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基于随机森林的公路隧道运营缺失数据插补方法
  • ISSN号:1009-6744
  • 期刊名称:《交通运输系统工程与信息》
  • 时间:0
  • 分类:U491[交通运输工程—交通运输规划与管理;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]长安大学电子与控制工程学院,西安710064, [2]长安大学公路学院,西安710064
  • 相关基金:973计划项目(2013cB036003);国家自然科学基金项目(51408054);中央高校基本科研业务费专项资金项目(310832161006).
中文摘要:

对隧道内环境、交通状态等各类运营数据的实时、完整获取并深入挖掘,是提高应急处置能力、实现运营安全预警的基础.提出一种基于随机森林的缺失数据插补方法,根据缺失特征对缺失数据集进行分割;建立随机森林回归模型进行迭代插补并确定迭代终止条件;以标准均方根误差最小确定了随机森林中决策树的数量和分裂节点随机抽取变量数的最优组合.对公路隧道运营缺失数据集插补结果表明:本方法插补精度高、鲁棒性好,与KNN、SVD、MICE和PPCA等插补方法相比,标准均方根误差降低25%以上;利用并行运算大幅度提高了插补效率,弥补了插补速度慢的缺陷,保证了插补的有效性和时效性.

英文摘要:

Real-time & completely accessing and deeply mining of tunnel operational data such as environment state and traffic status is a foundation work to improve emergency response capacity and realize safety early warning. An imputation method is proposed based on Random Forest algorithm. Missing data set is separated according to missing features. Random Forest regression model is built to iteratively impute after the determination of stopping criterion. The optimal combination of decision tree numbers and variables numbers randomly sampled at each split in Random Forest are identified by taking the minimum normalized root mean square error as objective function. Imputation results on highway tunnel operational missing data indicate that the method provides significantly higher precision and better robustness than KNN, SVD, MICE, PPCA, reducing normalized root mean square error by at least 25%. Moreover, the imputation efficiency is improved significantly by using parallel computation. It covers the shortage of slow imputation speed and provides a warranty of effectiveness and timeliness in missing data imputation.

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期刊信息
  • 《交通运输系统工程与信息》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国系统工程学会
  • 主编:毛保华
  • 地址:北京市海淀区西直门外上园村3号北京交通大学机械工程楼D403室
  • 邮编:100044
  • 邮箱:Bhmao2006@bjtu.edu.cn
  • 电话:010-51684836
  • 国际标准刊号:ISSN:1009-6744
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4520/U
  • 邮发代号:82-652
  • 获奖情况:
  • 2004年被国家科技部评定为"中国科技核心期刊"
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:8131