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项目编号：浙江财经大学创新创业课题大学生科技创新项目申报书创新项目名称：基于出租车OD分布的城市交通智能分析研究创新项目负责人：蔡东方学院名称：信息学院申报日期：2015年9月15号项目类别：个人项目□团队项目□√填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学院审查、签署意见并加盖公章后，一式1份（原件），报送到指定地点。四、填报表格版面力求简洁美观、按照相关论文格式要求。一、项目简介项目概况项目名称基于出租车OD分布的城市交通智能分析研究项目性质（√）基础研究（）应用基础研究项目来源（）自主立题（√）教师指导选题起止时间自2015年10月至2016年9月项目状况1、√研发阶段2、中试阶段3、批量（规模）生产（选项打√）申请人姓名蔡东方性别男出生年月1995.9.10入学年月2014.9．1所在院系信息学院联系电话17816853692电子信箱1914417081@qq.com项目组主要成员姓名年龄性别专业具体分工杨立曹浩伟刘羽诺项目指导教师姓名周志光性别男出生年月1983.10主要研究方向数据可视分析近三年获奖成果：国家级__等奖___项，省部级__等奖___项近三年科研经费______30______万元，年均____10_____万元项目主要内容简介一、随着经济发展，人们生活水平也不断提高，城市交通已经被提升到了一个举足轻重的位置，成为了人们日常生活不可或缺的一部分，更成为经济社会发展中不容忽视的环节。二、在信息化时代，交通运转过程中产生了海量数据信息。如果对这些富含意义的数据进行专业化处理，便可快速地挖掘出数据背后的潜在价值，但如何获得这些宝贵的数据却成了难题。私家车由于涉及个人隐私且采集过程复杂多变，所需技术及经费要求过高，所以很难实现完整而准确的交通分析。另一方面，当前出租车普遍装载了完善的定位及采集系统，可实时反馈信息，且所反馈的数据具有时效性、全面性等特点。因此该系统所提供的出租车轨迹数据，即载客下车等记录为我们的智能交通分析提供了有效支持。三、本项目采用OD分布处理技术，即通过出租车记录数据得到城市交通数据，并对其进行分析和预处理，结合图形学与可视化技术对城市交通进行时空映射，并在二维地图空间中加以协同展示的方法。本技术可全面准确反映现阶段城市交通状况，并给出智能解决方案。使城市交通能够更服务于大众日常生活和经济社会全面协调可持续发展。四、那么本项目如何做到这一点呢？本项目的研究内容主要有三点：1.单个车辆轨迹的可视化设计，对运动、停止、载客、空车等状态进行可视化，对车辆的工作状况的时空分布特征进行抽象描述。2.OD分布统计，对数据进行处理，分析随时间变化，OD分布的变化，进而发现市民出行规律。3.开发基于出租车OD分布的可视分析原型系统，提供数据处理、可视化设计、生活规律发现等功能。通过这三点环环相扣、相辅相成的实践，达成我们既定的目标。五、通过本项目，用户不但可以直观地了解到城市交通的现阶段分布状况、变化趋势；相关部门还可以更加快速地发现其隐含特征信息，如市民出行规律、生活方式等，为城市建设、道路交通等的决策部署提供依据。因而该项目对城市交通发展，市民生活改善有着重要意义。二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、可行性、目的及意义。必要性：（1）城市交通设施建设是城市乃至国家发展的基础性条件，是城市各项社会经济活动的联系纽带，具有全局性、先导性的特点，是具有战略意义和现实意义的重大任务。在经济发展中，智能的交通系统可以为之提供强有力的物质保障和技术支持，因而交通建设有如一个平台，助推经济起飞。（2）在人们的日常生活中，交通建设扮演着必不可少的角色。人们越来越倾向于更智能的交通体验，更灵活的交通设置，更实用的交通指引。所以，提高城市交通的智能性，尤其是为市民创造一个更加舒适、便利、安全的城市交通环境，让市民享受到更人性化的服务是目前摆在我们面前的迫切问题。因此城市交通在城市经济生活中和社会生活中具有特别重要的地位和作用。（3）但是，现当代中国的不同省市还是不同程度的存在着城市交通的问题，这势必将严重影响到城市的可持续发展。调查研究表明，中国大中城市的交通还存在诸如基础设施建设不足、交通规划不合理、公共交通萎缩等等让管理者十分头痛的问题。解决这些问题，不仅是专家学者的意见，更已经成为社会共识。可行性：（1）城市交通如此重要但是却又存在如此多的问题，早已经有诸多人尝试解决这些问题。而且当下也有许多分析城市交通的手段，但是这些方法多以调查为主，对调查的数据进行分析然后给出报告。类似的方法存在效率不高、耗时较长、结果不够直观等问题，很难进行深入的分析，更不用说给出中肯的评价以及合理的解决方案，因而之前的尝试大都收效甚微。（2）如何获得直观并且具有极大实用价值的数据成了首要工作。数据的采集首先需要确定采集目标。私家车在城市中具有广、数量多、品类齐、范围大等特点。然而私家车属于私人使用，种类众多，很难找出具有代表性的案例；且可控力小，采集过程需要极大的时间与资金支持，难以在现有的条件下完成采集；并且触及私人隐私，很难获得实质性的反映最真实情况的资料。（3）对于私家车的数据采集作罢，由此我们便将目光转移到了出租车上。出租车是城市主要的交通之一，与城市交通状况息息相关，最能直观反映城市交通信息，以此作为模版加以研究，便可有极大的突破。随着GPS技术的进步，实时反馈出租车的信息，提供大规模的时空出租车的记录居民的出行情况成为了可能。此数据能够做到在横向的空间和纵向的时间这两个维度所组成的三维模型上及时且宏观地描述出一个大体的城市居民的出行情况。因此，通过对这份数据的分析能够有效帮助我们的用户根据出租车的运行情况，分析用户的出行时的生活习惯，进而获知在人居生活的各个阶段城市交通的规律。有了这一有效支持，我们得以顺利开展之后的研究。目的及意义：（1）随着研究的深入，我们更加好奇采集到的数据之间的内在的、本质的、必然的联系，探寻其所包含的客观规律。我们采用了OD分布的方法来综合优化整体所得数据，所谓OD分布就是将城市分为若干个区域然后用矩阵图表示各个乘客上车下车的区域。通过对单个车辆轨迹的运动、停止、载客、空车等状态以及路程、距离、次数、时间等状况可视化处理，得出时空特征的抽象描述，并结合OD分布统计对数据进行处理，分析随时间变化，OD分布的变化，从而总结出市民出行的规律。基于这些分析，最终开发出出租车OD分布的可视析原型系统，为将来的研究以及决策提供数据处理、可视化设计、生活规律发现等功能。（2）本项目的目的在于综合考虑城市交通的各个因素，以多源数据进行协同可视化的方式，揭示时间、道路位置、车辆流量等多源因素与城市交通状况之间的内在联系，帮助用户快速理解复杂城市交通状况及多源因素对城市交通的影响及作用效果；进而分析时序多源数据协同可视化结果的空间局部变化，提炼交通状况影响因子，建立复杂环境状况多源因素分析模型，利用出租车移动轨迹数据进一步分析模型参数，为交通治理手段提供证据参考，帮助相关部门对交通状况进行决策和评估。（3）可以从这看出，本项目利用多源分析和可视化技术，在视觉上帮助用户和政府快速建立出租车数据与城市交通状况的联系，进而在时空可视交互的引导下，设计复杂城市交通状况多因素分析的模型，为政府相关部门提供决策及评估工具，对缓减交通问题、民生健康、社会发展均有重大的意义。2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围（1）项目的背景1)交通对于人民意义以及存在的问题汽车自诞生以来对人类发展，包括生产方式、生活方式、城市布局、生态环境等各方面都产生了巨大而深远的影响。一方面，汽车交通相对于其他交通方式具有许多优点相对于人力交通方式，它快速、舒适、机动化、大运量;相对于火车、轮船、飞机，它自由、灵活、经济。就小汽车而言，它在现有的各种交通方式中最能满足人性的发展需要。随着人类对自身潜能开发能力的加强，自身价值的提高，时间对人越来越重要，自由、自主对人越来越重要，私密对人越来越重要，远距离的休闲、观光、旅游对人越来越有吸引力。小汽车快捷、舒适、私密等优势都远胜过其他交通工具。我们没有理由在不损害社会整体利益和他人利益、不破坏生态环境的前提下，不让人们拥有和使用自己的小汽车。汽车的发明和发展尽管从现在看给人类社会、尤其是大城市带来了很大麻烦甚至威胁，但它更多的是作为现代工业经济的主要推动力，促进了人类的发展;更多的是作为人的代步工具，扩大了人的活动范围，解放了人的劳动，促进了人类文明进步。另一方面，私人小汽车是城市中单位乘客运行成本最高的客运交通工具，这种高成本不仅体现在使用者的成本高，还体现在其社会成本和边际成本也最高，社会资源的消耗大(能源、土地、环境等)。现如今，汽车的出现方便了人们的出行，但也从另一方面增加了城市的拥挤程度。首都北京的上班平均用时为52分钟，全国平均上班用时39分钟。如此低效的交通直接严重地清扰着人们的生活。汽车带来的作用是两方面的，有利的和不利的，如何最大程度的发挥汽车的有利方面，规避汽车带来的负面效应，使汽车真正给人带来切实的便利，把握交通系统内部结构的优化趋向，实现整体的最优目标，已经成为人们普遍思考的问题。2)交通对于社会的意义以及面临的问题不仅如此，随着经济的快速发展，社会工业化和城市化进程的不断加快，城市交通建设得到了很大的提高，但是由于人口基数大，管理不到位，车辆数量的不断增加，城市交通状况日益低下，并逐步成为城市发展的致命问题。在现代科学技术越来越先进，工业发展越来越快，人类生活水平越来越高的前提下，各种交通工具数量也在日益增多。由于交通工具的剧增，现有道路已经无法满足日益增长的交通需求，尤其是在城市，车辆保有量急剧增加致使交通拥堵不堪，特别是在一些大城市，城市交通更成了人们日常工作生活的大问题。越来越多的城市在实施可持续发展战略，促进资源能源节约和生态环境保护，建设资源节约型环境友好型社会之时；在贯彻落实科学发展观和以人为本理念，为人民真心诚意办实事，尽心竭力解难事，坚持不懈做好事之时；在把发展作为党执政兴国的第一要务，努力做到发展依靠人民、发展为了人民、发展成果由人民共享之时，交通问题是管理者和民众共同面对的突出矛盾和重要问题。现在中国大多数城市面临的交通问题有三个：一、机动车数量增长过快而导致的道路容量不足。最近几年城市机动车增长迅速，而与之对应的人均道路面积却一直处于低水平状态，虽然随着城市道路交通的扩建等已经有了较快发展，但仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。二、规划不合理和交通管理水平低下。我国现有城市路网一般都密度低、干道间距过大、支路短缺、瓶颈路断头路畸形路较多，导致交通微循环不畅，功能混乱等情况，市民平均出行时间长、出行效率下降，难以适应现代汽车交通的需要。此外，交通信息服务、交通安全管理的设施不能满足现实的出行需求息。交通政策的制定与实施整体水平有待提高。三、公共交通萎缩，出行结构不合理。目前我国城市公共交通系统建设总量严重滞后，对公共交通投入不足，公交优先战略落实不到位，城市公共汽车交通持续萎缩，从运营效率到经营管理，从服务水平到经济效益，城市公共交通发展缓慢。虽然公共车辆和线路长度增长许多，但公交车辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率低下所抵消。由于公共交通受到冲击，被转移出来的乘客便要寻找其他出行方式，加剧出行结构的不合理。以上几点直接导致城市交通的拥堵，从而影响城市整体的建设和发展。作为最大的发展中国家，中国在城市交通这方面所面临的挑战是巨大的，在大力实施科教兴国战略的同时，如何利用科学技术来改善现当代中国交通状况是政府和社会人员一直关注的热点，本项目能够利用可视化技术分析大量的出租车轨迹路线数据，解析复杂的内在联系，从而缓减甚至解决现存的交通问题，这将利于用户们的出行，有利于缓减城市的交通压力，最终有利于社会的可持续