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1、河南科技大学毕业设计（论文）基于分形理论的河南省交通运输量预测摘 要交通运输量是制定交通运输发展规划的重要依据。因此科学的对交通运输量进行分析和预测，准确的把握交通运输发展趋势及认清交通运输与本地区经济发展的紧密联系，对促进运输资源优化配置，全面提高全省的交通运输现代化水平，发挥各种运输方式的最大效率，提高政府决策的科学性，促进交通运输业规范而高速的发展，加快推进交通现代化，具有十分重要的意义。本文通过对河南省交通运输货运量的分析，对未来几年的走势进行预测。运用分形方法中的时间序列法，对货运量的数据进行分析和统计，建立分形预测模型。通过对以往数据的发展变化趋势进行分析建立现有数据与时间之间的对
2、应关系，然后再利用这组数列，应用数理统计方法加以处理，以预测未来几年的发展趋势。通过对模型中的维数计算，可以知道增长或下降的持久性，以及增长轨迹是否很平滑，是否很平稳。最后对预测的结果进行分析，预测结果表明，该方法不存在收敛性问题，数据收集简单，计算过程简单明了，具有较好的实用性。货运量时间序列分析进一步表明了预测的合理性，并且通过对误差的分析处理，可以使预测的准确性得到有力的保证。本文对交通运输量的预测，可以作为交通运输业发展的重要依据。关键词：交通运输，货运量，预测，分形理论，时间序列分析PREDICTION OF TRAFFIC VOLUME IN HENAN PROVINCE BASE
3、D ON FRACTAL THEORYABSTRACTTraffic volume is the development of transportation an important basis for development planning. Therefore, the transport capacity of science to analyze and predict accurately grasp the trend of transport development and transport in the region recognize the economic devel
4、opment of close ties, to promote the optimal allocation of transportation resources, and comprehensively improve the level of the province of modern transportation, Play a maximum efficiency of various transport modes, improve government decision-making more scientific, standardized and high-speed t
5、ransport for the development and accelerating the modernization of transport have very important significance. Based on the analysis of freight transport in Henan Province, on the next few years, the trend was predicted. Fractal time series methods, analysis of data on freight and statistics, the es
6、tablishment of fractal prediction model. Through the development trend of the previous data analysis of existing data and establish the corresponding relationship between the time, and then use this set of series, application of mathematical statistics to be addressed in order to predict the develop
7、ment trend of the next few years. By the dimension of the model calculation, we can see persistent growth or decline, and the growth trajectory is very smooth, it is very smooth. Finally, the predicted results of the analysis, prediction results show that the convergence problem does not exist, data
8、 collection is simple, and the calculation is simple and has good practicability. Freight volume time series analysis further indicated that the prediction is reasonable, and through the analysis of error processing, makes the prediction accuracy can be a strong guarantee. In this paper, the forecas
9、t traffic volume, can serve as an important basis for the development of the transport industry.KEY WORDS： Transportation, cargo, prediction, fractal theory, time series analysis目录第一章 绪论11.1 研究的意义11.2国内外现状21.3 研究的内容4第二章 分形理论简介62.1 分形的定义62.2 分形理论的简介72.3 时间序列分析法8第三章 河南省交通运输的现状分析103.1 公路103.2 铁路运输113.3
10、 航空运输123.4 内河航运和管道运输12 第四章 基于分形理论的河南省交通运输量的预测154.1 河南省交通运输量模型的构建154.2 数据的采集和统计164.3 模型的求解164.4 结论分析19第五章 结论20参考文献21致谢2322第一章 绪 论1.1 研究的意义伴随着经济社会的高速发展，改革开放30年的发展，河南省综合交通体系有了很大的发展，形成了以郑州为中心，以铁路干线和国、省道公路和航空线为骨干的综合交通体系，明显改善了河南交通的落后面貌，促进了经济的发展。但是现有的交通与地区的经济发展的要求相比，仍然处于供需矛盾的局面，从整体上看，交通运输仍是制约河南省经济社会跨越式发展的瓶
11、颈，交通基础设施建设和建立综合交通体系面临艰巨的任务，交通枢纽、城市交通与交通干线之间的衔接不够顺畅,各种运输方式之间尚未形成有效的协调配合，运输设施缺乏统筹规划，交通资源未得到充分利用。另一方面，我省的经济发展水平仍然相对落后，财政状况很紧张，资金与建设需求的矛盾相当突出。4交通运输量受许多因素影响，如发展水平、人口数量、自然条件等等的影响，而且还有季节性，如春运等等，因此在建立预测模型的时候，在不影响精度的条件下，对影响因素的重要性分析，应该建立简单的模型，然后通过借鉴以往研究的资料和分析相关文献对交通运输量进行分析和预测。交通运输量是制定交通运输发展规划、进行交通运输网布局、确定交通运输
12、建设模型的重要依据，因此科学的对交通运输量进行分析和预测，准确的把握交通运输发展趋势及认清交通运输与本地区经济发展的紧密联系，对促进运输资源优化配置，全面提高全省的交通运输现代化水平，发挥各种运输方式的最大效率，提高政府决策的科学性，促进交通运输业规范而高速的发展，加快推进交通现代化，具有十分重要的意义。51.2 国内外现状国内外交通量预测的方法很多，其中定量法常用的有移动平均法、指数平滑法、回归分析法，他们实现起来不是很方便，都需要建立函数模型来进行预测。与这些方法相比，神经网络有较强的映射能力、泛化能力、容错能力和很强的联想记忆能力，同时，也不需要建立函数模型，所以，用神经网络模型进行交通
13、量预测是一种有效的方法。近年来，己有学者利用神经网络进行了交通量的预测(其中使用最多的是BP神经网络或他的变化形式)，构建了多种的模型，取得了一定的成就，但是我们认为日前构建的模型更多注重了方法的新颖，而忽视了模型构建的简洁性和实用性。6“分形”一词在1975年由美国BM公司研究中心物理部研究员暨哈佛大学数学系教授MANDEL-BROTH 首次提出，表示不规则的、分散的、破碎的物体.分形理论是非线性科学研究领域十分活跃的1个分支，是20世纪有重大影响的成果之一，其研究对象是自然界和非线性系统中出现的不光滑和不规则的几何形体.分形理论的数学基础是分形儿何，已经迅速发展成1个新兴的数学分支.分形理
14、论认为，分形内部任何1个相对独立的部分，在一定程度上都是整体的再现和缩影.这个观点指出部分与整体的信息同构，从而找到由部分过渡到整体的桥梁。分形的独特性还表现在用1个变量即分形维数描述整个系统，从而将系统由多变量转为单变量。2统计预测的方法按性质来分可以分为定性预测法和定量预测法，定性预测法是以逻辑判断为主的预测方法。主要是根据所掌握的资料并结合各因素对事物发展的影响做出判断，并将此种判断定量化。该方法适用于缺乏历史统计资料事件的预。定量预测法是以数学模型为主的预测方法、一般有回归预测法、经济计量模型法和时间序列预测法。回归分析是研究变量与变量之间相互关系的一种数理统计方法，具体有一元线性回归
15、、多元线性回归和非线性回归预测法。时间序列预测法是一种考虑变量随时间发展变化规律并用该变量的以往统计资料建立数学模型进行预测的方法。这类方法应用广泛，可以分为确定型和不确定型时间序列法。确定型时间序列法有移动平均法、指数平滑法、趋势外推法等。7分形数学方法在交通流系统中的应用研究有了一定的成果。早在1995年，沃杰克等人就开始尝试运用多重分形进行交通流数据的短期预测。1996年，匈牙利理论物理学家韦斯特开始正式将分形引入交通流理论。1998年，内切尔哈特等人提出分形交通一词，提出通过规范分形交通固有的可变性来提高网络的运行效率。2000年，托马斯和汉森利用流量和占有率分形维数建立交通事件检测模
16、型。该模型在车道突发拥堵事件检测和低交通量或非高峰期运行良好，并指出如果将速度与占有率的分维数作为人工神经网络事件检测模型的输入，会大大的改善后者的性能。11根据预测建立的模型一般包括比例系数模型、回归分析模型、时间序列模型、概率型预测模型、主要有投人产出模型和马尔可夫过程模型等几种。由于上述各种类型的预测模型的出发点不同，故它们的模型结构、计算工作量及适用范围都不尽相同，但其建模的方法主要是回归分析法、经验法、概率模型法3种。不论哪种方法，都是依据以往所积累的历史数据而得出一般规律，均属于静态预测的范畴。AC算法，建立了基于GMDH下产品销售收入预测模型，并结合BP神经网络，最终建立了最优组合预测模型、通过验证，得出的方法.不仅改善了模型对数
