基于 TransCAD 平台的 OD 矩阵反推综合效果对比 研究
李海峰 韦献兰 交通部规划研究院 交通仿真与决策支持研究中心
北京市朝阳区曙光西里甲 6 号时间国际 2 号楼 4 楼 100028 电话 010-59629420
摘要:本文在介绍国内外现有的各种 OD 矩阵反推方法的基础上,提出基于 TransCAD 软件 环境下基于路段交通量的 OD 矩阵反推方法,并设计采用不同的 OD 矩阵反推方案.通过方 案反推结果之间的对比,研究基于路段交通量反推 OD 矩阵的结果精度与交通分配方法,通 行能力,种子 OD 矩阵以及路段交通量调查点覆盖范围之间的关系. 关键词:OD 矩阵,反推方法,TransCAD
Application of OD Matrix Estimation Method Based on TransCAD
Abstract: Key words:
引言
OD 矩阵是描述交通网络中所有起点(Origin)与终点(Destination)之间出 行量的表格,能够反映小区之间的交通需求,是城市交通规划,控制与管理的基 本依据,是现代交通系统研究中必需的组成部分,同时也是开展路网规划,交通 建设项目可行性研究和交通组织管理方案评价等工作的重要基础. 历史上 OD 矩 阵中的数据是通过大规模的交通调查得到的,如家庭调查,电话调查和路边调查 等,但是这种调查需要花费大量的人力,物力和财力,以及很长时间的调查准备 工作和数据整理工作.在 20 世纪 70 年代后期,有学者提出了以一定的路段交通 量推算 OD 矩阵的方法,即 OD 矩阵反推方法.由于路段交通调查与较大规模的 入户调查相比,费用较少,因此常常需要根据路段交通量生成基准年出行矩阵, 或更新已有的 OD 出行矩阵, 使基准年 OD 矩阵较准确地反映出最新的现状交通
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流量分布情况,以应用于交通规划管理. 本文将在介绍国内外现有的各种 OD 矩阵反推方法的基础上,提出基于 TransCAD 的 OD 矩阵反推方法,并设计基于全有全无法,用户平衡法,随机用 户平衡法和系统最优法这四种不同分配方法的 OD 矩阵反推方案, 通过对比分析 调查路段观测交通量与 OD 矩阵反推结果再分配之后相应路段的估计流量之间 的误差,确定 TransCAD 的 OD 矩阵反推时应选取的最佳分配方法.再基于该方 法, 设计种子 OD 矩阵获取方案, 以及重新划分原路网的交通小区和设置调查点, 最后对不同方案反推结果进行比选分析得出结论.
1,OD 矩阵反推方法综述
OD 反推理论的研究起始于 20 世纪 70 年代后期,先后有多名专家对此进行 了研究, 早期学者们对 OD 问题的研究主要在于用线性或非线性回归分析建立起 重力需求模型,这类模型需要诸如小区人口,就业,平均收入等数据.此后有学 者提出基于路网交通平衡的出行矩阵推算模型,重点将拥堵影响包括进来.还有 学者尝试通过最大熵或最小信息模型得出与实测路段流量最接近的出行矩阵, 以 及用统计学方法基于先验矩阵推出未来矩阵.最近的研究主要是用线性规划,神 经网络和模糊权重等方法解决 OD 矩阵推算问题. 虽然各国学者和专家进行 OD 矩阵反推研究的模型有所不同, 但对于 OD 反 推理论的基本思想,各国学者有如下的理解:OD 矩阵反推技术属于 OD 矩阵估 计技术中的一种,作为交通分配的逆过程,OD 矩阵反推主要是利用先验矩阵和 路段交通量,通过交通模型推算出与实际路网 OD 更相似的新 OD 矩阵.交通分 配中的重力模型与 OD 矩阵反推相似,与交通分配不同的是,交通分配问题只考 虑起始点的路段流量作为输入数据, OD 矩阵反推则还考虑到每个出行路径上 而 的路段流量数据. 目前较为普遍应用的 OD 矩阵反推模型主要有: 以极大熵原理为基础的极大 熵模型(ME) ,以最小二乘原理为基础的广义最小二乘模型(GLS) ,以信息论 原理为基础的最小信息量模型(MI) ,以最大似然原理为基础的极大似然模型 (ML)和卡尔曼滤波模型(KF) .下面对上述模型的优缺点进行比较分析,如 表 1 所示:
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表 1 模型优缺点比较 模型 优点 结构简单 不需确定权重和样本概 要事先确定 OD 点之间 极大熵模型 率 求解方便,精度高 不受对象区域范围的限 制 广义最小二乘模型 不必假设数据分布 无估计发散问题 信息利用充分 应用前景好 原理简单 不需确定权重 用于动态反推效果好 需要确定权重 应用不方便 模型复杂 求解困难 需确定样本概率密度 函数 存在滤波发散问题 径路选择概率 OD 形式发生大幅度变 化时,反推精度将欠佳 缺点

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