1.一种基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、数据采集:从外部接口接入路网各交叉口的智能卡口检测数据,包括设备编号、车辆检测时刻、车牌号码;同时对路网静态信息进行采集,包括路网拓扑结构、路段长度及车道编号、交叉口进口道车道转向编号;
S2、数据预处理:包括数据质量检验以及车辆行驶轨迹分析,通过对采集的智能卡口原始检测数据进行数据质量检验,得到有效且完整的卡口检测数据;由卡口检测数据生成车辆行驶轨迹序列T;
S3、可视化分析:在路段拥堵等级分析及可视化结果已知的前提下,基于步骤S2获得的车辆行驶轨迹序列T对路网交通运行情况进行可视化描述性分析,具体为:生成过车轨迹-路段匹配情况,进而统计路段过车量并在电子地图上叠加路段过车量显示图层,进而进行路网拥堵态势的基础描述性分析;步骤S3具体包括以下步骤:S31、根据已知的路段拥堵等级分析结果,选取某一拥堵路段为分析对象,根据路段上下游交叉口编号以及分析时段,从各车辆的行驶轨迹序列库内筛选出分析时段内该路段的上游、下游交叉口均检测到过车记录的车辆;
S32、根据步骤S31所得的分析路段过车筛选结果,对路段在分析时段内的过车数进行统计,并生成分析路段过车集合V;提取集合V的各元素车辆在驶入该路段前的行车轨迹子序列T’,根据路网拓扑关系,将其过车轨迹匹配至分析路段的上游路段;并依此逐级向上游关联区域内的路段进行匹配;
S33、根据步骤S32所得的过车轨迹-路段匹配情况,进行路段车辆通行数据的空间汇集,对车辆在分析路段的上游关联区域的路段分布情况进行统计;基于可视化展示技术,在电子地图的底图上叠加路段过车量显示图层;
S34、基于步骤S33生成的数据可视化视图并通过交互操作,进行路网拥堵态势的基础描述性分析,即通过叠加过车辆显示图层从电子地图视图中直观查看拥堵路段在最近的分析时段内的关联区域范围以及车辆在关联区域内的空间分布情况;
S4、路网拥堵分析:基于步骤S3的可视化视图以及基础描述性分析结论,通过交互操作实现对路网拥堵以及交通运行态势的分析,分析内容包括拥堵成因、路网拥堵时空特性、道路分流模式以及路网管控措施。
2.如权利要求1所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于,步骤S2具体包括以下步骤:S21、数据质量检验:对采集的智能卡口原始检测数据进行数据有效性、完整性的检验,删除错误、字段缺失数据记录;
S22、车辆行驶轨迹分析:从卡口检测数据中提取号牌号码、检测时间、交叉口编号、车道编号字段数据,生成车辆过车检测矩阵P;按时间升序排列矩阵P,生成车辆行驶轨迹序列T。
3.如权利要求1所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于:步骤S33中,路段过车量显示图层以线条宽度描述路段过车数量,以线条色彩区分路段等级,其中线条宽度与过车数量成正比,路段等级指路段距离目标分析路段的层级。
4.如权利要求1所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于:步骤S34中,交互操作通过地图元素选择工具刷实现,以工具刷选择拥堵路段,查看相关可视化描述性结论。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于,步骤S4具体包括以下步骤:S41、拥堵成因分析:在叠加有路段拥堵等级图层的电子地图界面,选择拥堵路段,查看路段当前时段内的交通流量以及步骤S3所述的可视化视图,根据上游关联区域内路段车辆分布情况分析拥堵路段的车辆来源;
S42、路网拥堵时空特性分析:基于可视化视图对常发拥堵点及常发拥堵点关联区域进行描述性分析;
S43、道路分流模式分析:基于可视化视图对路段的车辆分流情况进行描述性分析;具体地,基于目标路段的历史过车信息,构建过车在驶出目标路段后的轨迹序列Td;根据过车在驶出目标路段后的轨迹序列Td对目标路段过车在其下游路段的分布进行可视化描述分析,直观查看下游各流向路段车辆比例,对目标路段的车辆分流模式以及路网车辆的驾驶行为进行描述性分析。
6.如权利要求5所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于:步骤S42中,具体地,常发拥堵点分析:基于历史的路网交通状态判别数据,可视化交互界面以动态拥堵热力图显示空间范围内的拥堵时间波动特性以及拥堵的空间传播特性,直观分析常发性拥堵区域;对路段的拥堵等级进行时间维度统计,地图标示拥堵状态时长超过阈值的路段,直观分析常发拥堵路段;
常发拥堵点关联区域分析:基于常发性拥堵的历史过车记录以及相应车辆的行驶轨迹序列,以步骤S3所述的可视化分析方法对其上游关联区域进行描述性分析,通过叠加过车量显示图层,直观分析常发拥堵点关联区域内的过车路段。
7.如权利要求5所述的基于数据可视化的城市路网拥堵特性描述分析方法,其特征在于,步骤S4还包括以下步骤:S44、路网管控措施分析:根据步骤S41、步骤S42、步骤S43的可视化分析结果,对信号控制策略、交通诱导策略进行分析;具体为:信号控制策略:采用主动式控制,即在常发拥堵路段的上游进行交通流的主动控制,从拥堵源头出发,提前限流;基于实时的拥堵监测以及成因分析可视化结论,分析需实施主动式信号控制策略的交叉口;
交通诱导策略为:在常发拥堵点的上游关联路段以及关联区域实施路径诱导,向实施诱导区域的过车提供避开常发拥堵区域的路线;具体为,基于常发拥堵点上游关联区域内的车辆空间分布量以及所处路段级别,对拥堵来源路段实施诱导策略;根据常发拥堵路段分流模式对诱导路径进行描述性分析。