《交通模型与数据分析》课程教学大纲.docx

1、交通模型与数据分析课程教学大纲一、课程基本信息英文名称TransportationModeling and DataAnalyzing课程代码TRTR3021课程性质专业选修课程授课对象交通运输专业学分2.0学时共36,讲课34学时，实践2 学时主讲教师修订日期指定教材杨东援、段征宇等。大数据环境下城市交通分析技术，同济大学出版社，2015 年1月出版。二、课程目标（-）总体目标：交通模型与数据分析是交通运输专业的一门专业选修课，将城市交通系统视为由物 理要素和人共同构成的复杂自适应系统，研究通过大数据技术应用，针对城市综合交通系统 演变过程，辨识特征、认识规律、发现知识的方法。本课程的授课对

2、象是交通运输专业学生， 因此该课程的任务是介绍交通模型与数据分析的基本方法，以帮助学生建立基于大数据来解 决交通系统基本问题的思维方式和分析步骤。通过学习数据环境、数据采集和质量控制等知 识，掌握与交通运输工程领域相关的数据特征、决策过程、分析体系等。培养学生运用数学 及自然科学等知识描述交通系统特征，构建数学模型的能力。（二）课程目标：课程目标1:掌握城市交通大数据特点、面临的挑战、以及决策过程中产生的信息分析 需求。课程目标2：掌握大数据环境下城市交通分析技术，包括信息采集和质量控制、系统状 态和交通行为特征提取、规律分析和验证的分析模型、问题导向的分析流程等。课程目标3：掌握数据修补、特

3、征提取、关联分析和信息融合等分析技术。课程目标4：掌握大数据分析与建模后可在城市综合交通系统演变过程中进行辨识特征、 认识规律、发现知识等方面进行应用。（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求10：行特征分析总计36注：1、课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2、主要教学方法包括讲授法、讨论法、基于问题（PBL）、案例（CBL）等方法。五、教学进度表5：教学进度表周次日 期章节 名称内容提要授课 时数作业及要求备注1第一章概述第一章概述（1）挑战与变革：城 镇化、机动化与交通对 策（2）基于复杂适应系 统理论的分析框架（3）大数据

4、带来的技 术变化（4）城市交通分析技 术的变革2作业：1、完成课后教师指定的问答 题。要求：1、能够了解城市发展战略指导 思想的变革；2、能够了解复杂适应系统的概 念；3、能够了解交通领域大数据技 术应用进展。2第二章 城市交 通相关 的数据 环境第二章城市交通相关 的数据环境（1）道路定点检测器 数据特征（2）浮动车数据特征（3）公交IC卡数据特 征（4）车辆牌照检测数 据特征（5）移动通信数据特 征（6）公交运行管理数 据特征（7）人口普查数据2作业：1、完成课后教师指定的问答题 和计算题。要求：1、能够掌握城巾交通相关数据特征：2、能够掌握不同城市交通相关 数据的处理方法。3第三章 城市

5、交 通决策第三章城市交通决策 过程中的数据化分析（1）土地开发与交通2作业：1、完成课后教师指定的问答题过程中 的数据 化分析协调决策分析（2）综合交通体系建 设决策分析（3）公交优先发展的 决策分析（4）道路交通拥堵对 策的决策分析和计算题。要求：1、能够掌握土地空间结构与交 通网络布局相关性；2、能够掌握综合交通体系的整 体结构分析；3、能够掌握公交优先的决策分 析框架；4、能够掌握道路交通的系统管 理与需求管理。4-5第四章 城市交 通的大 数据分 析体系 架构第四章城市交通的大 数据分析体系架构（1）城市交通大数据 分析的总体架构（2）分析技术层次与 数据类型（3）分析技术的逐步 深化

6、4作业：1、完成课后教师指定的问答题 和计算题。要求：1、能够掌握城市交通系统的描述框架2、能够掌握大数据环境下城市 交通分析的四层次；3、能够掌握数据分析与决策过 程的整合。6-7第五章 信息采 集和质 量控制第五章信息采集和质 量控制（1）基于城市交通共 享信息平台的数据整 合（2）数据的信息含量 分析（3）数据采集的质量 控制（4）定点检测器数据 修补技术4作业：1、完成课后教师指定的问答 题。要求：1、能够掌握基于综述研究的数 据应用价值分析；2、能够掌握定点检测数据、FCD、公交IC卡、车牌数据质 量控制方法；3、能够掌握数据修补模型；8-10第六章 道路系 统状态 特征提取第六章道

7、路系统状态 特征提取（1）断面交通状态表 征（2）路段交通状态表 征（3）区段交通状态表6作业：1、完成课后教师指定的问答 题。要求：1、能够掌握城市道路断面分类 方法;征（4）路网交通状态表征2、能够掌握路段交通状态模式 划分；3、能够掌握区段交通状态的描 述；4、能够掌握局部路网交通状态 描述。11-13第七章 交通服 务系统 状态特 征提取第七章交通服务系统 状态特征提取（1）基于GPS数据的 公交运行参数分析（2）公交行驶时间分 布研究（3）公交路段运行可 靠性评价及分析（4）公交车辆站点耗 用时间波动性分析（5）出租车辆运行状 态特征分析6作业，1、完成课后教师指定的问答 题。要求：

8、1、能够掌握公交站点延误计 算；2、能够掌握公交行程时间服务 水平划分；3、能够掌握出租车基本运行特 征；14-15第八章 交通需 求及行 为特征 提取第八章交通需求及行 为特征提取（1）车辆使用状态特 征分析；（2）从IC卡数据提取 公交乘客行为信息；（3）基于移动通信数 据的居民空间活动特 征分析：（4）出租车使用行为 分析；（5）道路断面流量特 征的提取4作业：1、完成课后教师指定的问答题 和计算题。要求：1、能够掌握车辆属性间关联分 析方法；2、能够掌握基于个体行为特征 的用户分类方法；3、能够掌握个体活动特征指 标。16-18实践： 基于车 辆牌照 数据的 车辆出 行特征分析实践：基

9、于车辆牌照数 据的车辆出行特征分 析1）利用数据库提取所 需时段与区域的车牌 数据；2）评估车牌数据质量， 筛除各位问题数据；3）确定车辆出行链划6作业：1、完成课后教师指定的问答 题。要求：1、能够进行车牌数据质量控 制；2、能够确定车辆出行链分段阈值：分方法；4）计算车辆出行强度；5）计算车辆出行的出 发时刻分布；6）计算车辆出行的路 径选择相似度；7）车辆出行特征分类。3、能够完成车辆出行特征分 析。六、教材及参考书目1. 教材：杨东援、段征宇等。大数据环境下城市交通分析技术，同济大学出版社，2015年1 月出版。2, 参考书：杨东援、段征宇等。透过大数据把脉城市交通，同济大学出版社，2

10、017年3月出版。邵长桥。交通数据统计分析理论与方法，人民交通出版社，2012年9月出版。七、教学方法1. 采用多媒体教学手段，建议采用讲授、讨论、练习相结合，多种教学手段综合运用。2. 课后共需完成大约10道习题作业，以加深学生对所学内容的理解和掌握，建议后期 选修交通管理与控制课程。八、考核方式及评定方法（一）课程考核与评价方式及成绩比例（1）平时成绩占30%：各阶段内容结束后测试广3题，进行阶段测试2-3次。按30% 计入课程总成绩。（2）期末考试占50%：试卷题型包括单选题、简答题、论述题和计算题四类，期末考 试卷面成绩满分为100分，最终按50%计入总成绩。（3）实践表现占20W,完

11、成2个上机操作，根据上机操作情况打分，按20%计入课程总 成绩。（二）评定方法1.评定方法课程成绩评定：课程成绩二平时成绩x 30%+实践成绩X 20%+期末考试成绩X 50%o成绩分数的具体构成如下：表6：课程目标达成考核与评价方式及成绩评定课程目标支撑毕业要求考核与评价方式及成绩比例（）成绩比例（%）平时课程实验课程设计课程实践课程考试课程目标12-4101020课程目标24-1102030课程目标34-4102030课程F1标410-12020合计3020501002.课程目标的达成度分析表7：课程目标的达成度分析表课程目标对应考核形式实际评测结果 （学生达到的平均水平）对应总分达成度课

12、程目标1平时考核期末考试（平时成绩x30%） /3*1+ （期 末考试对应试题平均分x50%） /5*110+10=20达成度=实际 测评结果/对应 总分课程目标2平时考核期末考试（平时成绩x30%） /3*1+ （期末考试对应试题平均分x50%） /5*210+20=30达成度二实际 测评结果/对应 总分课程目标3平时考核期末考试（平时成绩x30%） /3*1 + （期 末考试对应试题平均分x50%） /5*210+20=30达成度=实际 测评结果/对应 总分课程目标4平时考核实践表现期末考试课程时间x 209620达成度=实际 测评结果/对应 总分（三）评分标准1. 期末考试评价标准表8：

13、期末考试评价标准课程目标评分标准90-10080-8970-7960-69<60优良中合格不合格ABCDF课程目标1能完整、准确、清 晰、熟练的掌握城 市交通大数据特 点、面临的挑战、 以及决策过程中产 生的信息分析需 求。能基本完整和准确 的掌握城市交通大 数据特点、面临的 挑战、以及决策过 程中产生的信息分 析需求，但不够清 晰、熟练。基本能掌握城市 交通大数据特点、 面临的挑战、以及 决策过程中产生 的信息分析需求， 但内容有少量遗 漏和错误，且模糊 不清。勉强能掌握城市 交通大数据特 点、面临的挑战、 以及决策过程中 产生的信息分析 需求，但内容有 较多遗漏和错 误，且模糊不清。

14、基本无法掌握城 市交通大数据特 点、而临的挑战、 以及决策过程中 产生的信息分析 需求。课程目标2能完整、准确、清 晰、熟练的掌握大 数据环境下城市交 通分析技术。能基本完整、准确 的掌握大数据环境 下城市交通分析技 术，但不够清晰和 熟练。能基本掌握大数 据环境下城市交 通分析技术，但内 容有少量遗漏和 错误，旦模糊不 清。勉强能掌握大数 据环境下城市交 通分析技术，但 内容有较多遗漏 和错误，旦模糊 不清。基本无法掌握大 数据环境下城市 交通分析技术。课程目标3能完整、准确、清 晰、熟练的掌握数 据修补、特征提取、 关联分析和信息融 合等分析技术。能基本完整和准确 的掌握数据修补、 特征提

15、取、关联分 析和信息融合等分 析技术，但不够清 晰、熟练。基本能掌握数据 修补、特征提取、 关联分析和信息 融合等分析技术， 但内容有少量遗 漏和错误，且模糊 不清。勉强能掌握数据 修补、特征提取、 关联分析和信息 融合等分析技 术，但内容有较 多遗漏和错误， 且模糊不清。基本无法掌握数 据修补、特征提 取、关联分析和 信息融合等分析 技术。课程目标4能完整、准确、清 晰、熟练的掌握大 数据分析与建模后 可在城市综合交通 系统演变过程中进 行辨识特征、认识 规律、发现知识等 方面进行应用。能基本完整、准确 的掌握大数据分析 与建模后可在城市 综合交通系统演变 过程中进行辨识特 征、认识规律、发

16、 现知识等方面进行 应用，但不够清晰 和熟练。能基本掌握大数 据分析与建模后 可在城市综合交 通系统演变过程 中进行辨识特征、 认识规律、发现知 识等方面进行应 用，但内容有少量 遗漏和错误，且模 糊不清。勉强能掌握大数 据分析与建模后 可在城市综合交 通系统演变过程 中进行辨识特 征、认识规律、 发现知识等方面 进行应用，但内 容有较多遗漏和 错误，且模糊不 清。基本无法掌握大 数据分析与建模 后可在城市综合 交通系统演变过 程中进行辨识特 征、认识规律、 发现知识等方面 进行应用。2.实践考查内容与评分细则课程目标评分标准90-10080-8970-7960-69<60优良中合格不合

17、格ABCDF实践态度（10分）按时提交数据处理 方案，书写工整、 内容完整。9-10分基本按时提交数据 处理方案，书写基 本工整、内容符合 符合要求。8分基本按时提交数 据处理方案，书写 基本工整、内容有 少量缺失。7分基本按时提交数 据处理方案，书 写比较潦草、内 容有一些缺失° 6 分拖延提交数据处 理方案，书写潦 草、内容缺失严 重。5分以下实践态 度（10 分）按时提交数据处理 方案，书写工整、 内容完整。9-10分基本按时提交数据 处理方案，书写基 本工整、内容符合 符合要求。8分基本按时提交数 据处理方案，书写 基本工整、内容有 少量缺失。7分基本按时提交数 据处理方案，

18、书 写比较潦草、内 容有一些缺失° 6 分拖延提交数据处 理方案，书写潦 草、内容缺失严 重。5分以下毕业要求观测点2-4.能运用交通运输的基本原理，借助文献研究，分析交通运输领域 各环节的影响因素，获得有效结论。毕业要求观测点4-1.能够基于交通运输科学理论，通过文献研究、调查等方法，调研 和分析交通运输复杂工程问题的解决方案。毕业要求观测点4-4.能对交通运输调查、实验结果进行分析和解释，并通过信息综合 得到合理有效的结论。毕业要求观测点10-1.能就交通运输专业问题，以1头、文稿、图表等方式，向业界同 行和社会公众准确表达观点，回应质疑。表L课程目标与毕业要求的对应关系表毕业要

19、求毕业要求观毕业要求观毕业要求观毕业要求观课程目标X.测点2-4测点4-1测点4-4测点10-1课程目标1V课程目标2V课程目标3V课程目标4V表2：课程目标与课程内容的对应关系表课程目标对应课程内容课程目标1第一章、第二章、第三章、第四章课程目标2第五章、第六章、第七章、第八章课程目标3第六章、第七章、第八章课程目标4实践三、教学内容3. 1讲授内容第一章概述1. 教学目标（1）了解城市发展战略指导思想的变革；（2）了解复杂适应系统的概念；（3）了解交通领域大数据技术应用进展。2. 教学重难点（1）统领全局的交通战略与发展政策；（2）复杂适应系统；（3）大数据分析技术与复杂性科学。3. 教学

20、内容（1）挑战与变革：城镇化、机动化与交通对策（2）基于复杂适应系统理论的分析框架（3）大数据带来的技术变化（4）城市交通分析技术的变革4. 教学方法讲授、讨论、自学5. 教学评价能够了解城市发展战略指导思想的变革； 能够了解复杂适应系统的概念；能够了解交通领域大数据技术应用进展。对应课程目标1,毕业要求观测点2-4。第二章城市交通相关的数据环境1. 教学目标（1）掌握城市交通相关数据特征；（2）掌握不同城市交通相关数据的处理方法。2. 教学重难点重点：（1）FCD数据的采集原理和处理方法；（2）公交IC卡的交通行为信息提取；（3）车辆牌照识别数据的时空分布分析方法；（4）移动通信数据的时空分

21、析方法；难点：公交IC卡出行特征分析，车牌数据时空特征分析、移动通信数据时空间分析。3. 教学内容（1）道路定点检测器数据特征（2）浮动车数据特征（3）公交IC卡数据特征（4）车辆牌照检测数据特征（5）移动通信数据特征（6）公交运行管理数据特征（7）人口普查数据4. 教学方法讲授、讨论、PBL、自学5. 教学评价能够掌握城市交通相关数据特征；能够掌握不同城市交通相关数据的处理方法。对应课程目标1,毕业要求观测点2-4。第三章城市交通决策过程中的数据化分析1. 教学目标（1）掌握土地空间结构与交通网络布局相关性;（2）掌握综合交通体系的整体结构分析；（3）掌握公交优先的决策分析框架；（4）掌握道

22、路交通的系统管理与需求管理。2. 教学重难点重点：（1）模型分析与数据分析的关联及差异；（2）中微观层面的土地开发与交通系统协同；（3）公共交通服务水平比较竞争力分析。 难点：（1）土地空间与交通网络相关性分析；（2）公交优先决策分析方法；（3）道路交通拥堵缓解方法。3. 教学内容（1）土地开发与交通协调决策分析（2）综合交通体系建设决策分析（3）公交优先发展的决策分析（4）道路交通拥堵对策的决策分析4. 教学方法讲授、讨论、PBL、自学5. 教学评价能够掌握土地空间结构与交通网络布局相关性； 能够掌握综合交通体系的整体结构分析； 能够掌握公交优先的决策分析框架； 能够掌握道路交通的系统管理与

23、需求管理。对应课程目标1,毕业要求观删点2-4。第四章城市交通的大数据分析体系架构1. 教学目标（1）掌握城市交通系统的描述框架（2）掌握大数据环境下城市交通分析的四层次;（3）掌握数据分析与决策过程的整合。2. 教学重难点重点：（1）清除决策判断的不确定性；（2）贯穿四个层次的不同类型数据；（3）多源信息融合分析。难点：（1）城市交通大数据的多维数据模型：（2）从结构化数据到非结构化数据的融合分析。3. 教学内容（1）城市交通大数据分析的总体架构（2）分析技术层次与数据类型（3）分析技术的逐步深化4. 教学方法讲授、讨论、PBL、自学5. 教学评价能够掌握城市交通系统的描述框架能够掌握大数据

24、环境卜城市交通分析的四层次： 能够掌握数据分析与决策过程的整合。对应课程目标1,毕业要求观测点2-4。第五章信息采集和质量控制1. 教学目标（1）掌握基于综述研究的数据应用价值分析；（2）掌握定点检测数据、FCD、公交IC卡、车牌数据质量控制方法;（3）掌握数据修补模型；2. 教学重难点重点：（1）公交IC卡基础信息提取与质量控制；（2）车牌数据质量分析；（3）基于时间序列的数据修补模型。难点：（1）相关空间数据回归估计方法；（2）动态因子估计方法。3. 教学内容（1）基于城市交通共享信息平台的数据整合（2）数据的信息含量分析（3）数据采集的质量控制（4）定点检测器数据修补技术4. 教学方法讲

25、授、讨论、PBL、自学5. 教学评价能够掌握基于综述研究的数据应用价值分析；能够掌握定点检测数据、FCI）、公交IC卡、车牌数据质量控制方法； 能够掌握数据修补模型：对应课程目标2,毕业要求观测点4-1。第六章道路系统状态特征提取1. 教学目标（1）掌握城市道路断面分类方法；（2）掌握路段交通状态模式划分；（3）掌握区段交通状态的描述；（4）掌握局部路网交通状态描述。2. 教学重难点重点：（1）基于聚类分析的断而交通状态研究；（2）插入虚拟检测断面细化到路分段；（3）基于拥堵态势指数日变曲线的拥堵模式；（4）路网交通状态关联分析。难点：（1）路网对区域连通状态保障程度分析；（2）根据交通状态时

26、间序列数据相似性的聚类分析.3. 教学内容（1）断面交通状态表征（2）路段交通状态表征（3）区段交通状态表征（4）路网交通状态表征4. 教学方法讲授、讨论、CBL、自学5. 教学评价能够掌握城市道路断面分类方法；能够掌握路段交通状态模式划分； 能够掌握区段交通状态的描述； 能够掌握局部路网交通状态描述。对应课程目标2、3,毕业要求观测点4T、4-40第七章交通服务系统状态特征提取1. 教学目标（1）掌握公交站点延误计算；（2）掌握公交行程时间服务水平划分；（3）掌握出租车基本运行特征；2. 教学重难点重点：（1）公交车基本路段行驶速度分析；（2）站点、区域范围内公交车辆运行时间分布；（3）出租车运行状态特征的信息挖掘。难点（1）公交线路节点影响区域动态划分方法。3. 教学内容（1）基于GPS数据的公交运行参数分析（2）公交行驶时间分布研究（3）公交路段运行可靠性评价及分析（4）公交车辆站点耗用时间波动性分析（5）出租车辆运行状态特征分析4. 教学方法讲授、讨论、PBL、自学5. 教学评价能够掌握公交站点延误计算；能够掌握公交行程时间服务水平划分；能够掌握出租车基本运行特征；对应课程目标