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基于实时路况的top-k载客热门区域推荐

吴涛 毛嘉莉 谢青成 杨艳秋 王锦

吴涛, 毛嘉莉, 谢青成, 杨艳秋, 王锦. 基于实时路况的top-k载客热门区域推荐[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (5): 186-200. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.05.017
引用本文: 吴涛, 毛嘉莉, 谢青成, 杨艳秋, 王锦. 基于实时路况的top-k载客热门区域推荐[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (5): 186-200. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.05.017
WU Tao, MAO Jia-li, XIE Qing-cheng, YANG Yan-qiu, WANG Jin. Top-k hotspots recommendation algorithm based on real-time traffic[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (5): 186-200. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.05.017
Citation: WU Tao, MAO Jia-li, XIE Qing-cheng, YANG Yan-qiu, WANG Jin. Top-k hotspots recommendation algorithm based on real-time traffic[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (5): 186-200. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.05.017

基于实时路况的top-k载客热门区域推荐

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.05.017
基金项目: 

四川省教育厅重点基金项目 17ZA0381

四川省教育厅重点基金项目 13ZA0015

西华师范大学国家培育项目 16C005

西华师范大学英才科研基金 17YC158

详细信息
    作者简介:

    吴涛, 男, 硕士研究生, 研究方向为基于位置的服务.E-mail:850517937@qq.com

    通讯作者:

    毛嘉莉, 女, 副教授, 硕士生导师, 研究方向为基于位置的服务.E-mail:maojl1231@163.com

  • 中图分类号: TP311

Top-k hotspots recommendation algorithm based on real-time traffic

  • 摘要: 为降低城市出租车的空载率,缓解路网交通拥堵压力,亟需设计有效的出租车载客热门区域推荐方法.针对传统的出租车相关推荐方法忽略实际路况导致推荐精度较低的现状,提出了一个两阶段的载客热门区域实时推荐算法.首先,离线挖掘阶段,基于出租车历史轨迹数据集提取基于时段属性的载客热门区域;随后,在线推荐阶段,根据出租车请求位置及时间,结合实时路况设计潜在空载时间开销函数Tcost对载客热门区域进行评测排序,继而发现Top-k载客热门区域.基于出租车轨迹数据集的实验结果表明,结合实时交通状况的Top-k载客热门区域推荐方法以确保较小潜在空载时间开销,相较于传统的出租车推荐方法具有较好的有效性与鲁棒性.
  • 图  1  载客热门区域推荐示例

    Fig.  1  The examples of hotspots recommendation

    图  2  出租车载客热门区域推荐模型框架图

    Fig.  2  Framework of hotspot recommendation

    图  3  北京市机场、火车站、中学区域各时段平均载客频数

    Fig.  3  The average passenger frequency of airport, train station and school

    图  4  时空邻近域

    Fig.  4  Space-time adjacency domain

    图  5  载客热门区域可视化

    Fig.  5  Hotspots visualization

    图  6  基于位置 $P$ 、时间 $T$ 的载客热门区域top- $k$ 推荐可视化效果图

    Fig.  6  The top-k hotspots for taxi based on P and T

    图  7  载客热门区域 $H_1 $ 的载客概率

    Fig.  7  The probability of hotspot H1

    图  8  载客热门区域 $H_2 $ 的载客概率

    Fig.  8  The probability of hotspot $H_2 $

    图  9  载客热门区域 $H_3 $ 的载客概率

    Fig.  9  The probability of hotspot $H_3 $

    图  10  平均空载时间开销柱状图

    Fig.  10  The histogram of average empty time cost

    Algorithm 1 Hotspot generation algorithm based on improved DBSCAN
    Input: A list of pick-up locations point pointsList=$\{p_1 ,p_2 ,\cdots ,p_n \}$,
               MinPts, $\varepsilon _{\rm temporal} ,\varepsilon _{\rm spatio}$
    Output: Clustering result clusterList
    1: Initialize pointsList(clusterID$\leftarrow$0, isVisited$\leftarrow$false, isNoised$\leftarrow$false);
    2: cluster$\_i\leftarrow 1$;
    3: for each point $p_i$ in pointsList do
    4:   if(!$p_i$.isVisited)then
    5:    $p_i$.isVisited=true;
    6:    find the Neiborhood points for $p_i$ about $\varepsilon _{\rm temporal}$, $\varepsilon _{\rm spatio}:N_{\varepsilon_{\rm temporal},\varepsilon _{\rm spatio}} p_i$;
    7:    if$(|N_{\varepsilon _{\rm temporal},\varepsilon _{\rm spatio}} p_i |<$ MinPts)then
    8:    $p_i$.isNoised=true;
    9:   else
    10:    $p_i$.clusterID=cluster$\_i$;
    11:    for each point $p'_{i.{\rm adjacent}}$ in $N_{\varepsilon_{\rm temporal} ,\varepsilon _{\rm spatio}}$ $p_i$ do
    12:     if(!$p'_{i.{\rm adjacent}}$.isVisited)then
    13:     $p'_{i.{\rm adjacent}}$.isVisited=true;
    14:     find the Neiborhood points for $p'_{i.{\rm adjacent}}$ about $\varepsilon _{\rm temporal},\varepsilon _{\rm spatio}$:
                                                                                    $N_{\varepsilon _{\rm temporal} ,\varepsilon _{\rm spatio}} p'_{i.{\rm adjacent}}$;
    15:     if($|N_{\varepsilon _{\rm temporal} ,\varepsilon _{\rm spatio}}p'_{i.{\rm adjacent}}|\ge$ MinPts)then
    16:     $N_{\varepsilon _{\rm temporal},\varepsilon _{\rm spatio}}p_i =N_{\varepsilon _{\rm temporal},\varepsilon _{\rm spatio}}p_i\cup N_{\varepsilon_{\rm temporal} ,\varepsilon _{\rm spatio}}p'_{i.{\rm adjacent}}$;
    17:    end if
    18:   end if
    19:   if($p'_{i.{\rm adjacent}}$.clusterID=0) then
    20:    $p'_{i.{\rm adjacent}}$.clusterID=cluster$\_i$;
    21:    if$(p'_{i.{\rm adjacent}}$.isNoised)then
    22:    $p'_{i.{\rm adjacent}}$.isNoised=false;
    23:   end if
    24:  end if
    25: end for
    26: cluster$\_i$++;
    27:  end if
    28: end if
    29: end for
    下载: 导出CSV

    表  1  出租车GPS数据格式

    Tab.  1  Taxi GPS trajectory data format

    数据字段 数据类型 描述(示例)
    Time char 时间信息(20131023000013)
    ID char 出租车唯一标识(001141)
    Longitude float 经度值(116.439 972)
    Latitude float 纬度值(39.850 876)
    Speed short 速度值(62.000 000)
    Direction short 方向信息(170.000 000)
    Stat char 载客状态(1)
    空载状态(0)
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-19
  • 刊出日期:  2017-09-25

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