1.一种基于3D反卷积的出行需求预测方法,其特征在于,包括构建预测模型的步骤:步骤1:构建时空栅格数据,具体如下:C×I×J
将时间间隔t内,所有I×J栅格节点的出行需求表示为张量Xt∈R ,其中C=2表示有需求流入量和流出量两个通道,Xt表示一个时空栅格数据;
步骤2:根据时空栅格数据来构建预测方法的输入;三种时间依赖性的输入不同,分别构建如下:
1)临近依赖性的输入是时空栅格数据的子序列其中,dc表示临近依赖序列的长度;
2)日常依赖性的输入是时空栅格数据的子序列其中lp表示一天时空序列的长度,dp表示日常依赖序列的长度;
3)周期依赖性的输入是时空栅格数据的子序列其中lw表示一周时空序列的长度,dw表示周期依赖序列的长度;
步骤3:使用3D卷积初步提取时空特征;对于三种时间属性,分别连接2个3D卷积层,如下:
1)临近依赖性的3D卷积计算过程如下:其中*表示3D卷积的运算; 是第l个3D卷积的输入,Cl‑1是通(l)
道数;当l=1时,C0=C,I0=I,J0=J和T0=dc;Wc 和 是参数,f是激活函数;
2)日常依赖性的3D卷积计算过程如下:其中*表示3D卷积的运算; 是第l个3D卷积的输入,Cl‑1是通(l)
道数;当l=1时,C0=C,I0=I,J0=J和T0=dp;Wp 和 是参数,f是激活函数;
3)周期依赖性的3D卷积计算过程如下:其中*表示3D卷积的运算; 是第l个3D卷积的输入,Cl‑1是通道数;当l=1时,C0=C,I0=I,J0=J和T0=dw; 和 是参数,f是激活函数;步骤4:使用
3D反卷积来进一步提取空间信息;对于三种时间属性,分别连接2个3D反卷积层,如下:
1)临近依赖性的3D反卷积计算过程如下:其中,表示3D反卷积的运算; C3、C4是通道数,(3) (4)
Wc 、 Wc 和 是参数;将 降维成
2)日常依赖性的3D反卷积计算过程如下:其中,表示3D反卷积的运算; C3、C4是通道数,Wp(3) (4)
、 Wp 和 是参数;将 降维成
3)周期依赖性的3D反卷积计算过程如下:其中,表示3D反卷积的运算; C3、C4是通道数,和 是参数;将 降维成
步骤5:将三个输出 和 融合,提取三个输出不同的贡献程度;融合过程如下:
其中,表示按元素相乘,Wfc,Wfp和Wfw表示可学习的参数,反映对预测目标的三种时间特性影响的程度;
步骤6:激活函数作用于融合结果来得到最终的结果;过程如下:其中,f表示激活函数, 表示最终的模型输出结果。
2.如权利要求1所述的一种基于3D反卷积的出行需求预测方法,其特征在于,所述构建预测模型的步骤,还包括:步骤4.1:对临近依赖性使用残差网络进一步提取空间特征;连接4个残差单元,计算过程如下:
其中, 表示残差映射, 表示第m个残差单元所有参数的集合;
表示第m个残差单元的输入,C4+m‑1表示通道数;
所述步骤5替换为:将三个输出 和 融合,提取三个输出不同的贡献程度;
融合过程如下:
其中,表示按元素相乘,Wfc,Wfp和Wfw表示可学习的参数,反映对预测目标的三种时间特性影响的程度。
3.如权利要求1所述的一种基于3D反卷积的出行需求预测方法,其特征在于,所述构建预测模型的步骤,还包括:步骤4.1:对三种时间属性的3D反卷积输出进行重新校准;如下:
1)对于临近依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Wc表示可学习的参数来量化通道空间特征在空间中的作用程度,从而很好地考虑空间中特征贡献的差异;
2)对于日常依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Wp表示可学习的参数;
3)对于周期依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Ww表示可学习的参数;
所述步骤5替换为:将三个输出Xc、Xp和Xw融合,提取三个输出不同的贡献程度;融合过程如下:
其中,表示按元素相乘,Wfc,Wfp和Wfw表示可学习的参数,反映对预测目标的三种时间特性影响的程度。
4.如权利要求2所述的一种基于3D反卷积的出行需求预测方法,其特征在于,所述构建预测模型的步骤,还包括:步骤4.2:对临近依赖性的残差单元输出进行重新校准,对日常依赖性和周期依赖性的
3D反卷积输出进行重新校准;如下:
1)对于临近依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Wc表示可学习的参数;
2)对于日常依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Wp表示可学习的参数;
3)对于周期依赖性,重新校准过程如下:其中,输入为
表示按元素相乘,Ww表示可学习的参数;
所述步骤5替换为:将三个输出Xc、Xp和Xw融合,提取三个输出不同的贡献程度;融合过程如下:
其中,表示按元素相乘,Wfc,Wfp和Wfw表示可学习的参数,反映对预测目标的三种时间特性影响的程度。