A geographic-semantic context-aware urban commuting flow prediction model using graph neural network
Notice bibliographique
Résumé
Urban commuting flow prediction is crucial for urban planning, transportation optimization, and supply chain management. Traditional models and machine learning solutions often fall short in capturing the complex dynamics of urban mobility, overlooking factors like spatial correlation and human mobility patterns. Recent deep learning advancements have shown promise by integrating spatial correlation through incorporating geographical adjacency. However, this approach may not fully capture spatial correlation, particularly the semantic adjacency effect of zones connected via public transportation lines, such as metro networks—a novel dimension overlooked in prior research. The metro station serves as a major transit hub, attracting passengers from various origins and destinations and correlating the flow between the connected zones and other zones within the metro network. Devising an optimized model to encapsulate these spatial correlations is another crucial area of research where scientists are actively seeking the most effective solutions. We propose a novel sequential hybrid approach leveraging graph-based learning, focusing on the underexplored impact of metro networks on commuting flow prediction. Our model integrates two types of adjacency—geographic and semantic—using Graph Convolutional Networks (GCNs) to embed geographic correlations among proximate zones and Graph Attention Networks (GATs) to incorporate semantic adjacency defined by metro line connectivity. Furthermore, our approach innovatively incorporates features directly from online maps, eliminating reliance on third-party resources and enhancing scalability and efficiency. We validate our model using real-world datasets from Montreal, Canada, comprising travel surveys and GPS trajectory types, totaling nearly 900,000 trip records. Through evaluation using established performance metrics such as MAE, RMSE, MAPE, and CPC, we demonstrate significant improvement in predictive accuracy compared to existing state-of-the-art models. Our research has practical implications for urban planning and infrastructure development, aiding policymakers and urban planners in analyzing the impact of new urban infrastructure on commuting flow dynamics and facilitating informed decisions regarding transportation and infrastructure planning.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».