Traffic flow forecasting is a crucial task in urban computing. The challenge arises as traffic flows often exhibit intrinsic and latent spatio-temporal correlations that cannot be identified by extracting the spatial and temporal patterns of traffic data separately. We argue that such correlations are universal and play a pivotal role in traffic flow. We put forward spacetime interval learning as a paradigm to explicitly capture these correlations through a unified analysis of both spatial and temporal features. Unlike the state-of-the-art methods, which are restricted to a particular road network, we model the universal spatio-temporal correlations that are transferable from cities to cities. To this end, we propose a new spacetime interval learning framework that constructs a local-spacetime context of a traffic sensor comprising the data from its neighbors within close time points. Based on this idea, we introduce spacetime neural network (STNN), which employs novel spacetime convolution and attention mechanism to learn the universal spatio-temporal correlations. The proposed STNN captures local traffic patterns, which does not depend on a specific network structure. As a result, a trained STNN model can be applied on any unseen traffic networks. We evaluate the proposed STNN on two public real-world traffic datasets and a simulated dataset on dynamic networks. The experiment results show that STNN not only improves prediction accuracy by 15% over state-of-the-art methods, but is also effective in handling the case when the traffic network undergoes dynamic changes as well as the superior generalization capability.


翻译:交通流量预测是城市计算中的一项关键任务。 挑战的出现是因为交通流量往往表现出内在和潜在的时空-时空相关性,而这种相关性无法通过分别提取交通数据的空间和时间模式来识别。 我们争辩说,这种关联是普遍性的,在交通流量中发挥着关键作用。 我们提出时空间隔学习作为范例,通过对空间和时间特征的统一分析来明确反映这些关联。 与限于特定公路网络的最先进方法不同, 我们模拟了从城市转移到城市的通用空洞-时空相关性。 为此,我们提出了一个新的空间时间间隔学习框架,在近时间点内构建由邻居数据组成的交通传感器的局域-时空时环境背景。 基于这一理念,我们引入了空间时空神经网络(STNNN),它使用新的空间时空时空时间变化和关注机制来学习全球垃圾-时空关系。 拟议的STNNN吸收了本地交通模式,它并不取决于特定的网络结构。作为结果,一个经过培训的STNNNG一般交通运行模型,它只能用来在任何动态数据网络上进行动态测试。

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