Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Modeling Dynamic Spatio-Temporal Correlations for Urban Traffic Flows Prediction

  • 1. Shanghai Jiao Tong University
  • 2. Abdul Wali Khan University Mardan
  • 3. Umm al-Qura University
  • 4. Taif University
  • 5. Kardan University

Description

Prediction of traffic crowd movement is one of the most important component in many applications' domains ranging from urban management to transportation schedule.The key challenge of citywide crowd flows prediction is how to model spatial and dynamic temporal correlation.However, in recent years several studies have been done, but they lack the ability to effectively and simultaneously model spatial and temporal dependencies among traffic crowd flows.To address this issue, in this article a novel spatio-temporal deep hybrid neural network proposed termed STD-Net to forecast citywide crowd traffic flows.More specifically, STD-Net contains four major branches, i.e., closeness, period volume, weekly volume, and external branches, respectively.We design a residual neural network unit for each property to depict the spatio-temporal features of traffic flows.For various branches, STD-Net provides distinct weights and then combines the outputs of four branches together.Extensive experiments on two large-scale datasets from New York bike and Beijing taxi have demonstrated that STD-Net achieves competitive performances the existing state-of-the-art prediction baselines.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد التنبؤ بحركة الحشود المرورية أحد أهم المكونات في العديد من مجالات التطبيقات التي تتراوح من الإدارة الحضرية إلى جدول النقل. يتمثل التحدي الرئيسي للتنبؤ بتدفقات الحشود على مستوى المدينة في كيفية نمذجة الارتباط الزمني المكاني والديناميكي. ومع ذلك، فقد أجريت في السنوات الأخيرة العديد من الدراسات، لكنها تفتقر إلى القدرة على نمذجة التبعيات المكانية والزمانية بشكل فعال ومتزامن بين تدفقات الحشود المرورية. ولمعالجة هذه المشكلة، في هذه المقالة، اقترحت شبكة عصبية هجينة عميقة مكانية وزمنية جديدة تسمى STD - Net للتنبؤ بتدفقات حركة الحشود على مستوى المدينة. وبشكل أكثر تحديدًا، تحتوي STD - Net على أربعة فروع رئيسية، أي القرب، وحجم الفترة، والحجم الأسبوعي، والفروع الخارجية، على التوالي. لقد قمنا بتصميم وحدة شبكة عصبية متبقية لكل خاصية لتصوير السمات المكانية والزمانية لتدفقات حركة المرور. بالنسبة للفروع المختلفة، توفر STD - Net أوزانًا متميزة ثم تجمع بين مخرجات أربعة فروع معًا. أثبتت تجارب واسعة النطاق على مجموعتين من البيانات واسعة النطاق من New York bike و Beijing taxi أن STD - Net تحقق الأداء التنافسي لحالة التنبؤ الحالية.

Translated Description (French)

La prédiction des mouvements de foule est l'un des composants les plus importants dans de nombreux domaines d'application allant de la gestion urbaine au calendrier des transports. Le principal défi de la prédiction des flux de foule à l'échelle de la ville est de savoir comment modéliser la corrélation spatiale et temporelle dynamique. Cependant, au cours des dernières années, plusieurs études ont été faites, mais elles n'ont pas la capacité de modéliser efficacement et simultanément les dépendances spatiales et temporelles entre les flux de foule. Pour résoudre ce problème, dans cet article, un nouveau réseau neuronal hybride profond spatio-temporel proposé sous le nom de STD-Net pour prévoir les flux de foule à l'échelle de la ville. Plus précisément, STD-Net contient quatre branches principales, à savoir la proximité, le volume de la période, le volume hebdomadaire et les branches externes, respectivement. Nous concevons une unité de réseau neuronal résiduel pour chaque propriété afin de représenter les caractéristiques spatio-temporelles des flux de circulation. Pour diverses branches, STD-Net fournit des poids distincts et combine ensuite les résultats de quatre branches ensemble. Des expériences approfondies sur deux ensembles de données à grande échelle de New bike et de taxi de Pékin ont démontré que STD-Net réalise des performances compétitives par rapport aux bases de prédiction existantes.

Translated Description (Spanish)

La predicción del movimiento de multitudes de tráfico es uno de los componentes más importantes en los dominios de muchas aplicaciones que van desde la gestión urbana hasta el horario de transporte. El desafío clave de la predicción de flujos de multitudes en toda la ciudad es cómo modelar la correlación espacial y temporal dinámica. Sin embargo, en los últimos años se han realizado varios estudios, pero carecen de la capacidad de modelar de manera efectiva y simultánea las dependencias espaciales y temporales entre los flujos de multitudes de tráfico. Para abordar este problema, en este artículo se propone una nueva red neuronal híbrida profunda espacio-temporal denominada STD-Net para pronosticar los flujos de tráfico de multitudes en toda la ciudad. Más específicamente, STD-Net contiene cuatro ramas principales, es decir, cercanía, volumen de período, volumen semanal y ramas externas, respectivamente. Diseñamos una unidad de red neuronal residual para cada propiedad para representar las características espacio-temporales de los flujos de tráfico. Para varias ramas, STD-Net proporciona pesos distintos y luego combina los resultados de cuatro ramas juntas. Experimentos extensivos en dos conjuntos de datos a gran escala de bicicleta de Nueva York y taxi de Pekín han demostrado que STD-Net logra rendimientos competitivos en las líneas de base de predicción de vanguardia existentes.

Files

09345698.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b976a869c60246bb82884c1527b09cb5
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نمذجة الارتباطات المكانية الزمانية الديناميكية للتنبؤ بتدفقات حركة المرور في المناطق الحضرية
Translated title (French)
Modélisation des corrélations spatio-temporelles dynamiques pour la prévision des flux de trafic urbain
Translated title (Spanish)
Modelado de correlaciones espacio-temporales dinámicas para la predicción de flujos de tráfico urbano

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3127304128
DOI
10.1109/access.2021.3056926

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1485009520
  • https://openalex.org/W1836465849
  • https://openalex.org/W1968060540
  • https://openalex.org/W1971993044
  • https://openalex.org/W1973943669
  • https://openalex.org/W1977153226
  • https://openalex.org/W2007322170
  • https://openalex.org/W2021153764
  • https://openalex.org/W2069929199
  • https://openalex.org/W2075433852
  • https://openalex.org/W2130942839
  • https://openalex.org/W2163605009
  • https://openalex.org/W2194775991
  • https://openalex.org/W2293453011
  • https://openalex.org/W2297059404
  • https://openalex.org/W2520602621
  • https://openalex.org/W2528639018
  • https://openalex.org/W2579495707
  • https://openalex.org/W2582812851
  • https://openalex.org/W2604537950
  • https://openalex.org/W2624190409
  • https://openalex.org/W2695874637
  • https://openalex.org/W2769744185
  • https://openalex.org/W2788134583
  • https://openalex.org/W2804352043
  • https://openalex.org/W2808535700
  • https://openalex.org/W2821968072
  • https://openalex.org/W2898987694
  • https://openalex.org/W2899543713
  • https://openalex.org/W2905563783
  • https://openalex.org/W2906175158
  • https://openalex.org/W2950178297
  • https://openalex.org/W2962790412
  • https://openalex.org/W2962826786
  • https://openalex.org/W2963914175
  • https://openalex.org/W2964049455
  • https://openalex.org/W2964094440
  • https://openalex.org/W3003622852
  • https://openalex.org/W3033688252
  • https://openalex.org/W4233713109
  • https://openalex.org/W4297734170
  • https://openalex.org/W854541894