上海出租车轨迹分析项目

本项目将课程中的上海出租车轨迹分析整理为可复现的工程化流程，覆盖三类任务：

• 实验一：时空特征分析
• 实验二：出行行为分析
• 实验三：交通状态分析（exp3 + part3 双体系）

目录结构（代码优先）

task2/
├─ config/
├─ src/shanghai_taxi/
├─ scripts/
├─ tests/
├─ outputs/
│  ├─ assets/      # 仅保留 exp3_* 与 part3_* 关键图
│  ├─ data/        # 仅保留 exp3_* 与 part3_* 关键表
│  └─ reports/     # 保留报告与 part3 热力图
├─ run_project.py
└─ requirements.txt

环境准备

py -3 -m venv .venv_clean
.\.venv_clean\Scripts\Activate.ps1
pip install -r requirements.txt

命令行用法

统一入口：

py -3 run_project.py <command> [options]

常用命令：

• py -3 run_project.py all --resume
• py -3 run_project.py report --resume
• py -3 run_project.py ppt --resume
• py -3 run_project.py exp3 --resume --limit 200

常用参数：

• --config：配置文件路径
• --data-root：覆盖原始数据目录
• --output-root：覆盖输出目录
• --limit：仅处理前 N 个原始文件
• --resume：优先复用已有阶段产物

exp3 与 part3 双体系说明

exp3（基础交通状态统计）

• 来源：项目流水线自产（run_project.py exp3）
• 典型产物：
  • outputs/assets/exp3_*.png
  • outputs/data/exp3_*.csv
• 作用：给出小时速度、分时段速度、低速热点等基础交通状态画像。

part3（扩展分析）

• 来源：项目内已纳入的扩展结果文件
• 典型产物：
  • outputs/assets/part3_*.png
  • outputs/data/part3_*.csv
  • outputs/reports/part3_congestion_heatmap.html
• 作用：补充拥堵传播、预测方法说明、速度-流量关系与 BPR 通行能力评估。

项目核心公式

1. Haversine 球面距离（用于 OD 直线距离）

$$ a = \sin^2\left(\frac{\Delta\varphi}{2}\right) + \cos(\varphi_1)\cos(\varphi_2)\sin^2\left(\frac{\Delta\lambda}{2}\right), \quad c = 2\arcsin(\sqrt{a}), \quad d = 6371\cdot c $$

其中 $d$ 单位为 km。

2. 行程切分判据（同一车辆时序）

$$ \text{if } \Delta t > \texttt{trip_gap_minutes} \Rightarrow \text{new trip} $$

默认阈值：trip_gap_minutes = 5。

3. 观测速度（stage3 中用于效率描述）

$$ \text{observed_speed} = \frac{\text{od_distance_km}}{\text{duration_min}/60} $$

4. 网格化（热点统计）

$$ \text{grid_lng} = \left\lfloor \frac{\text{lng}}{\text{grid_size}} \right\rfloor \cdot \text{grid_size}, \quad \text{grid_lat} = \left\lfloor \frac{\text{lat}}{\text{grid_size}} \right\rfloor \cdot \text{grid_size} $$

默认 grid_size = 0.01。

5. 低速热点筛选与排序口径

• 先过滤：point_count >= low_speed_min_points
• 再排序：mean_speed 升序、point_count 降序
• 取 Top10 作为低速热点

6. BPR 通行能力函数（用于 part3 方法说明）

$$ t = t_0\left[1 + \alpha\left(\frac{v}{c}\right)^\beta\right] $$

其中 $t$ 为拥堵状态旅行时间，$t_0$ 为自由流旅行时间，$v/c$ 为流量-容量比。

输出与版本管理

仓库采用 outputs 白名单策略，仅跟踪关键交付：

• outputs/人工修改.pptx（最终版 PPT）
• outputs/assets/exp3_*.png、outputs/data/exp3_*.csv
• outputs/assets/part3_*.png、outputs/data/part3_*.csv
• outputs/reports/report.md
• outputs/reports/stage3_basic_report.html
• outputs/reports/part3_congestion_heatmap.html

PPT 说明

• 脚本生成产物路径由程序配置控制（默认可生成 风格3_修订版.pptx）。
• GitHub 中当前认定的最终交付版为：outputs/人工修改.pptx。