计算机应用

作者：李欢欢, 黄添强, 丁雪梅, 罗海峰, 黄丽清

单位：福建师范大学 计算机与网络空间安全学院，福州 350108

关键词：公共交通出行需求预测,图卷积网络,时空数据挖掘,注意力机制,深度学习,智能交通系统

基金：国家自然科学基金资助项目(62072106);福建省自然科学基金资助项目(2022J01188);福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT210051)

满足公众高质量出行需求是智能交通系统（ITS）的主要挑战之一。目前，针对公共交通出行需求预测问题，现有模型大多采用固定结构的图描述出行需求的空间相关性，忽略了出行需求在不同尺度下具有不同的空间依赖关系。针对上述问题，提出一种多尺度时空图卷积网络（MSTGCN）模型。该模型首先从全局尺度和局部尺度构建全局需求相似图和局部需求相似图，这2种图可以捕获公共交通出行需求长期内较为稳定的全局特征和短期内动态变化的局部特征。利用图卷积网络（GCN）提取2种图中的全局空间信息和局部空间信息，并引入注意力机制融合两种空间信息。为了拟合时间序列中潜藏的时间依赖关系，利用门控循环单元（GRU）捕捉公共交通需求的时变特征。采用纽约市出租车订单数据集和自行车订单数据集进行实验，结果表明MSTGCN模型在自行车订单数据集上均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和皮尔逊相关系数（PCC）达2.788 6、1.737 1、0.799 2，在出租车订单数据集上RMSE、MAE、PCC达9.573 4、5.861 2、0.963 1。可见，MSTGCN模型可以有效地挖掘公共交通出行需求的多尺度时空特性，对未来公共交通出行需求进行准确预测。

来源：2024年第7期

《计算机应用》期刊编辑部

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