深度时空残差网络预测城市人群流动

需积分: 0 1 下载量 157 浏览量 更新于2024-08-05 收藏 2.38MB PDF 举报
"这篇论文是'深度时空残差网络用于城市范围内的客流预测',由Zhang等人在AAAI 2017会议上发表。它介绍了一种名为ST-ResNet的深度学习方法,用于预测城市的区域间客流流入和流出,以支持交通管理和公共安全。该方法针对复杂因素如地区间交通、事件和天气对客流的影响,设计了一个端到端的ST-ResNet结构。" 正文: 在现代城市环境中,准确预测客流流量对于交通管理以及公共安全具有重要意义。然而,由于客流受多种复杂因素(如跨区域交通动态、社会活动和天气变化)的影响,这一任务极具挑战性。Zhang等人的研究工作提出了一个创新的解决方案——ST-ResNet(深度时空残差网络),这是一种专为处理时空数据特性设计的深度学习模型。 ST-ResNet的核心是利用了残差神经网络(Residual Neural Network)框架来捕捉时空数据中的关键属性。残差网络在图像识别领域已经证明了其在解决深层网络梯度消失问题上的优势,通过短接路径使得信息可以直接传递,有助于训练更深的网络结构。在ST-ResNet中,这种框架被用来模拟客流流量的时间连续性、周期性和趋势性。 时间连续性是客流流量的一个基本特征,ST-FlowNet通过残差卷积单元来捕捉这一特性,这使得模型能够学习到随着时间推移的流量变化模式。周期性体现在人们日常活动的规律性,例如工作日与周末的流量差异,早晚高峰时段的流量变化等。ST-ResNet通过专门设计的分支来捕捉这些周期性的模式,增强了预测的准确性。 趋势性则反映了长期的流量变化,可能由城市发展、新设施的建设和公众行为模式的改变引起。ST-ResNet的残差网络结构使得模型能够学习到并预测这些长期的演变趋势。 此外,ST-ResNet作为一个端到端的系统,能够同时预测城市中所有区域的流入和流出流量,这在实际应用中非常实用,因为交通流量往往是相互关联的,一个区域的流量变化会影响到其他区域。通过整合空间依赖性,ST-ResNet可以更全面地理解和预测城市交通的整体动态。 论文“ST-ResNet-AAAI17-Zhang1”提出的ST-ResNet模型为复杂的城市客流预测提供了一个强大而有效的工具,它融合了深度学习和时空数据的特性,有望改善交通管理和公共服务的效率。这一方法对于理解和预测大规模城市系统的复杂动态具有深远的理论与实践意义。