Spatio-temporal Probabilistic Short-term Forecasting on Urban Networks - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2018

Spatio-temporal Probabilistic Short-term Forecasting on Urban Networks

Prediction spatiale et temporelle probabiliste du traffic urbain

Résumé

The probabilistic forecasting method described in this work is designed to leverage spatial and temporal dependency of urban traffic networks in order to provide accurate predictions for an horizon up to a few hours. By design it can deal with missing data both for training and running the model. It is able to forecast the state of the whole network in one pass with an execution time scaling linearly with the size of the network. The method consists in two learn a sparse Gaussian Copula of traffic variables, compatible with the Gaussian belief propagation algorithm. The model is learned automatically from an historical dataset through an iterative proportional scaling procedure well suited to impose this compatibility constraint. It is tested on three different datasets of increasing sizes ranging from 250 to 2000 detectors corresponding to flow or/and speed and occupancy measurements. The results show very good ability to predict flow variables and a reasonably good performance on speed or occupancy variables. Some element of understanding of the observed performance are given by a careful analysis of the model allowing to some extend to disentangle modelling bias from intrinsic noise of the traffic phenomena and its measurement process.
La méthode probabiliste de prédiction de trafic décrite dans cet article exploite la dépendance spatiale et temporelle du trafic sur un réseau urbain, permettant de fournir des estimations précises jusqu’à quelques heures en avance. Par construction elle permet de traiter les données manquantes aussi bien pour l’apprentissage du modèle que durant son utilisation. Elle prédit l’état d’un réseau complet en une seule passe, pour un temps d’exécution qui varie linéairement avec la taille du système. La méthode consiste à apprendre une copule Gaussienne sur des variables de trafic, compatible avec l’algorithme de propagation de croyances. Le modèle est appris automatiquement à partir de données historiques, via une procédure dite "iterative proportional scaling" bien adaptée pour imposer cette contrainte de compatibilité. Des tests sont effectués sur 3 jeux de données différents, de taille allant de 250 à 2000 détecteurs, correspondants à des variables de flux, de vitesse et/ou de densité. Les résultats indiquent une très bonne aptitude du modèle à prédire les flux, ainsi qu’une performance raisonnablement bonne sur les vitesses ou les densités. Une analyse détaillée des résultats et du modèle nous permet également de séparer dans une certaine mesure les biais de modélisation des fluctuations intrinsèques du phénomène de trafic et de sa mesure.
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Dates et versions

hal-01964270 , version 1 (21-12-2018)
hal-01964270 , version 2 (16-07-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01964270 , version 1

Citer

Cyril Furtlehner, Jean-Marc Lasgouttes, Alessandro Attanasi, Lorenzo Meschini, Marco Pezzulla. Spatio-temporal Probabilistic Short-term Forecasting on Urban Networks. [Research Report] RR-9236, INRIA Saclay, équipe TAU; INRIA de Paris, équipe RITS; PTV-SISTeMA. 2018. ⟨hal-01964270v1⟩
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