GRU模型交通量预测实例及代码

时间: 2023-06-25 14:02:03 浏览: 80
以下是使用GRU模型进行交通量预测的示例代码。本示例使用的是Python和Keras库。 首先,导入所需的库: ```python import pandas as pd import numpy as np from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, GRU from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler import matplotlib.pyplot as plt ``` 接着,读取并处理数据,将其转换为适合输入模型的形式: ```python # 读取数据 data = pd.read_csv('traffic_volume.csv') # 将时间列转换为日期时间格式 data['date_time'] = pd.to_datetime(data['date_time']) # 将日期时间列设置为索引 data.set_index('date_time', inplace=True) # 只保留流量列 data = data[['traffic_volume']] # 将数据划分为训练集和测试集 train_size = int(len(data) * 0.7) train = data.iloc[:train_size, :] test = data.iloc[train_size:, :] # 对训练集和测试集进行缩放 scaler = MinMaxScaler() train_scaled = scaler.fit_transform(train) test_scaled = scaler.transform(test) # 将数据转换为3D数组(样本数,时间步数,特征数) def create_dataset(X, y, time_steps=1): Xs, ys = [], [] for i in range(len(X) - time_steps): Xs.append(X[i:i + time_steps]) ys.append(y[i + time_steps]) return np.array(Xs), np.array(ys) time_steps = 24 X_train, y_train = create_dataset(train_scaled, train_scaled[:, 0], time_steps) X_test, y_test = create_dataset(test_scaled, test_scaled[:, 0], time_steps) ``` 然后,创建GRU模型并进行训练: ```python model = Sequential() model.add(GRU(64, input_shape=(X_train.shape[1], X_train.shape[2]))) model.add(Dense(1)) model.compile(loss='mse', optimizer='adam') history = model.fit( X_train, y_train, epochs=50, batch_size=16, validation_split=0.1, verbose=1, shuffle=False ) ``` 最后,使用测试集进行预测,并将结果可视化: ```python y_pred = model.predict(X_test) # 反向缩放预测值和实际值 y_pred_inv = scaler.inverse_transform(y_pred) y_test_inv = scaler.inverse_transform(y_test.reshape(-1, 1)) # 绘制预测结果和实际值的图表 plt.plot(y_test_inv, label='Actual') plt.plot(y_pred_inv, label='Predicted') plt.xlabel('Time') plt.ylabel('Traffic Volume') plt.legend() plt.show() ``` 完整代码如下所示: ```python import pandas as pd import numpy as np from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, GRU from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_csv('traffic_volume.csv') # 将时间列转换为日期时间格式 data['date_time'] = pd.to_datetime(data['date_time']) # 将日期时间列设置为索引 data.set_index('date_time', inplace=True) # 只保留流量列 data = data[['traffic_volume']] # 将数据划分为训练集和测试集 train_size = int(len(data) * 0.7) train = data.iloc[:train_size, :] test = data.iloc[train_size:, :] # 对训练集和测试集进行缩放 scaler = MinMaxScaler() train_scaled = scaler.fit_transform(train) test_scaled = scaler.transform(test) # 将数据转换为3D数组(样本数,时间步数,特征数) def create_dataset(X, y, time_steps=1): Xs, ys = [], [] for i in range(len(X) - time_steps): Xs.append(X[i:i + time_steps]) ys.append(y[i + time_steps]) return np.array(Xs), np.array(ys) time_steps = 24 X_train, y_train = create_dataset(train_scaled, train_scaled[:, 0], time_steps) X_test, y_test = create_dataset(test_scaled, test_scaled[:, 0], time_steps) # 创建GRU模型并进行训练 model = Sequential() model.add(GRU(64, input_shape=(X_train.shape[1], X_train.shape[2]))) model.add(Dense(1)) model.compile(loss='mse', optimizer='adam') history = model.fit( X_train, y_train, epochs=50, batch_size=16, validation_split=0.1, verbose=1, shuffle=False ) # 使用测试集进行预测,并将结果可视化 y_pred = model.predict(X_test) # 反向缩放预测值和实际值 y_pred_inv = scaler.inverse_transform(y_pred) y_test_inv = scaler.inverse_transform(y_test.reshape(-1, 1)) # 绘制预测结果和实际值的图表 plt.plot(y_test_inv, label='Actual') plt.plot(y_pred_inv, label='Predicted') plt.xlabel('Time') plt.ylabel('Traffic Volume') plt.legend() plt.show() ```
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