一种空驶出租汽车空间分布评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种空驶出租汽车空间分布评估方法及系统，该方法包括以下步骤：（1）获取包含车辆载客信息的稀疏的车辆轨迹数据以及路网数据并进行预处理；（2）构建路网拓扑关系并对轨迹数据进行地图匹配；（3）基于稀疏的车辆轨迹数据，利用最短路径算法恢复精细车辆轨迹信息，包括途经节点及时间；（4）面向具体应用确定时空分析单元，计算在相应时空窗口下空驶车辆数量，基于此评估区域空驶车辆空间分布。该方法及系统有利于提高空驶出租汽车空间分布评估的准确性。评估的准确性。评估的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种空驶出租汽车空间分布评估方法及系统


[0001]本专利技术属于空间信息
，具体涉及一种空驶出租汽车空间分布评估方法及系统。

技术介绍

[0002]巡游车和网约车是城市出租汽车的两个主要组成部分，也是城市居民的关键出行方式。通过车辆协同调度，能够提高出租汽车的整体运能，从而提升人群流动效率，降低单位运能能耗和污染物排放，进而提高企业运营收益，具有显著的社会与经济效益。评估短时间内、局部区域车辆的空驶情况是开展车辆协同调度时的关键指标。
[0003]目前对于区域可调度车辆的潜力的评估方法主要基于轨迹数据计算，主要有以下两种：其一是基于区域运营车辆流入与流出量等提取运营车辆的非热点区域，基于供需平衡的调度策略使不同环境下出租车运力与客流量基本一致且调度成本最低；其二是通过强化学习等算法对运营车辆的运营状态与轨迹进行仿真与模拟实现位置预测，并依据预测结果，考虑车辆空载和距离情况设计调度算法。
[0004]现有技术存在的缺点主要有以下方面：首先，基于区域运行车辆流入流出构建的方法中，现有研究目标时间段范围较大(例如早高峰、工作、晚高峰时段)，不适用于时间精度较高的应用场景，而且当目标时段精细化时，稀疏的轨迹数据会直接影响算法结果的有效性；其次，智能算法适用于特定的应用场景且计算效率较低，不具有较好的迁移效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种空驶出租汽车空间分布评估方法及系统，该方法及系统有利于提高空驶出租汽车空间分布评估的准确性
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：1.一种空驶出租汽车空间分布评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007](1)获取包含车辆载客信息的稀疏的车辆轨迹数据以及路网数据并进行预处理；
[0008](2)构建路网拓扑关系并对轨迹数据进行地图匹配；
[0009](3)基于稀疏的车辆轨迹数据，利用最短路径算法恢复精细车辆轨迹信息，包括途经节点及时间；
[0010](4)面向具体应用确定时空分析单元，计算在相应时空窗口下空驶车辆数量，基于此评估区域空驶车辆空间分布。
[0011]进一步地，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
[0012](101)获取包含车辆载客信息的车辆轨迹数据；
[0013](102)剔除数据中的异常值，包括数值为空以及位于目标区域空间范围之外的记录；
[0014](103)对轨迹数据进行排序：将车辆ID相同的数据进行归集，并按照时间顺序进行排列；
[0015](104)获取目标区域路网数据，并剔除包括人行道、步行街的车辆无法行驶的道路数据。
[0016]进一步地，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
[0017](201)对路网进行拓扑关系修正：建立交通路网的连通规则，检测并修正路网拓扑错误，保证道路两端节点与其他道路节点连接；
[0018](202)构建道路网络模型：以道路交叉节点为点，两节点间的距离为边的权重，建立道路弧段
‑
节点网络模型；
[0019](203)计算轨迹数据匹配路段：将轨迹位置记录与路网数据按照最邻近原则进行匹配，确定各轨迹点所在路段编号；
[0020](204)确定轨迹数据地图匹配位置：将轨迹点与匹配路段最邻近距离所对应的位置点作为地图匹配位置。
[0021]进一步地，所述步骤(2)中，以道路交叉节点作为交汇点，两道路交叉点间线要素作为边，其权重为该线要素的长度，建立道路弧段
‑
节点网络模型；
[0022]将出租汽车轨迹数据记录p
n
表示为由位置(x
n
，y
n
)、时间t
n
、状态s
n
组成的四元组：
[0023]p
n
＝(x
n
，y
n
，t
n
，s
n
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0024]相应的出租汽车原始轨迹数据T表示为集合：
[0025]T＝[p1，p2，p3，...，p
n
]ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0026]车辆轨迹恢复旨在根据路网恢复相临轨迹点之间途经的位置、时间和状态信息，由p
n
‑1、p
n
组成的轨迹分段Seg
n
：
[0027]Seg
n
＝[p
n
‑1，p
n
]ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0028]基于最短投影距离法对浮动车轨迹数据进行地图匹配与轨迹数据位置校正；以出租汽车轨迹点为圆心，设定阈值为半径建立目标搜索范围，将目标搜索范围内路网线要素作为候选匹配道路，以此计算车辆轨迹点到各候选匹配道路的投影距离，选择投影距离最小的路段作为匹配道路，并将所述匹配道路上轨迹投影点作为校正点，将该车辆轨迹点位置更新为校正点位置，将道路唯一编号作为新属性赋值给轨迹点。
[0029]进一步地，所述步骤(3)中，对于每对相临的原始车辆轨迹记录，按如下方法恢复精细车辆轨迹信息：
[0030](301)将道路节点与车辆轨迹点融合；将轨迹数据的地图匹配位置，作为所在路段的新的节点，对原有路段进行打断，并将该节点与相邻节点的距离作为权重，更新道路网络模型；
[0031](302)通过最短路径算法计算相临车辆轨迹点之间的最短路径；
[0032](303)计算相临车辆轨迹点之间途经节点及时间；以相临车辆轨迹点之间的最短路径中的节点对车辆轨迹空间数据进行精细化恢复，在此基础上，根据每个节点距离前后两个轨迹记录点的路径距离评估途经时间；
[0033](304)将评估的途经节点和时间信息与原始轨迹数据按时间顺序进行融合进行合并，形成完整的高精度车辆轨迹数据。
[0034]进一步地，对于轨迹分段Seg
n
，以p
n
‑1为起点，p
n
为终点，计算两点间最短路径，得到该轨迹点对间最短路径，将最短路径中道路节点作为轨迹恢复点
[0035][0036]其中，分别为坐标，为该点此刻运营状态，其计算方式如下：
[0037][0038]为该点在该位置瞬时时刻，假设每一轨迹分段Seg
n
间车辆为匀速运动，根据距离起始点p
n
‑1的距离占总路径长度的比例，计算轨迹恢复点定位时间，具体计算方式如下：
[0039][0040]其中，∑DIS为Segn最短路径结果的路径总长度，为p
n
‑1至部分路径的长度；
[0041]对于轨迹恢复点将其依次添加至Seg
n
两点间，得到恢复后轨迹集合
[0042][0043]进一步地，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
[0044](1)确定时间分析单元；
[0045](2)确定空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空驶出租汽车空间分布评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取包含车辆载客信息的稀疏的车辆轨迹数据以及路网数据并进行预处理；(2)构建路网拓扑关系并对轨迹数据进行地图匹配；(3)基于稀疏的车辆轨迹数据，利用最短路径算法恢复精细车辆轨迹信息，包括途经节点及时间；(4)面向具体应用确定时空分析单元，计算在相应时空窗口下空驶车辆数量，基于此评估区域空驶车辆空间分布。2.根据权利要求1所述的一种空驶出租汽车空间分布评估方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：(101)获取包含车辆载客信息的车辆轨迹数据；(102)剔除数据中的异常值，包括数值为空以及位于目标区域空间范围之外的记录；(103)对轨迹数据进行排序：将车辆ID相同的数据进行归集，并按照时间顺序进行排列；(104)获取目标区域路网数据，并剔除包括人行道、步行街的车辆无法行驶的道路数据。3.根据权利要求1所述的一种空驶出租汽车空间分布评估方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：(201)对路网进行拓扑关系修正：建立交通路网的连通规则，检测并修正路网拓扑错误，保证道路两端节点其他道路节点连接；(202)构建道路网络模型：以道路交叉节点为点，两节点间的距离为边的权重，建立道路弧段
‑
节点网络模型；(203)计算轨迹数据匹配路段：将轨迹位置记录与路网数据按照最邻近原则进行匹配，确定各轨迹点所在路段编号；(204)确定轨迹数据地图匹配位置：将轨迹点与匹配路段最邻近距离所对应的位置点作为地图匹配位置。4.根据权利要求3所述的一种空驶出租汽车空间分布评估方法，其特征在于，所述步骤(2)中，以道路交叉节点作为交汇点，两道路交叉点间线要素作为边，其权重为该线要素的长度，建立道路弧段
‑
节点网络模型；将出租汽车轨迹数据记录p
n
表示为由位置(x
n
,y
n
)、时间t
n
、状态s
n
组成的四元组：p
n
＝(x
n
,y
n
,t
n
,s
n
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)相应的出租汽车原始轨迹数据T表示为集合：T＝[p1,p2,p3,...,p
n
]
ꢀꢀꢀꢀ
(2)将车辆轨迹点与路网节点融合，将目标轨迹点所在道路与轨迹点位置打断，将轨迹点与该点相临道路节点作为点，将轨迹点与相临道路节点的距离作为权重，添加至道路网络模型中；车辆轨迹恢复旨在根据路网恢复相临轨迹点之间途经的位置、时间和状态信息，由p
n
‑1、p
n
组成的轨迹分段Seg
n
：Seg
n
＝[p
n
‑1,p
n
]
ꢀꢀꢀꢀ
(3)基于最短投影距离法对浮动车轨迹数据进行地图...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志远，姚伟，王鹏洲，吴升，方莉娜，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：