分后映射为路段点,根据时空维路况异常规则和异常模式,以路段点为单元分析了4种拥堵类型的时空演变模式;其次,在路段路况检测的基础上,提取路段点路况时空序列,根据不同类型的拥堵模式对路况时空序列进行分类标记;然后,选取4种速度指标作为样本属性集合,按照属性集合提取各路段点在各时段的速度,以此作为决策树学习的数据集;最后,基于CART分类树算法,采用交叉验证的方式训练出最优模型,使其达到最佳的泛化能力。与支持向量机（support vector machine, SVM）分类模型进行比较,实验结果表明,该方法在分类检测交通拥堵点时具有较高的正确率和召回率,且分类检测时效性较好。     

城市道路复杂度的浮动车自适应采样算法

基于浮动车的城市交通信息采集技术是智能交通系统获取实时交通信息的重要手段之一。针对浮动车的城市交通信息等间距采样的不足,本文设计了一种基于城市道路复杂度的自适应采样算法:①根据道路属性定义道路结点对城市道路网络复杂度的影响因子;②利用四叉树对城市道路网络复杂度进行描述;③根据浮动车的瞬时速度和道路复杂度自适应计算浮动车的采样周期。通过仿真和试验表明,新算法能够在不同复杂程度的道路情况下自适应提供有效、可靠的采样周期。     

三峡工程道路交通网络管理信息系统构建研究

根据三峡工程道路交通网络管理的需要,设计建立了三峡工程交通管理信息系统。该系统以GIS技术为支撑,建立了三峡工程道路交通网络的空间数据库和属性数据库,开发了其道路网络信息查询、综合分析等功能模块,并可对属性数据和空间数据进行多种分析。     

Detection of clusters in traffic networks based on spatio‐temporal flow modeling

Spatio‐temporal clustering is a highly active research topic and a challenging issue in spatio‐temporal data mining. Many spatio‐temporal clustering methods have been designed for geo‐referenced time series. Under some special circumstances, such as monitoring traffic flow on roads, existing methods cannot handle the temporally dynamic and spatially heterogeneous correlations among road segments when detecting clusters. Therefore, this article develops a spatio‐temporal flow‐based approach to detect clusters in traffic networks. First, a spatio‐temporal flow process is modeled by combining network topology relations with real‐time traffic status. On this basis, spatio‐temporal neighborhoods are captured by considering traffic time‐series similarity in spatio‐temporal flows. Spatio‐temporal clusters are further formed by successive connection of spatio‐temporal neighbors. Experiments on traffic time series of central London's road network on both weekdays and weekends are performed to demonstrate the effectiveness and practicality of the proposed method.     

MapX与PowerBuilder集成技术在交通事故信息系统中的应用

针对复杂的道路交通事故信息,利用MapInfo公司的组件式控件MapX5.0,在PowerBuilder8.0开发环境下,使用SQLServer2005作为系统后台属性数据库,研究路段采用高分辨率的遥感数据为地图背景,设计开发了城市道路交通事故信息系统。该系统具有城市道路交通信息与道路交通事故信息的查询、分析和统计功能,使道路交通事故信息查询更迅速、直观。实际开发表明,PowerBuilder与地图控件MapX结合开发GIS应用系统,不仅开发过程简单、开发速度快,而且能充分发挥PowerBuilder快速高效管理、访问MapX空间数据库的优势。     

Detecting vehicle traffic patterns in urban environments using taxi trajectory intersection points

Abstract

Detecting and describing movement of vehicles in established transportation infrastructures is an important task. It helps to predict periodical traffic patterns for optimizing traffic regulations and extending the functions of established transportation infrastructures. The detection of traffic patterns consists not only of analyses of arrangement patterns of multiple vehicle trajectories, but also of the inspection of the embedded geographical context. In this paper, we introduce a method for intersecting vehicle trajectories and extracting their intersection points for selected rush hours in urban environments. Those vehicle trajectory intersection points (TIP) are frequently visited locations within urban road networks and are subsequently formed into density-connected clusters, which are then represented as polygons. For representing temporal variations of the created polygons, we enrich these with vehicle trajectories of other times of the day and additional road network information. In a case study, we test our approach on massive taxi Floating Car Data (FCD) from Shanghai and road network data from the OpenStreetMap (OSM) project. The first test results show strong correlations with periodical traffic events in Shanghai. Based on these results, we reason out the usefulness of polygons representing frequently visited locations for analyses in urban planning and traffic engineering.     

变形交通线路图自动制作方法

城市交通网络规模的不断扩大使得交通线路图成为一种常用地图。为了提高信息的传输效率，更好地保证图形的清晰易读性，出现了变形交通线路地图^[1]。本文分析了变形交通线路图特性并对其自动制作过程进行了总结。为解决制作过程中地图符号冲突问题，提出了作用力驱动站点位移的交通线路图变形压缩方法。建立交通线路图中站点受力移动模型并设计了以坐标轴为轴心的移位算法。试验表明，该算法能够有效解决地图符号冲突问题，为完全自动制作变形交通线路图建立了基础。     

一种顾及道路复杂度的增量路网构建方法

针对传统路网采集和更新需要昂贵的实地测量以及大量的后续内业处理问题,提出了一种从大规模粗糙轨迹数据中自动生成路网的方法。该方法包含轨迹滤选和路网增量构建两步:第1步通过构建空间、时间、逻辑约束的规则模型,在消除数据中的噪音和冗余的同时,将原始轨迹进行合理分割,滤选形成规范轨迹集合;第2步基于信息熵计算轨迹点周围道路的复杂度,据此自动调节道路分割参数,不断将新产生的路段加入到路网,同时计算道路平均交通流量和速度等路况信息,遍历各规范轨迹的定位点重复以上处理过程,最终得到完整路网。通过昆明市200辆出租车采集的约6851万条轨迹数据进行路网构建试验,并与OpenStreetMap数据比较,证明了本文方法的有效性。与已有典型方法比较,本文方法能用更少节点提取更高质量的路网。