Traffic forecasting problem remains a challenging task in the intelligent transportation system due to its spatio-temporal complexity. Although temporal dependency has been well studied and discussed, spatial dependency is relatively less explored due to its large variations, especially in the urban environment. In this study, a novel graph convolutional network model, Multi-Weight Traffic Graph Convolutional (MW-TGC) network, is proposed and applied to two urban networks with contrasting geometric constraints. The model conducts graph convolution operations on speed data with multi-weighted adjacency matrices to combine the features, including speed limit, distance, and angle. The spatially isolated dimension reduction operation is conducted on the combined features to learn the dependencies among the features and reduce the size of the output to a computationally feasible level. The output of multi-weight graph convolution is applied to the sequence-to-sequence model with Long Short-Term Memory units to learn temporal dependencies. When applied to two urban sites, urban-core and urban-mix, MW-TGC network not only outperformed the comparative models in both sites but also reduced variance in the heterogeneous urban-mix network. We conclude that MW-TGC network can provide a robust traffic forecasting performance across the variations in spatial complexity, which can be a strong advantage in urban traffic forecasting.


翻译:尽管对时间依赖性进行了认真的研究和讨论,但空间依赖性由于变化很大,特别是在城市环境中,探索范围依赖性相对较少。在本研究中,提出了一个新的图形革命网络模型,即多重交通图变(MW-TGC)网络,并应用于两个具有不同几何限制的城市网络。模型对速度数据进行了图形变动操作,并配有多重加权的相邻矩阵,以结合两个地点的特征,包括速度限制、距离和角度。空间孤立的尺寸缩小操作以综合功能进行,以了解这些特征之间的依赖性,并将产出的大小降低到可计算的水平。多重图变的输出应用到具有长期短期内存装置的序列至序列模型,以了解时间依赖性。当应用两个城市地点,即城市核心和城市混合,MW-TGC网络时,不仅超越了两个地点的比较模型,而且降低了城市网络间流量的差异。我们得出的结论是,城市网络间流量变化的强劲的预测性能是城市网络。

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