中大新聞網(wǎng)訊（通訊員漆婷婷）中山大學(xué)智能工程學(xué)院何兆成、余志教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期深耕交通系統(tǒng)信息物理模型理論研究。近日，團(tuán)隊(duì)理論研究取得重大突破，在Nature雜志子刊Scientific Data發(fā)表2篇研究論文，并開(kāi)放了全息交通流數(shù)據(jù)集與個(gè)體出行生成數(shù)據(jù)集。兩個(gè)數(shù)據(jù)集描述了交通系統(tǒng)不同粒度、不同維度的信息，有助于形成對(duì)交通系統(tǒng)從宏觀(guān)狀態(tài)到微觀(guān)活動(dòng)的完備認(rèn)知，對(duì)推動(dòng)交通理論研究的發(fā)展與革新具有重要意義。
全息交通流數(shù)據(jù)與VSensor虛擬交通流測(cè)量平臺(tái)
何兆成、余志教授團(tuán)隊(duì)于2023年1月在Scientific Data上在線(xiàn)發(fā)表了題為“City-scale holographic traffic flow data based on vehicular trajectory resampling”的研究論文。此次發(fā)表的是該團(tuán)隊(duì)利用時(shí)空稀疏的個(gè)體車(chē)輛標(biāo)簽檢測(cè)信息，在去除個(gè)人隱私信息條件下，重構(gòu)得到的首個(gè)城市級(jí)車(chē)輛出行連續(xù)軌跡數(shù)據(jù)集。
得益于宣城公安智慧警務(wù)賦能技術(shù)研發(fā)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究工作的支持，該聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室為團(tuán)隊(duì)所在的廣東省智能交通（ITS）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與宣城市公安局合作建立，在對(duì)電警卡口過(guò)車(chē)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊、匯聚的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)完備性觀(guān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了個(gè)體全部移動(dòng)行為（移動(dòng)-駐留）的描述，并利用車(chē)輛出行軌跡重構(gòu)技術(shù)獲得了個(gè)體連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡，重現(xiàn)了城市規(guī)模交通流的連續(xù)演變。由于出行軌跡的包含該城市全部車(chē)輛全時(shí)、全域、全量的連續(xù)軌跡，故稱(chēng)為全息交通流數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)集的全息特性，可以不依賴(lài)估計(jì)信息而開(kāi)展城市級(jí)長(zhǎng)周期的群體與個(gè)體出行特征的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。因此，該數(shù)據(jù)集的開(kāi)放對(duì)于智能交通在數(shù)據(jù)融合、出行模式發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)器最優(yōu)布局等多個(gè)研究方向上提供有力的支持。
圖1. 全息交通流數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的出行特征
基于交通流運(yùn)動(dòng)的重構(gòu)結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)采用重采樣的方式開(kāi)放共享全市連續(xù)30天的交通數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括市內(nèi)所有路段連續(xù)30天內(nèi)的流量與平均車(chē)速數(shù)據(jù)（統(tǒng)計(jì)間隔5分鐘），以及500輛運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的浮動(dòng)車(chē)軌跡數(shù)據(jù)（采樣間隔10秒）。除了以上靜態(tài)數(shù)據(jù)集外，為了最大程度發(fā)揮全息交通流數(shù)據(jù)的價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地采用在線(xiàn)交互方式，通過(guò)虛擬檢測(cè)技術(shù)為使用者提供任意時(shí)空位置的交通流檢測(cè)結(jié)果，既提高數(shù)據(jù)使用的靈活度，也避免了直接公開(kāi)個(gè)體軌跡導(dǎo)致的隱私泄露。用戶(hù)目前可通過(guò)OpenITS網(wǎng)站的VSensor開(kāi)放平臺(tái)，及figshare平臺(tái)免費(fèi)使用該數(shù)據(jù)集。
圖2. VSensor虛擬交通流測(cè)量平臺(tái)主頁(yè)面
中山大學(xué)智能交通團(tuán)隊(duì)的這一創(chuàng)新成果對(duì)于交通科學(xué)的發(fā)展具有重要意義。它為我們理解和改善城市交通提供了新的視角和方法，將進(jìn)一步推動(dòng)智慧城市領(lǐng)域的創(chuàng)新與進(jìn)步。
城市規(guī)模的個(gè)體出行生成數(shù)據(jù)集
相較于交通流數(shù)據(jù)，個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)能夠精確描述交通系統(tǒng)中微觀(guān)個(gè)體的活動(dòng)過(guò)程，有助于構(gòu)建對(duì)交通系統(tǒng)運(yùn)行的微觀(guān)認(rèn)知，同樣具有極高的研究?jī)r(jià)值。然而長(zhǎng)期以來(lái)此類(lèi)型數(shù)據(jù)因涉及出行隱私問(wèn)題無(wú)法被公開(kāi)，這極大地阻礙了針對(duì)個(gè)體的交通理論的發(fā)展。針對(duì)個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)的開(kāi)放，推動(dòng)面向個(gè)體的交通系統(tǒng)研究新理論的發(fā)展，何兆成、余志教授團(tuán)隊(duì)于2023年2月在Scientific Data上發(fā)表了另一篇題為“City-scale synthetic individual-level vehicle trip data”的研究論文。
宣城公安智慧警務(wù)賦能技術(shù)研發(fā)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期對(duì)個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)的采集與處理使得宣城具備全域全量的高質(zhì)量個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)?；谡鎸?shí)的個(gè)體出行數(shù)據(jù)，該研究提取多維出行信息，綜合考慮出行邏輯、宏觀(guān)出行特征與個(gè)體出行特征進(jìn)行個(gè)體推理計(jì)算，形成了一種兼顧個(gè)體出行隱私保護(hù)與數(shù)據(jù)可用性的個(gè)體出行生成方法，并公開(kāi)了一個(gè)城市規(guī)模的個(gè)體級(jí)出行生成數(shù)據(jù)集，包含通勤者、隨機(jī)出行者等五類(lèi)出行個(gè)體的出行時(shí)間、起點(diǎn)、目的地、路徑等豐富個(gè)體出行信息。
大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，生成數(shù)據(jù)集在宏觀(guān)出行信息方面與真實(shí)數(shù)據(jù)高度一致，精確還原了城市的出行時(shí)間分布、出行高發(fā)的熱點(diǎn)區(qū)域等。除此之外，生成的個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)中標(biāo)注了出行個(gè)體的身份類(lèi)型，刻畫(huà)了不同類(lèi)型出行群體在出行分布上的差異。個(gè)體維度方面，生成個(gè)體符合真實(shí)的出行邏輯，如具備出行的空間連續(xù)性；出行頻次、出行間間隔、出行熵等信息均處在合理區(qū)間且與真實(shí)個(gè)體接近，即生成個(gè)體可被視為該城市中的“真實(shí)”個(gè)體，因此生成的個(gè)體出行數(shù)據(jù)集與真實(shí)數(shù)據(jù)集具有相近的研究?jī)r(jià)值。
圖3 數(shù)據(jù)科學(xué)性展示
目前，該生成數(shù)據(jù)已經(jīng)通過(guò)數(shù)據(jù)開(kāi)放平臺(tái)figshare進(jìn)行了開(kāi)放，填補(bǔ)了開(kāi)放數(shù)據(jù)中個(gè)體級(jí)出行數(shù)據(jù)集的空白。該成果能夠支撐城市個(gè)體級(jí)出行分析，推動(dòng)面向個(gè)體的推理計(jì)算、關(guān)聯(lián)分析的交通研究新理論的發(fā)展，促進(jìn)如精細(xì)化交通控制、個(gè)體級(jí)路徑規(guī)劃和個(gè)性化出行誘導(dǎo)研究進(jìn)展。
