JP6723967B2 - Estimating device, estimating method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、推定装置、推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an estimation device, an estimation method and a program.
大規模なイベント等で起こり得る混雑に対応するため、マルチエージェントシミュレータ(MAS:Multi-Agent Simulator)を用いた人流の把握や制御策の策定等が従来から行われている。より正確な人流の把握や効果的な制御策の策定等のためには、精度の高いシミュレーションが必要となる。このため、観測したデータを基に、その観測データを再現するパラメータを決定する技術が必要不可欠である。このようなパラメータとしては、例えば、移動経路の通過人数を示すパラメータが挙げられる。 In order to cope with the congestion that can occur at a large-scale event or the like, grasping the flow of people and formulating control measures using a multi-agent simulator (MAS) have been conventionally performed. Highly accurate simulation is necessary for more accurate grasp of people flow and formulation of effective control measures. For this reason, it is indispensable to have a technique for determining the parameters for reproducing the observed data based on the observed data. As such a parameter, for example, a parameter indicating the number of people passing through the moving route can be cited.
ここで、例えば、複数の観測地点で観測された人数から移動経路別の通過人数を推定する技術に類似する課題を解く技術として、通信分野における交流トラヒック推定技術が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1)。交流トラヒック推定技術は、通信ネットワークにおいて、各ノードの発信トラヒック量及び着信トラヒック量と、各リンクのトラヒック量と、経路情報とから、各ノードペア間の通信量を推定する技術である。
Here, for example, AC traffic estimation technology in the communication field is known as a technology that solves a problem similar to the technology of estimating the number of people passing by each traveling route from the number of people observed at a plurality of observation points (for example,
交通の移動を推定する問題に対して交流トラヒック推定技術を適用する場合、通信と異なり交通の移動には移動時間が掛かるため、同一時間帯において複数の観測地点で同一人物を観測できないことがある。しかしながら、対象時間帯において交通量の定常性を仮定すれば、交通の移動を推定する問題においても、通信分野の交流トラヒック推定技術と同様の問題設定と見做すことができる。 When applying AC traffic estimation technology to the problem of estimating traffic movement, it may not be possible to observe the same person at multiple observation points in the same time zone, because it takes time to move traffic unlike communication. .. However, assuming that the traffic volume is stationary in the target time period, the problem of estimating the movement of traffic can be regarded as the same problem setting as the AC traffic estimation technique in the communication field.
ところで、交流トラヒック推定技術では、例えば設計者が設計した経路のみでトラヒックが流れることを前提としている。一方で、交通の移動を推定するためには、移動する対象(例えば、人や車、バイク、自転車等)が選択する経路候補も推定する必要があるが、従来技術では、このような経路候補の推定をモデル化することができない。 By the way, the AC traffic estimation technique is premised on that the traffic flows only through a route designed by a designer, for example. On the other hand, in order to estimate the movement of traffic, it is also necessary to estimate a route candidate selected by a moving target (for example, a person, a car, a motorcycle, a bicycle, etc.). The estimation of cannot be modeled.
また、精度の高いシミュレーションのためには、実際に交通量を観測したデータが必要となるが、例えば数取器等を用いて交通量を計測した場合、交通量を計測できなかった時間帯が存在することがある。すなわち、交通量を観測した観測値データに欠損がある場合がある。 In addition, for highly accurate simulations, data that actually measures the traffic volume is required, but when measuring the traffic volume using, for example, a tally counter, there are times when the traffic volume could not be measured. It may exist. That is, there are cases where the observation value data obtained by observing the traffic volume is missing.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、欠損を含む観測値データから経路別交通量を推定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to estimate the traffic volume by route from observation value data including a defect.
そこで、本発明の実施の形態では、入力された道路網データに基づいて、移動対象の出発地から目的地までの複数の経路を生成する経路生成手段と、前記経路生成手段により生成された前記複数の経路と、前記移動対象の交通量を各々観測する複数の観測地点とに基づいて、前記複数の経路の各々を通る移動対象が前記複数の観測地点の各々で観測されるか否かを表すルーチング行列を生成するルーチング行列生成手段と、前記ルーチング行列生成手段により生成された前記ルーチング行列と、複数の観測期間において前記複数の観測地点で各々観測された前記移動対象の交通量を示す第1の観測値データとに基づいて、前記複数の経路の各々における前記移動対象の交通量を推定する経路別交通量推定手段と、を有することを特徴とする。 Therefore, in the embodiment of the present invention, based on the input road network data, a route generation unit that generates a plurality of routes from a departure point of a movement target to a destination, and the route generation unit generated by the route generation unit. Based on a plurality of routes and a plurality of observation points that respectively observe the traffic volume of the movement target, it is determined whether or not the movement target passing through each of the plurality of routes is observed at each of the plurality of observation points. A routing matrix generation means for generating a routing matrix to represent, the routing matrix generated by the routing matrix generation means, and a traffic amount of the moving object observed at each of the plurality of observation points in a plurality of observation periods, Route-based traffic volume estimation means for estimating the traffic volume of the movement target on each of the plurality of routes based on one observation value data.
欠損を含む観測値データから経路別交通量を推定することができる。 It is possible to estimate the traffic volume by route from the observed value data including the deficiency.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以降では、経路別交通量の一例として経路別の人数を推定する経路別人数推定装置10について説明する。ただし、経路別交通量は、経路別の人数に限られない。経路別交通量としては、例えば、経路別の車の台数、経路別のバイクの台数、経路別の自転車の台数、経路別の生物の個体数等であっても良い。したがって、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10は、これらの経路別交通量を推定する場合についても同様に適用することができる。なお、経路を移動する人、車、バイク、自転車、生物等の移動対象は、「エージェント」と称されても良い。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, the route-by-route
<経路別人数推定装置10の構成>
まず、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10の構成の一例を示す図である。
<Configuration of the number-of-
First, the configuration of a route-specific
図1に示す経路別人数推定装置10は、エージェントが通過し得る経路の候補(以下、単に「経路候補」とも表す。)を生成した上で、観測値データ等から経路別の人数(以下、単に「経路別人数」とも表す。)を推定するコンピュータ又はコンピュータシステムである。図1に示す経路別人数推定装置10には、経路別人数推定プログラム100がインストールされている。経路別人数推定プログラム100は、1つのプログラムであっても良いし、複数のプログラム又はモジュールで構成されるプログラム群であっても良い。
The number-of-people-by-
図1に示す経路別人数推定装置10は、経路別人数推定プログラム100が実行する処理によって、経路候補の生成と、経路別人数の推定とを行う。
The route-specific
<変数の定義>
ここで、本発明の実施の形態で用いる各変数を以下のように定義する。
<Definition of variables>
Here, each variable used in the embodiment of the present invention is defined as follows.
・Xt,i:経路別人数の推定値。 -Xt,i : Estimated number of people by route.
・t:時刻を示すインデックス。tは、0≦t≦Tとする。 -T: An index indicating the time. t is 0≦t≦T.
・T:観測対象とした時間帯の最後の時刻。 -T: The last time of the time zone to be observed.
・Ri:経路候補(エージェントが通過し得るノード列)。 R i : Route candidate (node sequence through which an agent can pass).
・i:経路候補のインデックス。iは、1≦i≦Iとする。 I: index of route candidate. i is 1≦i≦I.
・I:経路候補の個数。 I: the number of route candidates.
・Yt,j:観測地点別人数の観測値。 -Yt,j : The observed value of the number of people at each observation point.
・Mj:観測地点(観測対象となるノード列)。 M j : observation point (node sequence to be observed).
・j:観測地点のインデックス。jは、1≦j≦Jとする。 -J: Index of the observation point. j is 1≦j≦J.
・J:観測地点の個数。 ・J: Number of observation points.
・A:ルーチング行列。 A: routing matrix.
ここで、観測地点別人数Yt,jを各要素とするT行J列の行列を観測値データYと表す。観測値データYとは、時間及び空間的に或る粒度で交通量を計測し、集計したデータのことである。観測値データYを得る方法としては、例えば、国土交通省「平成27年度 全国道路・街路交通情勢調査 一般交通量調査結果の概要について」に開示されているように、道路を通過する車や人の数をカウントして交通量を測定する方法が挙げられる。 Here, a matrix of T rows and J columns having the number of people Y t,j at each observation point as each element is represented as observation value data Y. The observation value data Y is data obtained by measuring and totaling the traffic volume with a certain granularity in time and space. As a method of obtaining the observation value data Y, for example, as described in “Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism 2015 National Road/Street Traffic Situation Survey Overview of General Traffic Volume Survey Results,” There is a method of counting traffic by measuring the number of traffic.
観測値データYの一例を図2に示す。図2に示すように、観測値データYは、観測時間帯(観測期間)t=0〜t=1の間に観測地点Mj(j=1,2,・・・,J)で観測された観測値Y1,j(j=1,2,・・・,J)を(1,j)成分の要素とする。同様に、観測値データYは、観測時間帯t=1〜t=2の間に観測地点Mj(j=1,2,・・・,J)で観測された観測値Y2,j(j=1,2,・・・,J)を(2,j)成分の要素とする。以降も同様に、観測値データYは、観測時間帯t=T−1〜t=Tの間に観測地点Mj(j=1,2,・・・,J)で観測された観測値YT,j(j=1,2,・・・,J)を(T,j)成分の要素とする。 An example of the observation value data Y is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the observation value data Y is observed at the observation point M j (j=1, 2,..., J) during the observation time period (observation period) t=0 to t=1. The observed values Y 1,j (j=1, 2,..., J) are the elements of the (1,j) component. Similarly, the observation value data Y is the observation value Y 2,j (observed at the observation point M j (j=1, 2,..., J) during the observation time period t=1 to t= 2. Let j=1, 2,..., J) be elements of the (2, j) component. Similarly thereafter, the observation value data Y is the observation value Y observed at the observation point M j (j=1, 2,..., J) during the observation time period t=T−1 to t=T. Let T,j (j=1, 2,..., J) be the element of the (T,j) component.
観測値データYに含まれる観測値Yt,jには欠損値が存在しても良い。言い換えれば、或る観測地点Mjの或る観測時間帯で欠測が存在しても良い。欠損値である観測値Yt,jには、NULLが設定されていても良いし、予め決められた所定の値(例えば、欠損値であることを示す所定のコード値や観測値として取り得ない値等)が設定されていても良い。 There may be a missing value in the observed value Y t,j included in the observed value data Y. In other words, a missing measurement may exist in a certain observation time zone of a certain observation point M j . NULL may be set for the observed value Y t,j that is a missing value, or a predetermined value that is determined in advance (for example, a predetermined code value indicating a missing value or an observed value cannot be taken). Value, etc.) may be set.
なお、各観測時間の時間幅はそれぞれ異なっていても良い。例えば、観測時間t=0〜t=1の間の時間幅と、観測時間t=1〜t=2の間の時間幅とが異なっていても良い。また、観測地点Mj毎に異なる時間幅で観測されても良い。例えば、t=0からt=Tまでの期間の間において、観測地点M1ではT回観測される一方で、観測地点M2ではT/2回観測される等である。言い換えれば、観測地点Mj毎に観測周期が異なっていても良い。この場合、観測の時間幅が揃っている観測地点Mj毎にまとめて(すなわち、観測周期が同一の観測地点Mj毎にまとめて)、複数の行列により観測値データYを表現しても良い。 The time width of each observation time may be different. For example, the time width between the observation times t=0 to t=1 may be different from the time width between the observation times t=1 to t=2. Further, the observation time may be different for each observation point M j . For example, during the period from t=0 to t=T, the observation point M 1 is observed T times, while the observation point M 2 is observed T/2 times. In other words, the observation cycle may be different for each observation point M j . In this case, collectively for each observation point M j where the duration of the observation are aligned (i.e., the observation period is summarized by the same observation spot M j), also expresses the observed value data Y by a plurality of matrices good.
<経路別人数推定装置10のハードウェア構成>
次に、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10のハードウェア構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10のハードウェア構成の一例を示す図である。
<Hardware Configuration of Route-Estimated Number of
Next, a hardware configuration of the route-based
図3に示す経路別人数推定装置10は、入力装置11と、表示装置12と、外部I/F13と、RAM(Random Access Memory)14と、ROM(Read Only Memory)15と、CPU(Central Processing Unit)16と、通信I/F17と、補助記憶装置18とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバスBを介して通信可能に接続されている。
The route-based
入力装置11は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル等であり、ユーザが各種操作を入力するのに用いられる。表示装置12は、例えばディスプレイ等であり、経路別人数推定装置10の処理結果を表示する。なお、経路別人数推定装置10は、入力装置11及び表示装置12の少なくとも一方を有していなくても良い。
The
外部I/F13は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体13a等がある。経路別人数推定装置10は、外部I/F13を介して、記録媒体13a等の読み取りや書き込みを行うことができる。記録媒体13aには、経路別人数推定プログラム100等が記録されていても良い。
The external I/
記録媒体13aには、例えば、フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、SDメモリカード(Secure Digital memory card)、USB(Universal Serial Bus)メモリカード等がある。
The
RAM14は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。ROM15は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。ROM15には、例えば、OS設定やネットワーク設定等が格納されている。
The RAM 14 is a volatile semiconductor memory that temporarily holds programs and data. The
CPU16は、ROM15や補助記憶装置18等からプログラムやデータをRAM14上に読み出して処理を実行する演算装置である。
The
通信I/F17は、経路別人数推定装置10を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。経路別人数推定プログラム100は、通信I/F17を介して、所定のサーバ装置等から取得(ダウンロード)されても良い。
The communication I/
補助記憶装置18は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等であり、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置18に格納されているプログラムやデータには、例えば、OS、当該OS上において各種機能を実現するアプリケーションプログラム、経路別人数推定プログラム100等がある。
The
本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10は、図3に示すハードウェア構成を有することにより、後述する各種処理を実現することができる。
The number-of-people-by-
<経路別人数推定装置10の機能構成>
次に、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10の機能構成について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10の機能構成の一例を示す図である。
<Functional Configuration of Route-Specific
Next, a functional configuration of the number-of-people-by-
図4に示す経路別人数推定装置10は、経路候補生成部110と、ルーチング行列生成部120と、経路別人数推定部130とを有する。これら各部は、経路別人数推定プログラム100がCPU16に実行させる処理により実現される。
4 includes a route
経路候補生成部110は、道路網データGと、ノード集合V及びUと、倍率αと、観測地点リストMとを入力して、経路候補リストRを生成する。経路候補リストRは、経路候補Riのリストである。ただし、経路候補Riは、道路網データGでリンクが存在するようなノード列である。
The route
なお、経路候補生成部110は、ノード集合V及びUと、倍率αと、観測地点リストMとのうちの少なくとも1つが入力されなくても良い。すなわち、ノード集合V及びUと、倍率αと、観測地点リストMとは任意の入力データである。
Note that the route
道路網データGは、対象とする道路網を表す有向グラフである。道路網データGは、道路網に属するノード(例えば、交差点等)の集合をN、道路網に属するリンク(例えば、道路等)の集合をEとして、G={N,E}と表される。 The road network data G is a directed graph representing a target road network. The road network data G is expressed as G={N, E}, where N is a set of nodes (eg, intersections) belonging to the road network and E is a set of links (eg roads) belonging to the road network. ..
ノード集合V及びUは、出発地(O)と目的地(D)との組合わせ(以降では、「OD組合せ」と表す。)を限定するためのノードの集合である。OD組合せとは、出発地となるノードと、目的地となるノードとの組み合わせである。 The node sets V and U are a set of nodes for limiting the combination of the starting point (O) and the destination (D) (hereinafter, referred to as “OD combination”). The OD combination is a combination of a node serving as a starting point and a node serving as a destination.
ノード集合V及びUに含まれるノードとしては、ランドマークを示すノード(例えば人が発生又は消滅する可能性のあるノード)が挙げられる。具体的には、ノード集合Vとしては、例えば、駅を示すノードの集合が挙げられる。また、ノード集合Uとしては、例えば、イベント会場の入口を示すノードの集合が挙げられる。 Examples of the nodes included in the node sets V and U include a node indicating a landmark (for example, a node in which a person may occur or disappear). Specifically, the node set V may be, for example, a set of nodes indicating stations. Further, as the node set U, for example, a set of nodes indicating the entrance of the event venue can be cited.
倍率αは、経路候補Riの道のりの許容範囲を限定するための値である。倍率αの値は、例えば経路別人数推定装置10のユーザ等により予め設定される。
The magnification α is a value for limiting the allowable range of the route candidate R i on the way. The value of the magnification α is preset by, for example, the user of the route-specific
観測地点リストMは、どの観測地点Mjでも観測されない経路候補Riを除外するための観測地点Mjのリストである。 Observation place list M is a list of observation points M j for excluding In any observation point M j is not observed path candidate R i.
ルーチング行列生成部120は、経路候補リストRと、観測地点リストMとを入力して、ルーチング行列Aを生成する。
The routing
経路別人数推定部130は、ルーチング行列Aと、観測値データYとを入力して、経路別人数Xを推定する。そして、経路別人数推定部130は、推定した経路別人数Xを出力する。経路別人数Xは、経路別の交通量を表す行列である。なお、経路別人数推定部130は、予め設定された任意の出力先に経路別人数Xを出力すれば良い。例えば、経路別人数推定部130は、経路別人数Xを表示装置12に出力しても良いし、補助記憶装置18や記録媒体13a等に出力(保存)しても良いし、通信I/F17を介してネットワーク上のサーバ装置等に出力(送信)しても良い。また、経路別人数推定部130は、経路別人数Xを他のプログラム(例えば、人流シミュレーションプログラム)に出力しても良い。
The route-specific number of
<経路別人数推定装置10が実行する処理>
次に、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10が実行する処理について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
<Process Performed by Route-Specific
Next, the processing executed by the route-specific number-of-
ステップS101:経路候補生成部110は、全てのOD組合せに対して以下の(1)〜(4)の手順を実行することで、経路候補リストRを生成する。ノード集合V及びUが入力されない場合、経路候補生成部110は、道路網データGに含まれるノードからOD組合せを作成する。一方で、ノード集合V及びUが入力される場合、経路候補生成部110は、ノード集合Vに含まれるノードと、ノード集合Uに含まれるノードとからOD組合せを作成する。ノード集合Vに含まれるノードと、ノード集合Uに含まれるノードとからOD組合せを作成することは、ノード集合Vとノード集合Uとの完全2部グラフの各辺を選択することに相当する。
Step S101: The route
なお、道路網データGに含まれるノードと、ノード集合Vに含まれるノードと、ノード集合Uに含まれるノードとは、いずれも出発地(O)にも目的地(D)にもなり得るものとする。すなわち、道路網データGに含まれるノードN1とノードN2とついて、OD組合せは、ノードN1を出発地、ノードN2を目的地とした組み合わせと、ノードN2を出発地、ノードN1を目的地とした組み合わせとが存在する。ノード集合V及びUについても同様に、ノード集合Vに含まれるノードN1と、ノード集合Uに含まれるノードN2とについて、OD組合せは、ノードN1を出発地、ノードN2を目的地とした組み合わせと、ノードN2を出発地、ノードN1を目的地とした組み合わせとが存在する。 The nodes included in the road network data G, the nodes included in the node set V, and the nodes included in the node set U can both be a departure point (O) or a destination (D). And That is, for the node N 1 and the node N 2 included in the road network data G, the OD combinations are a combination in which the node N 1 is the starting point and the node N 2 is the destination, and the node N 2 is the starting point and the node N 2. There are combinations with 1 as the destination. Similarly, for the node sets V and U, for the node N 1 included in the node set V and the node N 2 included in the node set U, the OD combination is the node N 1 as the starting point and the node N 2 as the destination. And a combination in which the node N 2 is the starting point and the node N 1 is the destination.
(1)経路候補生成部110は、OD組合せに含まれる出発地(O)を示すノード(以降、「ノードO」と表す。)と、当該OD組合せに含まれる目的地を示すノード(以降、「ノードD」と表す。)との間の全経路を数え上げる。数え上げられた各経路が経路候補Riである。
(1) The route
ノードOとノードDとの間の全経路の数え上げは、例えばGraphillionを用いて行うことができる。Graphillionについては、例えば、ERATO 湊離散構造処理系プロジェクト(著),湊真一(編集)「超高速グラフ列挙アルゴリズム−〈フカシギの数え方〉が拓く,組合せ問題への新アプローチ」森北出版2015.に開示されている。 The enumeration of all the paths between the node O and the node D can be performed by using, for example, Graphillion. Regarding Grafilion, for example, ERATO Minato Discrete Structure Processing System Project (Author), Shinichi Minato (edited) “Ultra-high-speed graph enumeration algorithm-a new approach to combinatorial problems developed by <numerical value of Fukasugi>” in Morikita Publishing 2015. It is disclosed.
(2)経路候補生成部110は、最短経路探索アルゴリズムにより、ノードOとノードDとの間の最短経路を探索して、探索した最短経路の距離を算出する。これには、PythonのライブラリであるNetworkX等を用いることができる。
(2) The route
(3)次に、経路候補生成部110は、上記の(1)で得られた各経路候補Riの距離(経路候補距離di)と、上記の(2)で得られた最短経路の距離(最短距離dmin)とを比較する。そして、経路候補生成部110は、各経路候補Riのうち、経路候補距離diが最短距離dminのα倍以上となっている経路候補Riを除外する。
(3) Next, the
(4)次に、経路候補生成部110は、上記(3)で得られた経路候補Riのうち、観測されない経路候補Riを除外する。経路候補Riが観測されるか否かは、観測地点リストMを用いて判定することができる。
(4) Next, the route
より具体的には、例えば、観測地点リストMに含まれる観測地点MjをMj=[Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,n]、経路候補RiをRi=[Ri,1,Ri,2,・・・,Ri,k]とする。ただし、nは観測地点Mjに含まれるノード数、kは経路候補Riに含まれるノード数である。このとき、Ri,1,Ri,2,・・・,Ri,kのうちのいずれかのノードが、Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,nのいずれかのノードと同一ノードである場合に、経路候補Riは観測されると判定される。一方で、Ri,1,Ri,2,・・・,Ri,kのうちのいずれのノードも、Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,nのうちのいずれのノードとも同一ノードでない場合に、経路候補Riは観測されないと判定される。 More specifically, for example, the observation point M j included in the observation point list M is M j =[M j,1 , M j,2 ,..., M j,n ], and the route candidate R i is R. Let i =[R i,1 , R i,2 ,..., R i,k ]. However, n is the number of nodes included in the observation point M j , and k is the number of nodes included in the route candidate R i . At this time, any node of R i,1 , R i,2 ,..., R i,k is one of M j,1 , M j,2 ,..., M j,n . If it is the same node as that node, the route candidate R i is determined to be observed. On the other hand, any of the nodes R i,1 , R i,2 ,..., R i,k has a node of M j,1 , M j,2 ,..., M j,n . If neither node is the same node, it is determined that the route candidate R i is not observed.
特に、経路候補Riの先頭ノードRi,1が、Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,nのうちのいずれかのノードと同一ノードである場合は、経路候補Riの出発が観測される。同様に、経路候補Riの末尾ノードRi,kが、Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,nのうちのいずれかのノードと同一ノードである場合は、経路候補Riの到着が観測される。また、観測地点Mjが経路候補Riの部分列である場合、経路候補Riの通過が観測される。 In particular, when the leading node R i,1 of the route candidate R i is the same node as any one of M j,1 , M j,2 ,..., M j,n , the route candidate The departure of R i is observed. Similarly, if the tail node R i,k of the route candidate R i is the same node as any one of M j,1 , M j,2 ,..., M j,n , The arrival of the candidate R i is observed. Further, when the observation point M j is a subsequence of the path candidates R i, passing the path candidate R i is observed.
全てのOD組合せに対して上記の(4)で得られた経路候補Riのリストが経路候補リストRである。そして、経路候補生成部110は、得られた経路候補リストRをルーチング行列生成部120に出力する。
The list of route candidates R i obtained in (4) above for all OD combinations is the route candidate list R. Then, the route
なお、上述したように、ノード集合V及びUと、倍率αと、観測地点リストMとのうちの少なくとも1つは、経路候補生成部110に入力されなくても良い。ただし、道路網データGの大きさによっては、経路候補リストRに含まれる経路候補Riの数が膨大になる場合がある。このため、ノード集合V及びUと、倍率αと、観測地点リストMとのうちの少なくとも1つを用いて、経路候補Riを限定することが好ましい。
Note that, as described above, at least one of the node sets V and U, the magnification α, and the observation point list M may not be input to the route
ステップS102:ルーチング行列生成部120は、経路候補リストR及び観測地点リストMからルーチング行列Aを生成する。ルーチング行列Aの各要素をAj,iとすれば、ルーチング行列Aは、以下の式1により生成される。
Step S102: The routing
経路候補Riが観測地点Mjで観測されるか否かは、例えば以下のようにして判定する。経路候補RiをRi=[Ri,1,Ri,2,・・・,Ri,k]とする。ただし、kは経路候補Riに含まれるノード数である。観測地点リストMに含まれる観測地点MjをMj=[Mj,1,Mj,2,・・・,Mj,n]とする。ただし、nは観測地点Mjに含まれるノード数とする。観測地点Mjは、「出発」「到着」「通過」のいずれかの属性を持つ。属性が「出発」の場合、経路候補Riの先頭要素(先頭のノード)Ri,1が観測地点Mjに含まれていれば観測されるとし、そうでなければ観測されないとする。属性が「到着」の場合、経路候補Riの末尾要素Ri,kが観測地点Mjに含まれていれば観測されるとし、そうでなければ観測されないとする。属性が「通過」の場合、経路候補Riの少なくとも一部が観測地点Mjに含まれていれば観測されるとし、そうでなければ観測されないとする。このように、観測地点リストMには、「出発」「到着」「通過」のうちの少なくとも1つの属性の観測地点Mjが含まれるものとして、各属性に応じて経路候補Riが観測地点Mjで観測されるか否かを判定し、ルーチング行列の(j,i)要素Aj,iの値を設定する。 Whether or not the route candidate R i is observed at the observation point M j is determined as follows, for example. Let the route candidate R i be R i =[R i,1 , R i,2 ,..., R i,k ]. However, k is the number of nodes included in the route candidate R i . The observation points M j included in the observation point list M are M j =[M j,1 , M j,2 ,..., M j,n ]. However, n is the number of nodes included in the observation point M j . The observation point M j has any of the attributes of “departure”, “arrival”, and “passage”. When the attribute is “departure”, it is assumed that the head element (head node) R i,1 of the route candidate R i is included in the observation point M j, and is observed, otherwise it is not observed. When the attribute is “arrival”, it is assumed that the tail element R i,k of the route candidate R i is included in the observation point M j, and is observed, and otherwise it is not observed. When the attribute is “pass”, it is assumed that at least a part of the route candidate R i is included in the observation point M j, and is observed, and otherwise it is not observed. As described above, the observation point list M includes the observation points M j having at least one attribute of “departure”, “arrival”, and “passage”, and the route candidates R i are set as the observation points according to each attribute. It is determined whether or not it is observed in M j , and the value of the (j,i) element A j,i of the routing matrix is set.
このようにして生成されるルーチング行列Aの各要素は、複数の経路の各々を通る移動対象(例えば、人、車、バイク、自転車等)が、複数の観測地点の各々で観測されるか否かを表すものとなる。つまり、Aj,iは、経路候補Riを通る移動対象を観測地点Mjで観測できるか否かを表す。これにより、経路候補Riを通る移動対象の数の推定に際し、観測値データYの中のどの要素を考慮すれば良いかがルーチング行列Aによって特定されることになる。 Each element of the routing matrix A generated in this way determines whether or not a moving object (for example, a person, a car, a motorcycle, a bicycle, etc.) passing through each of a plurality of routes is observed at each of a plurality of observation points. Will be represented. That is, A j,i represents whether or not the moving target passing through the route candidate R i can be observed at the observation point M j . As a result, the routing matrix A specifies which element in the observation value data Y should be taken into consideration when estimating the number of moving objects passing through the route candidate R i .
ステップS103:経路別人数推定部130は、以下の(1)〜(4)の手順を実行することで、ルーチング行列A及び観測値データYから経路別人数Xを推定する。
Step S103: The number-of-people-by-
(1)経路別人数推定部130は、観測値データYを整形して、観測値データSを生成する。整形後の観測値データSは、D行3列の行列であり、d行目が[Md,Ud,Yd´]である。ここで、Dは、観測値データYに含まれる観測値Yt,jから欠損値を除いた観測値Yt,jの個数である。言い換えれば、Dは、観測値データYに含まれる観測値Yt,jのうち、欠損値でない観測値Yt,jの要素数である。欠損値でない観測値Yt,jに対して1から順にインデックスを振り直して、各要素毎の値を[Md,Ud,Yd´]に変換して得られたものが観測値データSである。
(1) The route-specific number-of-
Mdは、d番目(d=1,2,・・・,D)の観測値Yd´の観測地点のインデックスであり、1≦Md≦Jである。Udは、当該観測値Yd´の観測時間帯(観測期間)を表す情報であり、所定の時間幅ΔT毎に区切った時間帯をtk(k=1,2,・・・)として、d番目の観測値Yd´を観測した時間帯に相当する時間区間(単位時間)tiのリストである。ここで、以降では、ΔTを観測時間幅と呼ぶこととする。 M d is an index of the observation point of the d-th (d=1, 2,..., D) observation value Y d ′, and 1≦M d ≦J. U d is information indicating the observation value observed time period Y d '(the observation period), the divided time zone for each predetermined time width ΔT t k (k = 1,2, ···) as , D is a list of time sections (unit time) t i corresponding to the time zone in which the observed value Y d ′ is observed. Hereafter, ΔT will be referred to as an observation time width.
例えば、或る観測値Yd´がt2〜t4で表される時間帯を観測することで得られた場合、値Ud={t2,t3,t4}となる。同様に、別の或る観測値Yd´がt3〜t4で表される時間帯を観測することで得られた場合、値Ud={t3,t4}となる。 For example, when a certain observation value Y d ′ is obtained by observing the time zone represented by t 2 to t 4 , the value U d ={t 2 , t 3 , t 4 }. Similarly, when another certain observations Y d 'is obtained by observing the time zone represented by t 3 ~t 4, a value U d = {t 3, t 4}.
なお、観測時間幅ΔTは、十分小さく設定することが好ましい。観測時間幅ΔTを十分小さく設定することで、観測時間帯の時間幅が異なる複数の観測値データYを用いる場合や1つの観測値データYで異なる時間幅の観測時間帯が存在する場合等にも、全ての観測時間を考慮した観測値データSを生成することができる。具体的には、例えば、時間幅が「10分」の観測時間帯と、時間幅が「15分」の観測時間帯とが存在する場合、ΔTを「5分」(すなわち、全ての観測時間帯の時間幅の公約数)として観測値データSを生成する。つまり、観測値データYの各観測期間全体を所定の観測時間幅に分割したものを単位時間t1,t2,・・・,tTとし、各観測期間を1以上の単位時間の組み合わせで表現し直した(正規化した)ものがUdである。そして、観測値データSは、観測値データYから欠損値を取り除き、正規化した観測期間(Ud)毎及び観測地点毎の観測値が特定できる形に整形し直したデータである。これにより、トラヒック量の観測期間又は観測周期が異なる観測値データYが与えられた場合やトラヒック量の観測期間又は観測周期にずれがある観測データYが与えられた場合等でも、観測期間の違いや観測周期のずれを許容することができる。 The observation time width ΔT is preferably set to be sufficiently small. By setting the observation time width ΔT sufficiently small, it is possible to use a plurality of observation value data Y with different time widths in the observation time zone, or when one observation value data Y has different observation time zones. Also, it is possible to generate the observation value data S considering all the observation times. Specifically, for example, when there is an observation time zone having a time width of “10 minutes” and an observation time zone having a time width of “15 minutes”, ΔT is set to “5 minutes” (that is, all observation time periods). Observed value data S is generated as a common divisor of the time width of the band. That is, a unit time t 1 , t 2 ,..., T T is obtained by dividing the entire observation period of the observation value data Y into a predetermined observation time width, and each observation period is a combination of one or more unit times. U d is re-expressed (normalized). Then, the observation value data S is data obtained by removing the missing value from the observation value data Y and reshaping the observation value data Y so that the observation values for each normalized observation period (U d ) and each observation point can be specified. As a result, even when the observation value data Y having a different traffic period or observation period or the observation data Y having a difference in the traffic amount observation period or the observation period is given, the difference in the observation period It is possible to allow a shift in the observation period.
(2)次に、経路別人数推定部130は、観測行列Hの各要素をHd,tとして、以下の式2により観測行列Hを生成する。
(2) Next, the number-of-people-by-
(3)次に、経路別人数推定部130は、以下の式3により、目的関数Lを最小化するX´を求める。
(3) Next, the number-of-people-by-
上記の式3を最小化するX´を求める手法としては、例えば、信頼領域Reflective法アルゴリズム等を用いれば良い。信頼領域Reflective法アルゴリズムは、例えば、Coleman, T. F. and Y. Li."A Reflective Newton Method for Minimizing a Quadratic Function Subject to Bounds on Some of the Variables,"SIAM Journal on Optimization, Vol. 6, Number 4, pp.1040-1058, 1996.等に開示されている。 As a method of obtaining X′ that minimizes the above Expression 3, for example, a trust region reflective algorithm or the like may be used. The trust region reflective method algorithm is, for example, Coleman, TF and Y. Li. "A Reflective Newton Method for Minimizing a Quadratic Function Subject to Bounds on Some of the Variables," SIAM Journal on Optimization, Vol. 6, Number 4, pp. .1040-1058, 1996., etc.
(4)次に、経路別人数推定部130は、上記の(3)で求めた(I×T)次元のベクトルX´を、先頭要素から順に1行にI個ずつ並べることでT行I列の行列Xに変換する。この行列Xが経路別人数Xである。Xの(t,i)要素が時刻tにおいて経路Rjを通過する人数の推定結果となる。
(4) Next, the route-by-route number-of-
ステップS104: 経路別人数推定部130は、上記のステップS104で得られた経路別人数Xを出力する。
Step S104: The route-specific number of
以上により、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10は、観測値データYから経路別人数Xを推定及び出力することができる。しかも、本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10は、観測値データYに含まれる観測値に欠損値があったり、観測値の観測期間の長さが異なっていたりする場合であっても、経路別人数Xを推定することができる。
As described above, the route-based
本発明の実施の形態における経路別人数推定装置10により得られた経路別人数Xを、例えば、人流シミュレータへの入力とすることで、人流の時間的な推移を再構成することができる。また、この経路別人数Xは、マーケティングにおける顧客動線の把握や、雑踏警備における誘導策の検討等にも役立つと考えられる。
By using the route-based number X obtained by the route-based
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The present invention is not limited to the above specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
10 経路別人数推定装置
100 経路別人数推定プログラム
110 経路候補生成部
120 ルーチング行列生成部
130 経路別人数推定部
10 Route-Specific
Claims (8)
前記経路生成手段により生成された前記複数の経路と、前記移動対象の交通量を各々観測する複数の観測地点とに基づいて、前記複数の経路の各々を通る移動対象が前記複数の観測地点の各々で観測されるか否かを表すルーチング行列を生成するルーチング行列生成手段と、
前記ルーチング行列生成手段により生成された前記ルーチング行列と、複数の観測期間において前記複数の観測地点で各々観測された前記移動対象の交通量を示す第1の観測値データとに基づいて、前記複数の経路の各々における前記移動対象の交通量を推定する経路別交通量推定手段と、
を有することを特徴とする推定装置。 Route generation means for generating a plurality of routes from the starting point of the movement target to the destination based on the input road network data,
Based on the plurality of routes generated by the route generation means and a plurality of observation points for observing the traffic volume of the movement target, the movement target passing through each of the plurality of routes is the plurality of observation points. Routing matrix generation means for generating a routing matrix representing whether or not each is observed,
Based on the routing matrix generated by the routing matrix generation means and the first observation value data indicating the traffic volume of the movement target observed at the plurality of observation points in a plurality of observation periods, respectively. A traffic amount estimating means for estimating a traffic volume of the moving object in each of the routes,
An estimation device comprising:
前記第1の観測値データに含まれる欠損値を除外した第2の観測値データを生成し、前記ルーチング行列と、前記第2の観測値データとに基づいて、前記複数の経路の各々における前記移動対象の交通量を推定する、ことを特徴とする請求項1に記載の推定装置。 The route-based traffic volume estimation means,
The second observation value data excluding the missing values included in the first observation value data is generated, and the second observation value data is generated in each of the plurality of routes based on the routing matrix and the second observation value data. The estimation apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the traffic volume of the moving object.
更に、前記複数の観測期間の公約数を観測時間幅とし、
前記複数の観測期間の全体を前記観測時間幅で分割したものを単位時間として、
前記複数の観測期間の各々が1以上の単位時間から構成されるものとし、
単位時間毎の各経路の交通量を未知数として、
前記第2の観測値データの各々が、当該観測期間を構成する単位時間毎の、当該第2の観測値データの観測地点で観測可能な経路毎の交通量の総和で表されるものと仮定して前記未知数である単位時間毎の各経路の交通量を推定する、ことを特徴とする請求項2に記載の推定装置。 The route-based traffic volume estimation means,
Further, the common divisor of the plurality of observation periods is the observation time width,
As a unit time, the whole of the plurality of observation periods divided by the observation time width,
Each of the plurality of observation periods is composed of one or more unit times,
The traffic volume of each route per unit time is an unknown number,
It is assumed that each of the second observation value data is represented by the sum of the traffic volume of each route observable at the observation point of the second observation value data for each unit time constituting the observation period. The estimation device according to claim 2, wherein the unknown amount of traffic of each route per unit time is estimated.
前記道路網データに含まれるノードのうち、所定の第1のノードが含まれる第1の集合と、所定の第2のノードが含まれる第2の集合とから各々出発地と目的地とを選択して、選択された前記出発地から前記目的地までの複数の経路を生成する、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の推定装置。 The route generation means,
Of the nodes included in the road network data, a departure point and a destination are selected from a first set including a predetermined first node and a second set including a predetermined second node. The estimation device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of routes from the selected starting point to the destination are generated.
前記出発地から前記目的地までの最短経路の距離に対して所定の値を乗じた第1の距離と、前記複数の経路の各々の第2の距離とを比較し、前記第1の距離以上である第2の距離に対応する経路を前記複数の経路から除外する、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の推定装置。 The route generation means,
The first distance obtained by multiplying the distance of the shortest route from the departure place to the destination by a predetermined value is compared with the second distance of each of the plurality of routes, and the first distance or more is determined. The estimation device according to claim 1, wherein a route corresponding to the second distance is excluded from the plurality of routes.
前記複数の観測地点のいずれの観測地点でも観測されない経路を前記複数の経路から除外する、ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の推定装置。 The route generation means,
The estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein a route that is not observed at any of the plurality of observation points is excluded from the plurality of routes.
前記経路生成手順により生成された前記複数の経路と、前記移動対象の交通量を各々観測する複数の観測地点とに基づいて、前記複数の経路の各々を通る移動対象が前記複数の観測地点の各々で観測されるか否かを表すルーチング行列を生成するルーチング行列生成手順と、
前記ルーチング行列生成手順により生成された前記ルーチング行列と、複数の観測期間において前記複数の観測地点で各々観測された前記移動対象の交通量を示す第1の観測値データとに基づいて、前記複数の経路の各々における前記移動対象の交通量を推定する経路別交通量推定手順と、
をコンピュータが実行することを特徴とする推定方法。 Based on the input road network data, a route generation procedure for generating a plurality of routes from the starting point of the movement target to the destination,
Based on the plurality of routes generated by the route generation procedure and a plurality of observation points for observing the traffic volume of the movement target, the movement target passing through each of the plurality of routes is the plurality of observation points. A routing matrix generation procedure for generating a routing matrix representing whether or not each is observed,
Based on the routing matrix generated by the routing matrix generation procedure and the first observation value data indicating the traffic volume of the movement target observed at each of the plurality of observation points in a plurality of observation periods, A route-by-route traffic volume estimation procedure for estimating the traffic volume of the moving target on each of the routes,
An estimation method characterized by being executed by a computer.
The computer program for functioning as a putative equipment according to any one of claims 1 to 6.
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