面向地铁客流大数据的统计机器学习关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    71901188
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    G0112.信息系统与管理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Statistical machine learning plays a significant role in analyzing and modeling metro passenger flow big data, especially in the process of mining hidden patterns and useful information from data. Featured by multi-modal heterogeneity, spatial and temporal distribution diversity and personalized information, metro passenger flow data brings challenges to various machine learning tasks, including passenger flow distribution analysis, travelling patterns recognition, and passenger flow forecasting, etc. The proposed research focuses on addressing several key difficulties in metro passenger flow big data modeling and analysis via statistical machine learning. The proposed research is in two major areas: considering the complex network structure of metro system, heterogeneity of passenger traveling patterns, and data streams from multiple sources, we will develop effective clustering methods for high-dimensional sparse data, aiming to provide solutions for station clustering and passenger travel behavior analysis; besides, we will conduct research on feature extraction strategy via data integration and develop predictive models for passenger flow forecasting by structuring unstructured data, which would enable efficient passenger flow monitoring as well as influencing factors identification. Our research outcomes will create academic values in delivering dynamic forecasting models, high-dimensional clustering algorithms, and informed decision support approaches for complex metro networks under the big data environment. On the other hand, our research will contribute to information management and transportation planning in metro system and data driven analytics for smart city initiatives.
统计机器学习技术在地铁客流大数据的分析与处理,特别是在挖掘其中的隐含模式和有价值信息过程中起着重要作用。然而,地铁客流大数据的多模态异构、时空分布差异性显著和信息个人化等特征为传统统计机器学习技术在挖掘客流分布及乘客出行模式、预测客流量等问题上带来了新的挑战。为此,本项目拟面向地铁客流大数据开展统计机器学习的若干关键技术问题研究,包括:考虑地铁复杂网络结构和乘客出行的规律多样性以及时空分布异质性,对多源多模态数据流的特征学习;研究针对高维数据的高效聚类算法,用以解决站点类型识别和乘客出行聚类模式分析;在此基础上,研究基于数据融合的特征提取策略,对非结构化数据进行分析和建模,开发客流量预测模型并进行影响因素甄别。本项目的研究将在理论上解决大数据环境下复杂网络中的动态预测问题和集群识别问题,具有重要的学术价值,在地铁信息管理和运输优化方面具有重要应用价值,有利于提升城市的交运能力和智慧水平。

结项摘要

在地铁客流大数据分析与处理过程中,如何通过站点类型识别引导优化城市空间结构布局、有效挖掘客流时空分布和乘客出行规律、准确进行客流量状态监测等问题亟待解决。本项目面向地铁客流大数据开展了统计机器学习的一些关键技术研究,主要包括:考虑地铁复杂网络结构和乘客出行的规律多样性以及时空分布异质性,通过非监督学习挖掘客流数据潜在时空模式;构建针对高维稀疏矩阵的聚类算法,解决了聚类稳定性问题,从而提升了聚类结果的有效性及可解释性;在此基础上,对带有时间刻度和位置信息的非结构化数据进行分析和建模,通过构建站点客流模型来甄别客流影响因素,并提出了面向短时客流量预测的预测方法框架。在项目执行过程中,以第一/通讯作者发表SCI论文6篇,分别收录在《Physica A: Statistical Mechanics and its Applications》、《Transportation》、《IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine》等领域权威期刊上;多次受邀参加国内外学术会议并作报告。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
An adapted geographically weighted LASSO (Ada-GWL) model for predicting subway ridership
用于预测地铁客流量的适应地理加权 LASSO (Ada-GWL) 模型
  • DOI:
    10.1007/s11116-020-10091-2
  • 发表时间:
    2020-02-20
  • 期刊:
    TRANSPORTATION
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    He, Yuxin;Zhao, Yang;Tsui, Kwok Leung
  • 通讯作者:
    Tsui, Kwok Leung
Forecasting nationwide passenger flows at city-level via a spatiotemporal deep learning approach
通过时空深度学习方法预测全国城市级客流
  • DOI:
    10.1016/j.physa.2021.126603
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Physica A: Statistical Mechanics and its Applications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuxin He;Yang Zhao;Qin Luo;Kwok-Leung Tsui
  • 通讯作者:
    Kwok-Leung Tsui
Geographically Modeling and Understanding Factors Influencing Transit Ridership: An Empirical Study of Shenzhen Metro
影响公交客流量的地理建模和理解因素:深圳地铁的实证研究
  • DOI:
    10.3390/app9204217
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Applied Sciences-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    He Yuxin;Zhao Yang;Tsui Kwok-Leung
  • 通讯作者:
    Tsui Kwok-Leung
A Clustering Refinement Approach for Revealing Urban Spatial Structure from Smart Card Data
从智能卡数据揭示城市空间结构的聚类细化方法
  • DOI:
    10.3390/app10165606
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liyang Tang;Yang Zhao;Kwok Leung Tsui;Yuxin He;Liwei Pan
  • 通讯作者:
    Liwei Pan
Short-term forecasting of origin-destination matrix in transit system via a deep learning approach
通过深度学习方法对交通系统中的出发地-目的地矩阵进行短期预测
  • DOI:
    10.1080/23249935.2022.2033348
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Transportmetrica A: Transport Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuxin He;Yang Zhao;Kwok-Leung Tsui
  • 通讯作者:
    Kwok-Leung Tsui

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其他文献

倾向性评分方法及其规范化应用的统计学共识
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国卫生统计
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄丽红;王永吉;王素珍;赵杨;王彤
  • 通讯作者:
    王彤
高变异药物平均生物等效性试验中两种重复交叉设计的样本量估计
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    10.12092/j.issn.1009-2501.2019.02.008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王傲;蔡晶晶;柏建岭;刘月;于宣宣;陈峰;赵杨;于浩
  • 通讯作者:
    于浩
生物统计学本科专业人才培养方案的设置与思考
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵杨;于浩;胡志斌;陈峰
  • 通讯作者:
    陈峰
中国粮食稳产增产的路径选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    赵杨
  • 通讯作者:
    赵杨
基于GPU加速的潮流模型及其在岛群二维水动力数值模拟中的应用
  • DOI:
    10.13634/j.cnki.mes.2017.05.022
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    海洋环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵旭东;赵杨;孙家文;于永海;孙昭晨;梁书秀
  • 通讯作者:
    梁书秀

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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