计算机工程与应用››2021,第57卷››发行(13): 269-275.内政部:10.3778/j.issn.1002-8331.2006-0175

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考虑时空影响下的图卷积网络短时交通流预测

陈丹蕾,陈红,任安虎  

  1. 西安工业大学 电子信息工程学院,西安 710021
  • 出版日期:2021-07-01 发布日期:2021-06-29

考虑时空影响的图卷积网络短时交通流预测

陈丹雷、陈红、任安虎  

  1. 西安理工大学电子信息工程学院,西安710021
  • 在线:2021-07-01 出版:2021-06-29

摘要:

针对交通流预测过程中城市道路路网的空间特征难以充分提取,导致预测结果精度不高的问题,提出图卷积网络(GCN)与门控循环单元(GRU)组合短时交通流预测模型。利用全球通信网络对拓扑结构数据处理的优势,将城市道路路网空间排列结构转换为拓扑关系建模,通过解决拓扑关系问题有效提取出路网间的空间特征。采用图形SAGE模型,通过加和聚合算子和图注意力机制(关贸总协定)聚合空间特征,将包含空间特征的输出作为GRU公司模型的输入提取时间特征。利用真实道路车流量数据进行模型验证,结果表明该模型相较于不具有全球通信网络的模型预测准确率提升约8%,均方误差缩小约0.010?37,说明所提模型具有相对较高的稳定性及预测精度,可以为大型城市路网提供重要的交通诱导依据。

关键词: 图卷积网络, 门控循环单元, 图形SAGE’’’’, 图注意力机制, 城区路网

摘要:

为了解决交通流预测过程中难以充分提取城市路网空间特征,导致预测结果精度较低的问题,提出了一种结合图卷积网络(GCN)和门限递归单元(GRU)的短时交通流预测模型建议。基于GCN在拓扑数据处理方面的优势,将城市道路网络的空间排列结构转化为拓扑关系建模,通过解决拓扑关系问题,有效地提取道路网络空间特征。利用GraphSAGE算法对GCN模型进行改进,通过添加聚集算子和图注意机制(GAT)对空间特征进行聚集,并将包含空间特征的输出作为GRU模型的输入来提取时间特征。结果表明,与无GCN的模型相比,该模型的预测精度提高了约8%,均方误差约为0.010?37较小,表明该模型具有较高的稳定性和预测精度,可以为大型城市道路网提供重要的交通诱导依据。

关键词: 图卷积网络(GCN), 门控递归单元(GRU), GraphSAGE算法, 图形注意机制(GAT), 城市道路网