哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘要...................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................... I I 目录................................................................................................................... IV 第1章绪论 .. (1)
1.1课题背景及研究目的和意义 (1)
1.1.1现阶段交通状况概述 (1)
1.1.2 我国交通存在的问题及影响 (2)
1.2 国内外研究现状 (5)
1.2.1 智能交通系统发展的概述 (5)
1.2.2 数据聚类分析 (7)
1.2.3 交通拥堵程度评定规则 (8)
1.3 主要研究工作 (9)
1.4 论文结构与安排 (11)
第2章数据预处理 (12)
2.1 引言 (12)
2.2 时空数据分析 (12)
2.2.1 时空数据 (12)
2.2.2 分析时空数据的方法 (14)
2.3 出租车GPS数据集介绍 (14)
2.4 GPS数据集去噪 (16)
2.4.1 车辆GPS数据噪声分析 (16)
2.4.2 GPS数据去噪依据 (17)
2.4.3 出租车GPS数据清理 (19)
2.5 数据时间片分割 (20)
2.6 本章小结 (20)
第3章基于距离的聚类算法发现交通拥堵区域 (21)
3.1 引言 (21)
3.2 基于K-means算法的时间片数据集聚类 (21)
3.2.1 K-means算法原理 (21)
3.2.2 时间片数据基于优化K-means算法聚类 (22)
3.3 基于DBSCAN算法的时间片数据集聚类 (25)
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3.3.2 时间片数据基于DBSCAN算法聚类 (27)
3.4 判定交通拥堵区域 (29)
3.4.1 交通状态判定依据 (29)
3.4.2 发现交通拥堵区域 (30)
3.5 本章小结 (31)
第4章基于马尔可夫链模型的交通拥堵区域预测 (32)
4.1 引言 (32)
4.2 马尔可夫链（DTMC）原理 (32)
4.3 Markov链预测区域状态模型 (34)
4.4 预测交通拥堵区域 (36)
4.4.1 道路交通情况短期预测 (36)
4.4.2 道路交通情况长期预测 (37)
4.5 本章小结 (38)
第5章实验结果及分析 (39)
5.1 引言 (39)
5.2 时间片基于密度聚类实验结果及对比 (39)
5.2.1 K-means聚类算法与DBSCAN聚类实验结果 (39)
5.2.2 两种算法的实验结果对比分析 (42)
5.3 交通拥堵区域的发现 (44)
5.4 基于马尔可夫模型预测交通拥堵区域实验结果 (45)
5.5 本章小结 (47)
结论 (48)
参考文献 (49)
攻读学位期间发表的学术论文 (52)
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (53)
致谢 (54)
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第1章绪论
1.1课题背景及研究目的和意义
1.1.1现阶段交通状况概述
自2010年金融危机过后，全球汽车市场连续4年间一直不断扩大，直至2013年，全球机动车总数达到8,500万辆[1]。其中，随中国（全球第一大汽车市场）和美国（全球第二大市场）的汽车销量强劲增势，抵消了欧洲机动车销量的下滑部分，中国与美国两大汽车市场推动了全球汽车市场，使得全球汽车市场共增加了数量高达350万的机动车辆。现阶段，伴随着科技的快速发展，全球的经济发展形势蒸蒸日上，在中美市场持续扩大以及欧洲市场回暖的大好形势下，预计在2015年全球汽车市场将持续扩大[2]。然而，车辆数量势如破竹的涨势必定给交通带来无限压力，现有的交通条件可能即将不能满足现有车辆的需求，即加重交通拥堵问题。
现阶段，交通拥堵问题正由上下班高峰期到全天全时段扩张，并由大城市向中、小城市延展。根据美国各州相关部门统计，美国公民若开车上下班，则他们一年内就会因为交通堵塞而在路上浪费大约46个小时，且这仅仅是在上下班交通高峰期间的时间浪费统计。更为严重的是，交通拥堵这一问题使美国每年大约亏损630亿美元[3]。澳大利亚的一些主要城市在高峰时段的交通通常非常拥挤，如墨尔本、悉尼、布里斯班、珀斯，为驾驶者带来相当大的延迟。GPS导航、摄像头和在线资源正日益融入澳大利亚人们的生活，它们逐渐被用来监控和保护交通条件。
在英国，交通部门根据1963年城镇的交通报告所制定的政策，已确认部分城市道路网交通拥堵的必然性。现在所能采取的措施是，建设新的公路，扩大已有的公共交通。但是英国即使完成这些补救措施，交通拥堵问题有可能仍然未得到完全解决。若对车辆生产、购买、出行均没有刻意限制的情况下，会有更多的车辆试图进入交通系统，或许那时城市将不能承受如此大规模的机动车辆。英国运输部认为变得越来越严重拥堵的交通问题非常严重，英国相关部门估计治理交通拥堵可能会造成每年22亿英镑的经济损失，而且这种情况有可能会一直持续，道路变得如此拥挤可能将英国的经济遭受到前所未有的强烈威胁。2006年年底英国公布了一个关于未来英国的交通基础设施的报告，报告指出英国运输研究部门正在努力着手采取行动以改善公路和铁路道路网络以保证持续发展的生产力。
据《时代》杂志所言，巴西圣保罗州保留着世界上最严重的交通堵塞的记录。
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