專利名稱：行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)構(gòu)建及更新方法，尤其涉及一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法。
背景技術(shù)：
人員密集場所人員密度預(yù)警系統(tǒng)，是依托安裝在不同地點的視頻設(shè)備，實時采集監(jiān)測區(qū)域的視頻圖像，通過對視頻圖像中反映出的實時人群客流進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，從而實現(xiàn)人員密集場所的人群密度預(yù)警預(yù)測。在實際應(yīng)用中需要一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，使其能夠智能分析設(shè)備輸出的行人交通狀態(tài)實時數(shù)據(jù)，并存儲于數(shù)據(jù)庫中，可以進(jìn)行動態(tài)的查詢和計算，以建立人群不同行人交通狀態(tài)(暢通、漸變異常、 突發(fā)異常、擁堵等)的實時判斷模型，對人群密集場所的人群聚集風(fēng)險達(dá)到較好的監(jiān)測和控制效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，通過積累行人交通數(shù)據(jù)，構(gòu)建長期數(shù)據(jù)規(guī)律與短時行人交通規(guī)律。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，所述行人交通數(shù)據(jù)具有時間刻度和時間尺度，并且包括行人交通歷史數(shù)據(jù)和行人交通實時數(shù)據(jù)，該方法包括步驟Si 獲取至少一個位置多天的行人交通歷史數(shù)據(jù)并存儲；步驟S2 對所述行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行時間刻度校正；步驟S3 篩選同一位置任一天的按時間順序排列的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為橫向時間序列，篩選同一位置特定天的按時間順序排列的同一時間刻度的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為縱向時間序列，基于所述兩序列以構(gòu)建行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；步驟S4 采樣行人交通實時數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；步驟 S5 將預(yù)處理后的行人交通實時數(shù)據(jù)與所述縱向時間序列中的行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對并根據(jù)比對結(jié)果更新縱向時間序列；步驟S6 重復(fù)步驟S4和步驟S5，從而完成行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建與更新。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述行人交通數(shù)據(jù)包括流量、區(qū)域人數(shù)、密度及速度。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述步驟S2 包括以一時間刻度為基準(zhǔn)，以一時間尺度為步長，將同一位置不同天的行人交通歷史數(shù)據(jù)時間刻度對齊。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述時間刻度的基準(zhǔn)為每天00 00 00，所述時間尺度為5分鐘。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述步驟S3 包括篩選長期趨勢相似的連續(xù)多個星期相同日期的行人交通歷史數(shù)據(jù)并作為縱向時間序列。
本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述篩選的連續(xù)多個星期為4-5個星期。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述步驟S3 包括采用聚類分析技術(shù)將同一位置不同日期的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行歸類，并以同類的多個日期組成行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式；如果不同星期的聚類結(jié)果存在差別，則分析多個星期的數(shù)據(jù)，并且采用從眾原則獲得最終的分類結(jié)果。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述步驟S3 包括以年為周期構(gòu)建特殊日期的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；對于系統(tǒng)運行的前期階段，如果尚未獲取有效的特殊日期歷史數(shù)據(jù)，則引用相鄰非工作日的長期發(fā)展模式；其中， 所述特殊日期包括節(jié)日、假日。本發(fā)明所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其中所述步驟S5 包括若行人交通實時數(shù)據(jù)為正常行人交通數(shù)據(jù)，則用實時數(shù)據(jù)更新長期發(fā)展模式，同時剔除原來長期發(fā)展模式當(dāng)中最早的一個數(shù)據(jù)；若行人交通實時數(shù)據(jù)為丟失、錯誤或異常行人交通數(shù)據(jù)，則保持原來的長期發(fā)展模式不變。本發(fā)明通過積累行人交通數(shù)據(jù)，構(gòu)建長期數(shù)據(jù)規(guī)律與短時行人交通規(guī)律，可以建立人群不同行人交通狀態(tài)(暢通、漸變異常、突發(fā)異常、擁堵等)的實時判斷模型，以及預(yù)測各點位未來10分鐘甚至更遠(yuǎn)時間點的行人交通狀態(tài)的預(yù)測預(yù)警模型。


圖1為本發(fā)明行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法流程圖。
具體實施例方式下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，為本發(fā)明行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法流程圖，所述行人交通數(shù)據(jù)具有時間刻度和時間尺度，并且包括行人交通歷史數(shù)據(jù)和行人交通實時數(shù)據(jù)，該方法包括步驟Sl 獲取至少一個位置多天的行人交通歷史數(shù)據(jù)并存儲；步驟S2 對所述行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行時間刻度校正；步驟S3 篩選同一位置任一天的按時間順序排列的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為橫向時間序列，篩選同一位置特定天的按時間順序排列的同一時間刻度的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為縱向時間序列，基于所述兩序列以構(gòu)建行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；步驟S4 采樣行人交通實時數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；步驟S5 將預(yù)處理后的行人交通實時數(shù)據(jù)與所述縱向時間序列中的行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對并根據(jù)比對結(jié)果更新縱向時間序列；步驟S6 重復(fù)步驟S4和步驟S5，從而完成行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建與更新。所述步驟S2還包括篩選同一位置任一天的按時間順序排列的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為橫向時間序列。所述行人交通數(shù)據(jù)包括流量、區(qū)域人數(shù)、密度及速度。所述步驟S2包括以一時間刻度為基準(zhǔn)，以一時間尺度為步長，將同一位置不同天的行人交通歷史數(shù)據(jù)時間刻度對齊。所述時間刻度的基準(zhǔn)為每天00:00:00，所述時間尺度為5分鐘。所述步驟S3包括篩選長期趨勢相似的連續(xù)多個星期相同日期的行人交通歷史數(shù)據(jù)并作為縱向時間序列。所述篩選的連續(xù)多個星期為4-5個星期。所述步驟S5包括若行人交通實時數(shù)據(jù)為正常行人交通數(shù)據(jù)，則用實時數(shù)據(jù)更新長期發(fā)展模式，同時剔除原來長期發(fā)展模式當(dāng)中最早的一個數(shù)據(jù)；若行人交通實時數(shù)據(jù)為丟失、錯誤或異常行人交通數(shù)據(jù)，則保持原來的長期發(fā)展模式不變。本發(fā)明的一實施例為對西單商業(yè)區(qū)各個監(jiān)測位置的行人交通數(shù)據(jù)進(jìn)行積累，構(gòu)建長期數(shù)據(jù)規(guī)律與短時行人交通規(guī)律。根據(jù)時間組織方式不同，本發(fā)明將行人交通數(shù)據(jù)的時間序列分為橫向時間序列與縱向時間序列兩類。其中，橫向時間序列是指按任一天的時間順序排列的數(shù)據(jù)序列；縱向時間序列是指按時間先后順序排列特定天同一時段行人交通數(shù)據(jù)序列。特定空間位置的行人交通數(shù)據(jù)時間序列通常具有長期趨勢性、短期現(xiàn)勢性和隨機波動性三種特性。(1)長期趨勢性，特定區(qū)域一般具有比較穩(wěn)定的社會經(jīng)濟(jì)活動模式，即上班、上學(xué)、購物等活動在時間和空間的分布具有一定的規(guī)律性，導(dǎo)致不同星期同一日期(周一、周二……周日)的行人交通模式具有較強的相似性。本發(fā)明將同一監(jiān)控位置、不同日期的同一參數(shù)數(shù)據(jù)時間序列具有相似性的特點稱為長期趨勢性。(2)短期現(xiàn)勢性，由于行人交通事件等因素的影響，特定區(qū)域的行人規(guī)律短時之內(nèi)可能出現(xiàn)偏離長期趨勢的現(xiàn)象，本發(fā)明將其稱為行人交通時間序列的短期現(xiàn)勢性。( 隨機波動性，除了長期趨勢性、短期現(xiàn)勢性外，行人交通數(shù)據(jù)還存在明顯的隨機波動性，為了消除隨機波動性對行人交通管理決策產(chǎn)生的影響，應(yīng)該將其適當(dāng)進(jìn)行濾波。對于某一日期，如果行人交通數(shù)據(jù)時間序列的發(fā)展過程比較符合長期發(fā)展模式， 則認(rèn)為是一種正常行人交通狀態(tài)，否則，稱為異常行人交通狀態(tài)。正常行人交通狀態(tài)的可預(yù)測性較強，可以對其進(jìn)行預(yù)警，而異常行人交通狀態(tài)的一般難以預(yù)測，只能對其進(jìn)行實時報警。。為了能給行人交通狀態(tài)的判斷提供可靠的信息基礎(chǔ)，本發(fā)明通過分析行人交通數(shù)據(jù)縱向時間序列，設(shè)計數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的離線構(gòu)建與在線更新方法。通過觀察行人交通數(shù)據(jù)可知，同一位置不同天的數(shù)據(jù)時間刻度往往存在差別，導(dǎo)致數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式難以提取。因此，本發(fā)明先對歷史數(shù)據(jù)的時間刻度進(jìn)行校正，即以 00:00:00為基準(zhǔn)，以時間尺度為步長，將同一位置不同天的行人交通歷史數(shù)據(jù)時間刻度人為對齊。例如時間序列00:00:04、00:00:10、00:00:16，按照6s時間尺度進(jìn)行刻度校正以后，成為 00:00:06、00:00:12、00:00:18。對于某一監(jiān)控位置而言，不同星期同一日期的行人交通模式比較相似，據(jù)此，本發(fā)明設(shè)計基于自然日期的長期發(fā)展模式構(gòu)建方法。具體地講，針對任一采樣時間間隔，篩選長期趨勢較為相似的連續(xù)若干星期相同日期的行人交通數(shù)據(jù)，并且將其作為判斷下一星期同一日期的數(shù)據(jù)是否符合長期趨勢的依據(jù)。值得注意的是，行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式是一個相對的概念，不會一成不變， 而是具有一定的季節(jié)演化性。也就是說，對于比較鄰近的星期，行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式比較穩(wěn)定，但是對于時間跨度較大的星期而言，行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式會有較大的差異。因此，構(gòu)建長期發(fā)展模式的星期數(shù)量不能過大，一般采用4-5星期為宜。除了基于自然日期的長期發(fā)展模式構(gòu)建方法，本發(fā)明還針對兩種特殊情形分別設(shè)計長期發(fā)展模式構(gòu)建方法(1)基于聚類分析的長期發(fā)展模式構(gòu)建方法
對于某一監(jiān)控位置，如果同一星期某些日期的數(shù)據(jù)變化趨勢相似，則可將其視為同一自然日期，以便減小長期發(fā)展模式的季節(jié)演化性。具體地講，采用聚類分析技術(shù)將同一監(jiān)控位置不同日期的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行歸類，并以同類的若干日期組成行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式。如果不同星期的聚類結(jié)果存在差別，則需分析多個星期的數(shù)據(jù)，并且采用從眾原則獲得最終的分類結(jié)果。聚類分析的核心內(nèi)容是計算不同變量之間的“距離”，本發(fā)明采用歐氏距離作為同一星期不同日期行人交通數(shù)據(jù)時間序列之間“距離”的測度，具體如式(4-1)所示。R(x, y)=德(x,—y,)2(4-1)式中R(x，y)——兩個變量之間的歐氏距離；(x, y)——同一星期2個不同日期的行人交通數(shù)據(jù)時間序列；ρ——樣本數(shù)量。(2)基于特殊日期的長期發(fā)展模式構(gòu)建方法對于某些特殊日期，例如重要的節(jié)日、假日等，由于此時的行人交通模式較為特殊，利用自然日期或聚類分析可能難以構(gòu)建合理的長期發(fā)展模式，因此，本發(fā)明以年為周期構(gòu)建特殊日期的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式。對于系統(tǒng)運行的前期階段，如果尚未獲取有效的特殊日期歷史數(shù)據(jù)，可以引用相鄰非工作日(周六、周日)的長期發(fā)展模式。隨著縱向時間的推移，當(dāng)產(chǎn)生新的實測數(shù)據(jù)時，為了保持行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的時效性，需要對其進(jìn)行實時更新。本發(fā)明根據(jù)各個采樣時間間隔數(shù)據(jù)所屬的質(zhì)量類別，采用不同的方式對行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式進(jìn)行更新，具體方法如下(1)如果某個采樣時間間隔的實測數(shù)據(jù)為丟失、錯誤或異常行人交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，則應(yīng)保持原來的長期發(fā)展模式不變；(2)如果某個采樣時間間隔的實測數(shù)據(jù)為正常行人交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，則用實測數(shù)據(jù)更新長期發(fā)展模式，同時剔除原來長期發(fā)展模式當(dāng)中最早的一個數(shù)據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非局限本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所做的等同結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，所述行人交通數(shù)據(jù)具有時間刻度和時間尺度，并且包括行人交通歷史數(shù)據(jù)和行人交通實時數(shù)據(jù)，其特征在于，該方法包括步驟Si 獲取至少一個位置多天的行人交通歷史數(shù)據(jù)并存儲；步驟S2 對所述行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行時間刻度校正；步驟S3 篩選同一位置任一天的按時間順序排列的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為橫向時間序列，篩選同一位置特定天的按時間順序排列的同一時間刻度的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為縱向時間序列，基于所述兩序列以構(gòu)建行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；步驟S4 采樣行人交通實時數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；步驟S5 將預(yù)處理后的行人交通實時數(shù)據(jù)與所述縱向時間序列中的行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對并根據(jù)比對結(jié)果更新縱向時間序列；步驟S6 重復(fù)步驟S4和步驟S5，從而完成行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建與更新。
2.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述行人交通數(shù)據(jù)包括流量、區(qū)域人數(shù)、密度及速度。
3.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述步驟S2包括以一時間刻度為基準(zhǔn)，以一時間尺度為步長，將同一位置不同天的行人交通歷史數(shù)據(jù)時間刻度對齊。
4.如權(quán)利要求3所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述時間刻度的基準(zhǔn)為每天00 00 00，所述時間尺度為5分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述步驟S3包括篩選長期趨勢相似的連續(xù)多個星期相同日期的行人交通歷史數(shù)據(jù)并作為縱向時間序列。
6.如權(quán)利要求5所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述篩選的連續(xù)多個星期為4-5個星期。
7.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述步驟S3包括采用聚類分析技術(shù)將同一位置不同日期的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行歸類，并以同類的多個日期組成行人交通數(shù)據(jù)的長期發(fā)展模式；如果不同星期的聚類結(jié)果存在差別，則分析多個星期的數(shù)據(jù)，并且采用從眾原則獲得最終的分類結(jié)果。
8.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述步驟S3包括以年為周期構(gòu)建的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；對于系統(tǒng)運行的前期階段，如果尚未獲取有效的特殊日期歷史數(shù)據(jù)，則引用相鄰非工作日的長期發(fā)展模式；其中， 所述特殊日期包括節(jié)日、假日。
9.如權(quán)利要求1所述的行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其特征在于， 所述步驟S5包括若行人交通實時數(shù)據(jù)為正常行人交通數(shù)據(jù)，則用實時數(shù)據(jù)更新長期發(fā)展模式，同時剔除原來長期發(fā)展模式當(dāng)中最早的一個數(shù)據(jù)；若行人交通實時數(shù)據(jù)為丟失、錯誤或異常行人交通數(shù)據(jù)，則保持原來的長期發(fā)展模式不變。
全文摘要
本發(fā)明為一種行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式的構(gòu)建及更新方法，其步驟包括獲取至少一個位置多天的行人交通歷史數(shù)據(jù)并存儲；對所述行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行時間刻度校正；篩選同一位置任一天的按時間順序排列的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為橫向時間序列，篩選同一位置特定天的按時間順序排列的同一時間刻度的行人交通歷史數(shù)據(jù)序列并作為縱向時間序列，基于所述兩序列以構(gòu)建行人交通數(shù)據(jù)長期發(fā)展模式；采樣行人交通實時數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的行人交通實時數(shù)據(jù)與所述縱向時間序列中的行人交通歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對并根據(jù)比對結(jié)果更新縱向時間序列。通過本發(fā)明可以構(gòu)建長期數(shù)據(jù)規(guī)律與短時行人交通規(guī)律。
文檔編號G06F17/30GK102201000SQ20111010907
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者倪慧薈, 劉曉琴, 姚曉暉, 龐雷, 李偉, 李鳳, 李明濤, 沈達(dá), 王堯, 胡成 申請人:北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所