陳玉飛　黨倩　陳愛偉

摘 要：交通流時(shí)空特征的識(shí)別對(duì)交通擁堵的疏導(dǎo)決策具有重要意義。文章根據(jù)城市道路網(wǎng)絡(luò)的交通流特性，分別從全局和局部研究城市交通擁堵在時(shí)間維度和空間維度的變化特征，引入空間延遲算子，提出了基于多元鄰接關(guān)系的時(shí)空相關(guān)性度量方法。首先，文章分析了道路網(wǎng)絡(luò)交通流的時(shí)空特性，建立了適用于城市道路網(wǎng)絡(luò)的空間鄰接矩陣；其次，基于ST-ACF函數(shù)（Spatio-temporal autocorrelation function）計(jì)算全局路段相關(guān)程度、基于改進(jìn)后的MALST-ACF函數(shù)（Multivariate adjacent local spatiotemporal correlation function）計(jì)算局部路段相關(guān)程度；最后，結(jié)合唐山市24條路段的交通流量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了路網(wǎng)間存在顯著時(shí)空相關(guān)性，并且這種時(shí)空相關(guān)性具有時(shí)間動(dòng)態(tài)、空間異質(zhì)等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市交通；時(shí)空相關(guān)性；擁堵擴(kuò)散；空間延遲算子；鄰接矩陣

中圖分類號(hào)：F542；U491.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.02.003

Abstract： The recognition of spatiotemporal characteristics of traffic flow is of great significance to the decision-making of easing traffic congestion. According to the traffic flow characteristics of the urban road network， this paper studies the change characteristics of urban traffic congestion in the time and space dimensions from the global and local perspectives， introduces the spatial delay operator， and proposes a spatial-temporal correlation measurement method based on multiple adjacencies. Firstly， the paper analyzes the space-time characteristics of the traffic flow of the road network， and establishes the spatial adjacency matrix applicable to the urban road network. Secondly， the global link correlation degree is calculated based on the ST-ACF function （spatio-temporal autocorrelation function）， and the local link correlation degree is calculated based on the improved MALST-ACF function （multivariate adjacent local spatiotemporal correlation function）. Finally， combined with the traffic flow data of 24 road sections in Tangshan City， it is verified that there is significant spatiotemporal correlation between the road networks， and this spatiotemporal correlation has the characteristics of temporal dynamics and spatial heterogeneity.

Key words： urban traffic; spatio-temporal correlation; congestion diffusion; spatial delay operator; adjacency matrix

隨著城市機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加，交通擁堵已成為城市交通亟待解決的迫切問題，嚴(yán)重影響人們的出行效率，極易引發(fā)交通事故。受城市空間分布及人們的通勤出行影響，交通擁堵存在潮汐性、區(qū)域連鎖性等時(shí)空特征，實(shí)現(xiàn)交通流時(shí)空特征的精細(xì)化識(shí)別及管理是城市管理部門進(jìn)行交通治理的重要手段，對(duì)交通擁堵的疏導(dǎo)決策具有重要意義。對(duì)此，本文面向路網(wǎng)交通流的時(shí)空關(guān)聯(lián)特征，通過構(gòu)建交通流時(shí)空相關(guān)性模型實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流建模分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)路網(wǎng)交通時(shí)空特征的精細(xì)化描述，為路網(wǎng)短時(shí)交通預(yù)測(cè)及交通誘導(dǎo)提供依據(jù)。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)時(shí)空相關(guān)性已開展了大量研究，其中利用指數(shù)研究來揭示時(shí)空相關(guān)性的變化特征的手段已取得了豐富的技術(shù)應(yīng)用。例如，陳紹寬等[1]通過引入時(shí)空對(duì)象對(duì)傳統(tǒng)的指數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空指數(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；韋偉等[2]運(yùn)用時(shí)空散點(diǎn)圖對(duì)城市道路時(shí)空關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，并利用聚類算法揭示交通狀態(tài)；代偵勇等[3]利用半變異函數(shù)對(duì)時(shí)空特性加以分析，得到全國降水量的分布特征；Chenhua Shen為了測(cè)試時(shí)空非平穩(wěn)序列的時(shí)空相關(guān)度，提出了新時(shí)空趨勢(shì)下的全局和局部時(shí)空指數(shù)（TDGSTI和TDLSTI），發(fā)現(xiàn)TDGSTI揭示了時(shí)空對(duì)象的自相關(guān)水平。

上述研究在運(yùn)用指數(shù)或改進(jìn)指數(shù)的基礎(chǔ)上，在時(shí)間維度上有了進(jìn)一步拓展，對(duì)時(shí)空特性進(jìn)行了更加有效的分析，但在復(fù)雜路網(wǎng)交通條件下，模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性較差[4]。

基于此，本文提出了一種多元鄰接的時(shí)空相關(guān)性度量方法，從宏觀和微觀兩個(gè)角度切入，在引入空間延遲算子定義后分別在全局和局部兩個(gè)方向?qū)r(shí)空相關(guān)性的變化特征進(jìn)行了詳細(xì)分析；最后通過案例分析得出的結(jié)論驗(yàn)證了本文提出的方法的適用性。

1? ? 空間權(quán)重矩陣

城市道路交通流量具有明顯的時(shí)空特性，為了描述路網(wǎng)空間鄰接關(guān)系，需要對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)中的路段空間位置的物理關(guān)系進(jìn)行度量。本文使用時(shí)空自相關(guān)函數(shù)研究城市交通流量在時(shí)間和空間上的變化特征，利用空間拓?fù)鋵W(xué)相關(guān)理論構(gòu)建城市路網(wǎng)空間鄰接矩陣[5]。城市路網(wǎng)空間鄰接矩陣的建立是對(duì)路網(wǎng)交通流的時(shí)空相關(guān)性進(jìn)行研究和分析的基礎(chǔ)。對(duì)于一個(gè)包含n個(gè)空間單元的研究對(duì)象，其空間鄰接矩陣W如公式（1）所示。

式中，Wij為空間鄰接矩陣W中空間對(duì)象i與空間對(duì)象j之間鄰接關(guān)系的權(quán)重值。

研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系通常用G=（N，E）的形式來表示，其中N=（n1，n2，...，nm）表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的集合，E=（l1，l2，...，ln）表示邊的集合。實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同的空間對(duì)象類型采用不同的鄰接關(guān)系。通常情況下，鄰接矩陣由以下兩種方法建立。

第一，圍繞空間關(guān)系中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)n1和n2之間存在共同的邊l，那么節(jié)點(diǎn)n1和n2存在一階鄰接關(guān)系，視為直接相鄰。

第二，圍繞空間關(guān)系中的邊進(jìn)行分析。如果邊l1和l2之間存在共同n點(diǎn)，那么邊l1和l2存在一階鄰接關(guān)系，視為直接相鄰。

根據(jù)上述方法可以建立網(wǎng)絡(luò)一階鄰接關(guān)系，二階及以上高階鄰接是由上一階進(jìn)行鄰接迭代而來的，高階鄰接矩陣為在前一階基礎(chǔ)上鄰接的下一階。

本文以采集的城市道路交通流量數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，通過建立以邊為對(duì)象的路網(wǎng)空間鄰接矩陣，以時(shí)空相關(guān)函數(shù)形式分析各路段與周邊路段交通狀態(tài)的相互影響程度。

描述物體的空間關(guān)系一般采用二進(jìn)制方法，命名為二元矩陣。二元矩陣中只有數(shù)字0和1，數(shù)字0代表空間對(duì)象之間不存在鄰接關(guān)系，反之，數(shù)字1代表空間對(duì)象之間存在鄰接關(guān)系。

城市道路路網(wǎng)主要由路段和交叉點(diǎn)組成，在空間拓?fù)潢P(guān)系中表現(xiàn)為點(diǎn)和線段。研究靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)可以把城市道路路網(wǎng)看作無向圖；研究動(dòng)態(tài)道路交通流量時(shí)可以把城市道路路網(wǎng)看作有向圖。城市道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既不能被視為無向圖也不能被視為簡(jiǎn)單的有向圖，由于其自身特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致路網(wǎng)的空間鄰接矩陣一般與有向圖的鄰接矩陣會(huì)有不同之處，其具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面。

第一，交通流一般為上游流向下游，城市道路一般為雙向車道，所以交通流互為影響。如果城市道路表現(xiàn)為流暢狀態(tài)，那么道路交通流量一般從上游路段流到下游路段；如果城市道路表現(xiàn)為擁堵狀態(tài)，那么下游路段的交通流量會(huì)反作用于上游路段的交通流量。

第二，如果多條道路的車流量同時(shí)流向同一條道路，那么路段與路段之間將會(huì)相互作用，如圖1所示。

圖1中在道路暢通狀態(tài)時(shí)，車流量從上游路段1流向下游路段3，而在道路擁堵狀態(tài)或上游路段1車流量過大時(shí)，路段3的交通狀態(tài)將會(huì)直接受到影響，路段3的交通狀態(tài)受到影響后又會(huì)反作用于路段2。此時(shí)路段2與路段3為間接相互影響，建立二階鄰接關(guān)系。因此，圖2中，路段1與路段3、路段4建立直接影響關(guān)系，為一階鄰接關(guān)系；路段1與路段2建立間接影響關(guān)系，為二階鄰接關(guān)系。

基于城市道路交通流的路段時(shí)空流相互影響的特性，給定一個(gè)路段的城市交通空間鄰接網(wǎng)絡(luò)，建立基于路段交通流的一階、二階的空間鄰接矩陣，如圖2所示。

2? ? ?路網(wǎng)交通流時(shí)空相關(guān)性模型

2.1? ? ?全局度量指標(biāo)

相關(guān)性是用來定義指標(biāo)之間的相關(guān)程度的常用工具，本文采用時(shí)空自相關(guān)函數(shù)（Spatio-temporal autocorrelation function， ST-ACF）對(duì)城市道路路網(wǎng)在時(shí)間和空間兩個(gè)維度的相關(guān)程度進(jìn)行描述[6]，通過全局時(shí)空相關(guān)性系數(shù)度量路段的相關(guān)程度。

在通常情況下，路網(wǎng)中的路段之間往往會(huì)出現(xiàn)一條路段對(duì)應(yīng)多個(gè)階相鄰路段的情況，因此在計(jì)算全局時(shí)空自相關(guān)度量指標(biāo)前需引入空間延遲算子的定義如式（3）和式（4）。

式中，L（l）為路網(wǎng)的階空間延遲算子；xi（t）為路網(wǎng)中路段i在j時(shí)刻的交通流觀測(cè)值；W（l）ij為路網(wǎng)l階空間權(quán)重矩陣中i路段和j路段之間的權(quán)重值。

所有的i和W（l）ij都不為0，且i路段和j路段滿足階鄰接時(shí)有如下公式。

使用上述介紹的空間延遲算子的定義，在同一時(shí)間延遲為s的情況下，任意路段的加權(quán)l(xiāng)階鄰接與同一路段的k階鄰接之間的平均協(xié)方差為

式中，γlk（S）為時(shí)間延遲S處l階和k階鄰接之間的時(shí)空協(xié)方差；N為研究路網(wǎng)中路段數(shù)；t為當(dāng)前時(shí)間；S為時(shí)間延遲；E為數(shù)學(xué)期望；用向量表示法表示時(shí)空協(xié)方差為

式中，W（l）為研究路網(wǎng)中的l階空間權(quán)重矩陣（N×N）；X（t）為N×1列向量，表示t時(shí)刻路網(wǎng)中路段的交通流觀測(cè)值。

時(shí)空協(xié)方差函數(shù)的樣本估計(jì)γlk（S），也可通過式（7）直接估算為

由于存在多種可能標(biāo)度，時(shí)空自相關(guān)的定義并不像單變量域那么簡(jiǎn)單。在給定的城市區(qū)域道路路網(wǎng)中，l階和k階鄰接在當(dāng)前t時(shí)間下延遲了S時(shí)刻的時(shí)空自相關(guān)系數(shù)可以表達(dá)為

公式（9）所定義的時(shí)空自相關(guān)系數(shù)是優(yōu)選的，因?yàn)樗臉颖竟烙?jì)方差對(duì)于所有空間延遲都已顯示為相對(duì)恒定。時(shí)空自相關(guān)系數(shù)的樣本估計(jì)很自然地遵循以下公式。

從公式（10）可以看出時(shí)空自相關(guān)函數(shù)（ST-ACF）的取值范圍為[-1，1]。當(dāng)l=0時(shí)，定義任意路段0階（自身）與該路段k階鄰接的空間延遲為h，ST-ACF的分析結(jié)果可視為城市路網(wǎng)在時(shí)間延遲為S、空間延遲為h的情況下時(shí)空相關(guān)性變化特征。

2.2? ? 局部度量指標(biāo)

交通流量一般指上游至下游車輛的積累，但受交通信號(hào)及其他流的加入（或離開）等交通系統(tǒng)內(nèi)外部因素的影響，上游交通流向下游移動(dòng)時(shí)通常會(huì)經(jīng)歷增加或衰減。下游交通流在很大程度上受上游交通流的制約。因此，亟需對(duì)上游和下游交通流量的關(guān)系進(jìn)行研究，一般需要考慮以下兩方面。

上游交通流到達(dá)下游位置的時(shí)長；

上游交通流對(duì)下游交通流的貢獻(xiàn)量。

為計(jì)算上游交通流量到達(dá)下游的時(shí)長，Petty提出了一種擬合長度窗口方法表征交通流量、速度和占有率之間的關(guān)系。但該方法受參數(shù)限制，當(dāng)參數(shù)獲取困難或獲取數(shù)據(jù)存在較大誤差時(shí)，無法計(jì)算得到準(zhǔn)確結(jié)果。

Vlahogianni利用遺傳算法（GA）挖掘上、下游交通流之間的關(guān)系，但該方法局限于通過數(shù)值迭代方式獲取相對(duì)空間關(guān)系，無法提供交通流的固定空間關(guān)系。

交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)（Cross correlation function， CCF）可用于衡量一定范圍內(nèi)兩個(gè)存在時(shí)間差的空間對(duì)象之間的相關(guān)性；由于其精確確定信號(hào)到達(dá)時(shí)間差、檢測(cè)嘈雜信號(hào)中已知信號(hào)的能力，該方法在研究單條道路上、下游交通流之間的相關(guān)性時(shí)能夠較好地表征二者之間的關(guān)系，同時(shí)該方法也廣泛適用于模式識(shí)別、信號(hào)檢測(cè)、氣象、和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

CCF假設(shè)給定任意2個(gè)時(shí)間序列X和Y，移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)時(shí)間段產(chǎn)生Y，2個(gè)序列在給定時(shí)間延遲S下的時(shí)空相關(guān)系數(shù)可表示為式（11）。

式中，ρxy（S）為在時(shí)間延遲S下時(shí)間序列X和Y的相關(guān)函數(shù)；γxy（S）為在時(shí)間延遲S下時(shí)間序列X和Y的互協(xié)方差系數(shù)；σ2x，σ2y分別是時(shí)間序列X和Y的方差。現(xiàn)有如下兩個(gè)公式。

式中，μx，μy分別是時(shí)間序列X和Y的均值；x（t）為一定時(shí)間間隔內(nèi)上游路段車流量的觀測(cè)值；x（t+s）為在時(shí)間延遲S后，上游路段車流量的觀測(cè)值；y（t+s）為在時(shí)間延遲S后，下游路段車流量的觀測(cè)值。

2.3? ? 基于多元鄰接關(guān)系的局部度量指標(biāo)

由于城市路網(wǎng)中上、下游路段間多為一對(duì)多、多對(duì)多的鄰接關(guān)系，CCF只能度量給定區(qū)域內(nèi)單條路段上、下游之間的相關(guān)性，無法計(jì)算復(fù)雜路段的空間關(guān)系。因此，本文結(jié)合空間延遲算子提出一種基于多元鄰接關(guān)系的局部時(shí)空自相關(guān)指數(shù)（Multivariate adjacent local spatiotemporal correlation function， MALST-ACF）。

式中，ζi（k，S）為路段i與其所有k階鄰接路段在時(shí)間延遲S下的局部時(shí)空相關(guān)性系數(shù)；T為統(tǒng)計(jì)時(shí)間段；S為時(shí)間延遲；xi（t）為路段i在t時(shí)刻的交通流樣本值；xi為路段的交通流數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)時(shí)間段T內(nèi)的平均值；L（k）xi（t+s）為路段i在t時(shí)刻所有k階鄰接路段在t+s時(shí)刻的交通流之和，其計(jì)算公式同式（10）；L（k）xi為路段i所有k階鄰接路段交通流之和在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)的平均值。

MALST-ACF從路段角度出發(fā)描述路段之間在一定空間延遲和時(shí)間延遲下的時(shí)空相關(guān)性變化特征。相比于CCF函數(shù)，MALST-ACF不僅可用于分析路段上、下游之間的時(shí)空相關(guān)性，還可用于分析路段自身與其階鄰接路段之間的時(shí)空相關(guān)性。

3? ? 案例分析

本文選取唐山市路南區(qū)路網(wǎng)中24條路段的交通流量數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為5分鐘。通過計(jì)算全局時(shí)空相關(guān)性ST-ACF和多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性MALST-ACF分析在不同時(shí)間延遲和空間延遲下道路交通流與其相鄰路段之間的相關(guān)性特征。

由于路網(wǎng)的不規(guī)整性、不同路段在鄰接路段數(shù)量上的差異性，實(shí)驗(yàn)中為了反映各路段的每條相鄰路段之間的影響程度采取行標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重矩陣，即用鄰接矩陣中每行的單位元素除以矩陣每行元素總和。

為了能夠準(zhǔn)確地描述出唐山市道路網(wǎng)絡(luò)交通流相關(guān)性的時(shí)空變化特征，根據(jù)唐山市民的出行規(guī)律和全天道路的交通狀態(tài)變化特征，本研究將全天數(shù)據(jù)分為4個(gè)時(shí)間段：全天（0：00—24：00）、早高峰（7：00—10：00）、平峰（10：00—13：00）、晚高峰（16：00—19：00）。

本文從宏觀和微觀兩個(gè)角度出發(fā)，分別計(jì)算了全局和局部路網(wǎng)在4個(gè)不同出行時(shí)間段的時(shí)空相關(guān)性變化特征。

3.1? ? 全局時(shí)空相關(guān)性分析

本文采用ST-ACF從整體角度分析全局交通路網(wǎng)在不同時(shí)間段的時(shí)空相關(guān)性系數(shù)。由于采取唐山市24條路段，即樣本數(shù)量為24，并且采用一元回歸的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算得到自由度為22，在0.05置信度的條件下顯著性水平臨界值為0.404 39。ST-ACF計(jì)算結(jié)果在0階、1階、2階和95%置信上、下限的變化特征如圖3、圖4所示。

結(jié)合上述4個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的ST-ACF分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

第一，全局時(shí)空相關(guān)性系數(shù)在一定時(shí)間段的分析中具有以天為單位的周期性變化。這一結(jié)論說明城市道路交通流之間的變化有規(guī)律可尋，為交通擁堵的解決提供一定理論依據(jù)，可以利用歷史大數(shù)據(jù)對(duì)未來城市道路的交通流量做預(yù)測(cè)。

第二，全局時(shí)空相關(guān)性系數(shù)隨著空間鄰接矩陣階數(shù)的增加而減小。這說明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中同一統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的各路段時(shí)空相關(guān)性隨著距離的增加而逐漸減弱。在空間鄰接矩陣階數(shù)為0階和一階時(shí)，在一定時(shí)間延遲內(nèi)，當(dāng)ST-ACF置信上限超過95%時(shí)，時(shí)空相關(guān)性呈現(xiàn)出了顯著正相關(guān)；當(dāng)空間鄰接矩陣階數(shù)高于一階時(shí)，時(shí)空相關(guān)性不具備顯著相關(guān)性。說明唐山市城市路段在直接相鄰時(shí)的時(shí)空相關(guān)性比較明顯，而對(duì)于非直接相鄰的路段表示出時(shí)空相關(guān)性不顯著的特征。

第三，在各個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)，不同空間鄰接矩陣下的ST-ACF均呈現(xiàn)出隨單位延遲時(shí)間的增加而減小的趨勢(shì)。這說明隨著時(shí)間延遲的增加城市路段之間的相關(guān)性作用在減弱。

3.2? ? 多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性分析

從局部角度出發(fā)，由于CCF指數(shù)只局限于計(jì)算路段上、下游之間的相關(guān)性，本文提出了多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性函數(shù)MALST-ACF來解決多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性分析，并分別計(jì)算出早高峰（7：00—10：00）、平峰（10：00—13：00）、晚高峰（16：00—19：00）3個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的局部時(shí)空相關(guān)性系數(shù)如圖5-圖7所示。

從上述3個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的局部時(shí)空相關(guān)性系數(shù)分析結(jié)果來看，可以得到如下結(jié)論。

第一，同一延遲時(shí)間、不同路段的局部時(shí)空相關(guān)性系數(shù)具有明顯差異，即排除時(shí)間因素影響下，固定時(shí)間段的單條路段的車流量發(fā)生變化時(shí)，其鄰接路段的車流量受不同程度的正向或負(fù)向反饋。例如圖5中，在時(shí)間延遲都為3個(gè)單位的情況下，早高峰計(jì)算結(jié)果中的路段2的時(shí)空相關(guān)性為負(fù)相關(guān)，而其他路段的時(shí)空相關(guān)性為正相關(guān)，這表明5條路段之間任意一條路段發(fā)生車流量變化時(shí)，除路段2的車流量反向變化外，其余路段的車流量均呈正向變化。另外，在同一統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)不同路段的相關(guān)性系數(shù)變化趨勢(shì)也有所不同。例如在晚高峰計(jì)算結(jié)果中，時(shí)間延遲在3個(gè)單位內(nèi)，路段18相關(guān)性系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而其他路段相關(guān)性系數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

第二，同一路段的時(shí)空相關(guān)性系數(shù)MALST-ACF值在不同的統(tǒng)計(jì)時(shí)間段具有明顯差異，即排除空間影響因素下，固定路段在不同時(shí)間段的車流量發(fā)生變化時(shí)，未來短時(shí)間內(nèi)該路段會(huì)呈現(xiàn)正向或負(fù)向反饋。例如，綜合圖5、圖6、圖7發(fā)現(xiàn)，路段2在早高峰時(shí)，在2個(gè)時(shí)間延遲單位內(nèi)呈現(xiàn)正相關(guān)性，在3個(gè)時(shí)間延遲單位內(nèi)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性；而路段2在平峰時(shí)，在3個(gè)時(shí)間延遲單位內(nèi)呈現(xiàn)正相關(guān)性，這表明路段2在早高峰車流量發(fā)生變化時(shí)，不同的時(shí)間延遲導(dǎo)致該路段未來時(shí)間段的車流量變化趨勢(shì)明顯不同，而在平峰時(shí)對(duì)車流量變化趨勢(shì)的影響并不明顯。

第三，通過對(duì)局部時(shí)空相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)CCF指數(shù)存在只能夠分析路段上、下游關(guān)系的局限性，即CCF指數(shù)計(jì)算只適用于一階鄰接矩陣分析；而本文提出的MALST-ACF分析模型由于引入了空間延遲算子可應(yīng)用于高階鄰接矩陣分析，因此相對(duì)于CCF指數(shù)分析其更能全面、準(zhǔn)確地描述路網(wǎng)各路段之間的時(shí)空相關(guān)性。

4? ? 結(jié)? ? 論

本文首先構(gòu)建了空間權(quán)重矩陣，計(jì)算了路網(wǎng)中各路段之間鄰接關(guān)系的權(quán)重值；然后基于賦有權(quán)重值的空間權(quán)重矩陣引入空間延遲算子，通過增加空間延遲算子改進(jìn)傳統(tǒng)的局部度量指標(biāo)計(jì)算方法，建立了基于多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性分析模型，使其適用于復(fù)雜城市道路路網(wǎng)的交通流特性研究。最后，本文以唐山市路南區(qū)道路路網(wǎng)交通流量作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性分析模型相比傳統(tǒng)局部時(shí)空相關(guān)性分析模型更有優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在計(jì)算二階及以上等高階相鄰路段之間的度量關(guān)系時(shí)，基于多元鄰接的局部時(shí)空相關(guān)性分析模型計(jì)算所得的路段間的相互影響關(guān)系更加準(zhǔn)確、全面，能夠?yàn)槌鞘薪煌〒矶碌慕鉀Q以及道路交通流量的預(yù)測(cè)提供重要的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳紹寬，韋偉，毛保華，等．基于改進(jìn)時(shí)空Moran's I指數(shù)的道路交通狀態(tài)特征分析[J]．物理學(xué)報(bào)，2013，62（14）：527-533.

[2] 韋偉，毛保華，陳紹寬，等．基于時(shí)空自相關(guān)的道路交通狀態(tài)聚類方法[J]．交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2016，16（2）：57-63.

[3] 代偵勇，姜婧，肖明科．基于時(shí)空Moran's I指數(shù)的全國降雨量自相關(guān)分析[J]．華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，48（6）：923-929.

[4] 郭岱．基于大數(shù)據(jù)的城市交通路況時(shí)空分析及可視化系統(tǒng)研究[D]．大連：遼寧師范大學(xué)，2017.

[5] 陸百川，李玉蓮，舒芹．基于時(shí)空相關(guān)性和遺傳小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的路網(wǎng)短時(shí)交通流預(yù)測(cè)[J]．重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2020，34（5）：25-34.

[6] 林廣發(fā)，馮學(xué)智，江輝仙．時(shí)空數(shù)據(jù)模型建模方法研究[C]．中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)第八屆年會(huì)論文集. [出版者不詳]，2004：818-822.

收稿日期：2023-02-01

作者簡(jiǎn)介：陳玉飛（1997—），男，山東臨沂人，工程師，碩士，研究方向：智能交通；黨? ? ?倩（1989—），女，江蘇南京人，高

級(jí)工程師，碩士，研究方向：智能交通；陳愛偉（1990—），男，江蘇南京人，工程師，碩士，研究方向：智能交通。

引文格式：陳玉飛，黨倩，陳愛偉．基于 ST-ACF 與 MALST-ACF模型的城市道路時(shí)空相關(guān)性研究[J]．物流科技，2023，46（2）：10-15，42.