Traffic prediction has gradually attracted the attention of researchers because of the increase in traffic big data. Therefore, how to mine the complex spatio-temporal correlations in traffic data to predict traffic conditions more accurately become a difficult problem. Previous works combined graph convolution networks (GCNs) and self-attention mechanism with deep time series models (e.g. recurrent neural networks) to capture the spatio-temporal correlations separately, ignoring the relationships across time and space. Besides, GCNs are limited by over-smoothing issue and self-attention is limited by quadratic problem, result in GCNs lack global representation capabilities, and self-attention inefficiently capture the global spatial dependence. In this paper, we propose a novel deep learning model for traffic forecasting, named Multi-Context Aware Spatio-Temporal Joint Linear Attention (STJLA), which applies linear attention to the spatio-temporal joint graph to capture global dependence between all spatio-temporal nodes efficiently. More specifically, STJLA utilizes static structural context and dynamic semantic context to improve model performance. The static structure context based on node2vec and one-hot encoding enriches the spatio-temporal position information. Furthermore, the multi-head diffusion convolution network based dynamic spatial context enhances the local spatial perception ability, and the GRU based dynamic temporal context stabilizes sequence position information of the linear attention, respectively. Experiments on two real-world traffic datasets, England and PEMSD7, demonstrate that our STJLA can achieve up to 9.83% and 3.08% accuracy improvement in MAE measure over state-of-the-art baselines.


翻译:交通流量预测逐渐引起研究人员的注意,因为交通量数据增加。因此,如何在交通量数据中挖掘复杂的时空关系以更准确地预测交通状况成为一个困难问题。先前的作品结合了石图卷变网络和自我关注机制,同时采用了深度时间序列模型(如经常性神经网络),分别捕捉空间-时空关系,忽视了时间和空间之间的关系。此外,GCN受到过度移动问题和自我关注的限制,受到四重问题的限制,导致GCN缺乏全球代表性能力,自我关注效率低下地捕捉到全球空间依赖性。在本论文中,我们提出了一个全新的深度学习模型,名为多通识Spatio-时空联合线性关注(STJLA),该模型将线性关注运用于空间-时空联合图,以了解全球对空间-时空关系的所有空间-时空基线改进。更具体地说,STJLA利用静止结构位置和动态静态流流流流流流系的精确性定位,在动态-动态-轨迹流流流流流数据流流流流流流流流流流数据结构中,可以分别显示我们动态流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流数据流数据结构的模型的多级结构,从而改善数据结构,以改进模型的多级信息。

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