大數(shù)據(jù)及其在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用

本書主要對(duì)大數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了介紹，并對(duì)大數(shù)據(jù)框架包含的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)講解。具體內(nèi)容包括：對(duì)Python基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，主要是在大數(shù)據(jù)的交通流預(yù)測(cè)中所能用到的Python基礎(chǔ)知識(shí)；對(duì)大數(shù)據(jù)所包括的內(nèi)容及基礎(chǔ)理論知識(shí)的講解；數(shù)據(jù)挖掘的研究與分析，對(duì)交通流大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理與分析；基于Python的機(jī)器學(xué)習(xí)模型的基礎(chǔ)理論知識(shí)的介紹、交通流和駕駛行為及意圖分析；基于Python的深度學(xué)習(xí)的理論講解與分析，并運(yùn)用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)交通流進(jìn)行預(yù)測(cè)等。
本書可供交通運(yùn)輸、交通工程、車輛工程、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的技術(shù)人員、編程人員閱讀，也可供相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)參考。

●大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)：大數(shù)據(jù)的特征、分類、框架結(jié)構(gòu)等。 ●Python編程基礎(chǔ)知識(shí)：各種模塊的講解，并配以實(shí)操案例。 ●機(jī)器學(xué)習(xí)模式識(shí)別：機(jī)器學(xué)習(xí)的類型、機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)、樹和隨機(jī)森林算法、KNN算法、貝葉斯理論、支持向量機(jī)等模型和原理以及具體的Python代碼實(shí)現(xiàn)。 ●深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用：深度學(xué)習(xí)的微積分基礎(chǔ)、線性代數(shù)基礎(chǔ)、案例詳解、深度學(xué)習(xí)框架以及硬件基礎(chǔ)、深度學(xué)習(xí)的駕駛意圖應(yīng)用等。 ●深度學(xué)習(xí)的交通流預(yù)測(cè)研究：交通流理論基礎(chǔ)、交通流統(tǒng)計(jì)分布特性的基本理論知識(shí)、交通流數(shù)據(jù)預(yù)處理、深度學(xué)習(xí)的交通流預(yù)測(cè)等。

近年來，隨著大數(shù)據(jù)的引入和人工智能的發(fā)展，交通領(lǐng)域在大數(shù)據(jù)和人工智能的影響下不斷發(fā)展，追求更快、更準(zhǔn)確、更智能化的研究越來越迫切。駕駛行為及意圖的識(shí)別、交通流的預(yù)測(cè)、交通規(guī)劃等交通領(lǐng)域的更新內(nèi)容都需要大數(shù)據(jù)和人工智能的支撐。本書介紹了大數(shù)據(jù)的框架和基本內(nèi)容、特點(diǎn)及原理等，從數(shù)據(jù)的獲取到深度學(xué)習(xí)，講解的內(nèi)容由淺入深，并通過Python編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取和算法原理說明，使讀者容易理解和掌握。
本書的具體研究內(nèi)容如下。
① 大數(shù)據(jù)概述：大數(shù)據(jù)的基本理論知識(shí)，大數(shù)據(jù)的特征、分類、框架結(jié)構(gòu)等。
② Python基礎(chǔ)知識(shí)：各種模塊的講解，并配以案例實(shí)現(xiàn)。
③ 機(jī)器學(xué)習(xí)模式識(shí)別：機(jī)器學(xué)習(xí)的類型，機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)，樹和隨機(jī)森林算法，KNN 算法，貝葉斯理論，支持向量機(jī)等模型和原理，以及具體的Python代碼實(shí)現(xiàn)。
④ 深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及應(yīng)用：深度學(xué)習(xí)的微積分基礎(chǔ)、線性代數(shù)基礎(chǔ)、案例詳解、深度學(xué)習(xí)框架以及硬件基礎(chǔ)、深度學(xué)習(xí)的駕駛意圖應(yīng)用等。
⑤ 深度學(xué)習(xí)的交通流預(yù)測(cè)研究：交通流理論基礎(chǔ)、交通流統(tǒng)計(jì)分布特性的基本理論知識(shí)、交通流數(shù)據(jù)預(yù)處理等。
本書的出版得到了山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(ZR2019MEE072)、教育部高等教育司“人因與工效學(xué)”產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目(202101042014)、教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金(18YJAZH067)、山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(ZR2020MG021)、山東省泰山學(xué)者專項(xiàng)(ts201712054)、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(5217052865)、工業(yè)流體節(jié)能與污染控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(背景噪聲下小波包處理技術(shù)的深度學(xué)習(xí)聲紋識(shí)別研究)等資助。在此一并表示感謝。
最后，還要衷心感謝本書引用的參考資料的所有作者。由于筆者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

著者

第1 章　緒論001
1.1　大數(shù)據(jù)概述002
1.2　Python 概述003
1.3　交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)概述004

第2 章　Python 基礎(chǔ)知識(shí)007
2.1　變量和簡單數(shù)據(jù)類型008
2.2　Python 語法基礎(chǔ)010
2.3　數(shù)據(jù)可視化020
2.4　數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征025
2.5　代數(shù)和符號(hào)運(yùn)算問題028
2.6　基本數(shù)學(xué)運(yùn)算030
2.7　不同類型的數(shù)字031
2.8　Pandas 和NumPy 模塊032

第3 章　大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)043
3.1　大數(shù)據(jù)044
3.2　Hadoop 大數(shù)據(jù)平臺(tái)046
3.3　大數(shù)據(jù)與人工智能050
3.4　探索性數(shù)據(jù)分析051
3.5　相關(guān)分析和回歸分析054
3.6　降維數(shù)據(jù)分析056

第4 章　機(jī)器學(xué)習(xí)模式識(shí)別065
4.1　人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)關(guān)系066
4.2　機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)068
4.3　機(jī)器學(xué)習(xí)中的參數(shù)及擬合問題071
4.4　矩陣基本知識(shí)072
4.5　樹和隨機(jī)森林算法076
4.6　KNN 算法078
4.7　貝葉斯理論078
4.8　支持向量機(jī)080
4.9　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)085

第5 章　深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及應(yīng)用101
5.1　深度學(xué)習(xí)中的微積分基礎(chǔ)102
5.2　深度學(xué)習(xí)的線性代數(shù)基礎(chǔ)106
5.3　基于Python 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)案例算法詳解107
5.4　深度學(xué)習(xí)框架113
5.5　深度學(xué)習(xí)的硬件基礎(chǔ)117
5.6　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法詳解118
5.7　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)125
5.8　基于LSTM 的駕駛意圖識(shí)別130

第6 章　深度學(xué)習(xí)的交通流預(yù)測(cè)研究139
6.1　交通流理論基礎(chǔ)140
6.2　交通流的統(tǒng)計(jì)分布特性142
6.3　交通流數(shù)據(jù)預(yù)處理144
6.4　交通信息獲取技術(shù)146
6.5　宏觀交通流模型及微觀交通流模型147
6.6　基于深度學(xué)習(xí)的交通流預(yù)測(cè)149

參考文獻(xiàn)155