3 个月前

基于相关性信息的时空网络用于交通流预测

基于相关性信息的时空网络用于交通流预测

摘要

交通流预测技术在智能交通系统中发挥着重要作用。基于图神经网络与注意力机制,以往大多数方法采用Transformer架构来捕捉时空依赖关系及动态关联。然而,这些方法并未充分考虑时空序列之间的相关性信息。本文基于最大信息系数(Maximal Information Coefficient, MIC),提出两种精细化的时空表征:空间相关性信息(Spatial Correlation, SCorr)与时间相关性信息(Temporal Correlation, TCorr)。利用SCorr,我们构建了一种基于相关性信息的时空网络(CorrSTN),该模型包含一个动态图神经网络模块,用于有效将相关性信息融合至空间结构中,以及一个多头注意力模块,用于精确建模动态时间依赖关系。结合TCorr,我们进一步探索了不同周期性数据之间的相关模式,识别出最具相关性的数据,并据此设计了一种高效的动态数据选择机制,以进一步提升模型性能。在高速公路交通流(PEMS07与PEMS08)及地铁客流(HZME进出站流量)数据集上的实验结果表明,CorrSTN在预测性能上优于当前最先进的方法。特别是在HZME(出站流量)数据集上,相较于ASTGNN模型,本模型在MAE、RMSE和MAPE三项指标上分别实现了12.7%、14.4%和27.4%的显著提升。

代码仓库

drownfish19/corrstn
官方
pytorch

基准测试

基准方法指标
traffic-prediction-on-hzme-inflowCorrSTN
MAE@1h: 11.2
traffic-prediction-on-hzme-outflowCorrSTN
MAE@1h: 17.26
traffic-prediction-on-pems07CorrSTN
MAE@1h: 19.62
traffic-prediction-on-pems08CorrSTN
MAE@1h: 14.27

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