第一章 绪 论
1.1 课题来源
本学位论文基于下列科研项目进行：
（1） “十五”国家科技攻关计划课题“基础交通信息采集与融合技术研究”（2002BA404A03）；
（2） 深圳市公安局交通警察局课题“深圳市智能交通系统总体发展研究”。
1.2 研究背景
1.2.1 我国城市交通问题及成因
随着经济的发展，全世界范围内发达国家和发展速度较快的发展中国家城市化程度和趋势越来越明显。在经济发展和城市化进程中，城市交通问题成为影响国家社会发展和人们生活水平提高的主要因素。近年来，我国国民经济连续以较高的比率增长，国家的工业化和城市化程度迅速提高，极大促进了城市交通需求，导致我国城市，尤其是特大城市和大城市，普遍存在交通问题。我国城市交通问题主要体现在交通拥堵、交通事故和环境污染。交通拥堵已经成为社会公害，它不仅造成城市的正常社会生活秩序紊乱，而且导致社会经济、政治与文化等诸项功能的衰退，而且引发社会环境质量的持续恶化[1]。大多数城市不同程度存在交通拥堵现象。全国 667 个城市中，约有三分之二城市交通高峰时段主干道机动车车速下降，出现拥堵。一些大中城市交通拥堵严重，交通环境脆弱，路网通行效率下降，主、次干道车流缓慢，常发大面积、持续时间长的拥堵，居民出行时间和交通运输成本明显增加。尤其是特大城市在交通高峰期间主次干道交通流已达到饱和或超饱和状态。
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第二章 城市道路交通信息提取技术体系研究
2.1 城市道路交通信息提取的技术内涵
2.1.1 交通流信息分析
城市道路交通信息提取的主要目的就是估计和预测城市道路交通状态。交通状态的分析依赖交通流理论作为基础。ITS各子系统是否能够有效地运行首先取决于能否获得准确、有效和实时的与道路运行状态有关的信息，特别是交通流参数信息的估计和预测一直是ITS的重要研究内容之一。例如，动态交通诱导系统需要实时的行程时间信息，帮助出行者选择出行路径和制定出行决策，交通控制系统需要动态的交通流量信息，以此作为依据对信号方案进行自适应调整和优化，交通状态识别系统需要流量、速度和占有率参数的实测数据和预测数据，用以判断当前的交通状态或交通状态未来一段时间内的变化趋势，还有其它一些交通管理系统同样需要实时的、动态的交通预测信息。ITS的核心功能都是以交通参数信息的应用为基础展开的，但是交通流参数信息数量和质量的不足对ITS的发展起着制约作用，这些工作已经成为ITS研究开发的瓶颈。所以在城市道路交通信息提取中，交通流参数信息的分析和预测是关键技术之一，需要进一步的理论研究和应用研究。
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2.2 交通信息提取研究发展与现状
2.2.1 研究历史回顾
城市道路交通信息提取以对交通流的分析为前提，其理论基础是交通流理论。交通流理论作为一门运用物理学和数学工具描述交通特性的科学，自其产生之日起经历半个多世纪的发展，已取得了一定的成果。目前，交通流理论呈现百家争鸣的局面，既有考虑总体流动特性的宏观模型，也有考虑单一车辆行为的微观模型。以交通流理论研究和发展最为突出的美国为例，1990年Adolf D.May的Traffic Flow Fundamentals[30], 1975年和1996年修改版的Monograph ofTraffic Flow Theory[31]等著作系统论述了交通流特性和击波、排队等交通流理论，建立了一些能够反映交通流基本特性的模型，尤其是针对美国交通情况建立的一些模型，其中不乏工程实用的方法。
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第三章 城市交通流复杂性研究 ................29
3.1 城市交通复杂性 .....................29
3.2 实证数据描述 .......................32
3.3 道路交通流信息相关性研究 ....................37
3.4 道路交通流信息混沌研究 ..........................47
3.5 小结 ...................57
第四章 复杂交通流预测方法研究 ....................58
4.1 交通流信息预测方法 ..........................58
4.2 交通流信息预测对比研究 ......................66
4.3 考虑交通流复杂性的综合预测 .........................71
4.4 小结 .......................76
第七章 交通信息共享机制研究
7.1 交通信息主动共享机制
7.1.1 基本思想
交通信息共享与城市交通管理功能以及智能运输系统的各个子系统是两组密不可分的概念，交通信息需要依托城市交通管理功能来体现其价值，城市交通管理功能需要信息来推动其进行。因此在确定交通信息共享系统时，不应将交通信息从具体的城市交通管理功能和模块中分离出来，而应将两者进行结合，同步传递。先进的交通管理系统（ATMS）和先进的出行者服务系统（ATIS）己在世界范围内中得到了广泛应用，并成为城市交通管理和服务业务的核心。ATMS和 ATIS 以科学、合理的方法将城市交通管理和服务划分为一系列任务，控制任务的传递和进行。它的基本功能是为管理者和出行者提供一个完成具体功能和模块的实现环境和手段，替管理者和出行者自动化地完成业务处理或告诉他们什么时候该做什么。ATMS 和 ATIS 的目标之一就是不但能告诉管理者和出行者什么时候该做什么，而且在管理者和出行者进行业务处理时还能够告诉他该怎么做。这就意味着在城市交通的智能化和自动化过程中，信息共享应该能够为管理者和出行者主动提供完成相关职能和模块的管理或技术信息。
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结 论
随着我国经济的进步和城市化水平的不断提高，城市交通问题越来越成为制约生产和生活的重大因素。包括我国交通学者在内的世界各国专家对城市交通问题进行了大量的分析和研究，并从多方面、多角度提出力争缓解城市交通问题的方案。随着信息时代的来临和发展，智能交通系统（ITS）已经成为世界范围内缓解城市交通问题的主要方法之一。在我国，无论从政府高层，还是研究学者，乃至工程和企业界都认识到智能交通系统对解决城市交通问题的重要意义。作为我国未来研究和产业的指导性纲领，我国于 2006 年由国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006——2020 年）》，其中明确提出“智能交通管理系统”做为优先发展领域，尤其是包括综合交通运输信息平台和信息资源共享技术和城市交通管理系统，主要目的就是缓解目前的城市道路交通问题。
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参考文献（略）