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时空安全性敏感的城市出行路径规划方法研究与实现
| 论文题名： | 时空安全性敏感的城市出行路径规划方法研究与实现 |
| 关键词： | 城市交通;出行路径规划;软件开发;时空安全性;个性化需求 |
| 摘要： | 随着城市化进程的发展，城市内部环境愈发复杂，城市出行安全问题已经成为世界各国城市管理者共同关注的重点。从安全出行的角度来看，城市中存在诸多不安定的因素，例如犯罪事件，或交通事故，人们在出行途中应尽量避免这些因素的影响，保障出行安全。因此研究面向安全出行场景的城市路径规划方法具有重要现实意义。 路径规划的目标是为用户规划一条满足其需求的路径，实现安全出行的路径规划可分为两步，首先需要确定城市内各区域是否安全，然后根据区域的时空安全性规划出行路线。现有工作围绕这两方面分别开展了研究，但仍存在不足：在区域风险特征刻画方面，现有方法大多关注于公共安全事件在区域间的时空相关性，忽略了公共安全事件在区域内稀疏且分布不均匀的特性，难以准确判断高风险区域；在安全路径规划算法方面，现有方法大多关注于规划一条从起点到终点的路径，不考虑中间节点约束，无法满足用户对出行路线所经过的位置的个性化需求，如何在满足用户个性化需求的同时规划一条安全路径是更加复杂的问题，对路径规划算法的要求更高。 针对以上问题，本论文基于图神经网络技术构建了城市区域风险预测模型，并针对安全出行场景下用户个性化出行需求设计相应的路径规划方法，具体包括三个部分： （1）针对当前研究工作忽略了区域内公共安全事件时空分布特征的问题，设计了区域公共安全事件时空分布建模方法，更全面地刻画区域内安全事件数据的时空特征，并设计了时空敏感的城市区域风险预测模型，提高区域风险预测的水平。 （2）针对当前研究工作缺少满足用户个性化出行需求的路径规划算法的问题，设计了安全敏感的城市个性化路径规划算法，在满足用户个性化出行需求的同时，保证路径安全性，优化路径出行成本。 （3）基于理论成果，设计并开发了面向安全出行的城市路径规划系统，系统采用前后端分离模式，后端负责管理数据，预测区域风险和规划路径，前端负责提供用户交互接口与路径可视化功能。 综上，本文面向城市场景下安全出行问题，设计了城市区域风险预测模型与城市路径规划算法，构建了一个面向安全出行场景的城市路径规划原型系统。实验表明，本文所提机制能够有效预测城市区域风险状态，并为用户规划安全出行路径。本文所提理论机制和原型系统有助于构建城市安全出行服务，可进一步应用于城市感知、智能交通等诸多领域。 |
| 作者： | 安祺 |
| 专业： | 网络空间安全 |
| 导师： | 金嘉晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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