Accurate forecasting of citywide traffic flow has been playing critical role in a variety of spatial-temporal mining applications, such as intelligent traffic control and public risk assessment. While previous work has made significant efforts to learn traffic temporal dynamics and spatial dependencies, two key limitations exist in current models. First, only the neighboring spatial correlations among adjacent regions are considered in most existing methods, and the global inter-region dependency is ignored. Additionally, these methods fail to encode the complex traffic transition regularities exhibited with time-dependent and multi-resolution in nature. To tackle these challenges, we develop a new traffic prediction framework-Spatial-Temporal Graph Diffusion Network (ST-GDN). In particular, ST-GDN is a hierarchically structured graph neural architecture which learns not only the local region-wise geographical dependencies, but also the spatial semantics from a global perspective. Furthermore, a multi-scale attention network is developed to empower ST-GDN with the capability of capturing multi-level temporal dynamics. Experiments on several real-life traffic datasets demonstrate that ST-GDN outperforms different types of state-of-the-art baselines. Source codes of implementations are available at https://github.com/jill001/ST-GDN.


翻译:对全城市交通流量的准确预测一直在各种空间时空采矿应用中发挥着关键作用,例如智能交通控制和公共风险评估等。虽然以前的工作为学习交通时间动态和空间依赖性做出了重大努力,但目前模式中存在两个主要的局限性。首先,大多数现有方法只考虑毗邻区域之间的相邻空间相关性,忽视全球区域间依赖性。此外,这些方法未能将复杂交通过渡的规律化为基于时间和多分辨率的性质。为了应对这些挑战,我们开发了一个新的交通预测框架-空间-时空图扩散网络(ST-GDN)。特别是ST-GDN是一个按等级结构排列的图形神经结构架构,不仅从大多数现有方法中学习当地区域依赖性地理依赖性,而且从全球角度学习空间语义学。此外,还开发了一个多层次的注意网络,使ST-GDN有能力捕捉多层次的时间动态。对若干实际交通数据集的实验表明ST-GDN超越了NS-MDM/SDGMS-SOF 不同种类的源码。

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