面向地理空间信息的轨迹模型及时空模式查询

轨迹数据处理与分析是目前空间信息和数据库等相关领域的研究热点之一。本文从Stop-Move轨迹模型出发,通过集成地理空间上下文信息来建模轨迹数据,并研究轨迹时空模式的查询处理技术。首先分析Stop/Move对象与点/线/面地理空间要素之间的时空关联关系,据此提出显式表达该关联语义的地理关联轨迹模型,在此基础上利用关系-对象数据库技术,为地理关联轨迹模型设计独立于应用的关系模式,接着定义轨迹时空模式查询,并提出基于地理关联轨迹关系模式的SQL处理框架,最后以典型性检索请求为例,讨论分析位置-时间、位置-顺序和位置-关系等三类轨迹时空模式查询的纯SQL处理技术,并以样例轨迹数据验证了本文方法的可行性。     

移动轨迹的尺度特征

移动轨迹是移动对象在地理空间环境中移动而留下的痕迹。移动轨迹数据是一类特殊的地理时空数据,它具有时间尺度、空间尺度和语义尺度特征。本文首先分析了轨迹数据的空间尺度特征与时间尺度特征,建立了轨迹空间尺度与时间尺度转换关系式;然后论述了轨迹的语义内涵和语义尺度特征,将轨迹语义分为移动对象语义、地理空间环境语义、采集设备语义、移动方式语义,并从地理空间环境语义的角度分析了轨迹的语义多尺度;最后探讨了轨迹语义尺度与时空尺度之间的一致性关系。     

大数据驱动的人类移动模式和模型研究

大数据时代的到来使得基于个体粒度的海量时空轨迹获取人类移动模式成为可能。来自不同领域的学者基于手机通话数据、公交卡刷卡记录、社交网站签到数据、出租车轨迹、银行刷卡记录等进行了人类移动模式的研究,这些研究丰富了地理信息系统的时空分析方法,为从个体角度审视人与地理环境之间的交互关系提供了一个新视角,并可以应用于交通、公共卫生等领域。总结了基于大数据的人类移动模式研究流程,归纳了人类移动模式的基本度量方法,探讨了解释所观测移动模式的模型构建方法,指出了地理环境对于移动模型建立的影响。     

一种基于地理信息的手机用户定位方法北大核心CSCD

基于手机信令数据的用户轨迹行为分析已广泛应用于交通监测、城市管理、人口分析等多个业务领域。针对手机基站定位与用户实际位置存在偏差且驻留轨迹缺失语义信息的问题,本文提出了一种基于地理信息的手机信令数据用户定位方法。该方法首先构建面向轨迹分析的地理实体数据采集规范;然后对手机信令数据进行聚类,建立地理实体与基站的权重映射关系;最后使用时空推理及对轨迹的深度学习技术,将用户有效驻留轨迹点拟合至实际的地理实体,实现用户定位。验证结果表明,该方法提升了用户定位的准确度,为后续业务场景的应用提供了可靠的数据支撑。     

一种面向Stop/Move抽象的轨迹时空关系

从轨迹Stop/Move模型出发,基于Stop/Move对象来分析轨迹之间复杂的时空关系。首先扩展Stop/Move模型,提出关联于地理空间要素的时空关联Stop/Move模型,在此基础上,以Stop/Move对象为分析粒度,分析Stop/Move对象在地理空间中的拓扑关系,提出轨迹主体相对于地理空间要素的时空模式,接着从Stop-Stop、Stop-Move和Move-Move三方面重点研究轨迹时空模式之间的关联关系,最后以两个典型检索请求为例讨论该模式在轨迹时空关系分析方面的应用。     

移动轨迹数据可视化方法总结

作为移动社交网络的主体,人们移动带来的位置轨迹不仅记录了人的行为历史,也记录了人与社会的交互活动信息。移动社交网络中位置轨迹数据的分析与利用为解决城市问题提供了一种新的思路。本文概述了轨迹数据可视分析中的几种方法,总结了轨迹数据可视分析研究中存在的问题和面临的挑战。     

一种基于关键点的轨迹-区域拓扑过程模型

定位技术的广泛应用带来了铺天盖地的移动数据,为诸如时空查询和数据挖掘等各种时空的研究及应用提供了重要素材,使得对于轨迹数据的研究成为当前的一个热点。当前,无论是对于原始轨迹数据的研究,还是对语义化轨迹数据的研究,都较少考虑轨迹移动过程中所潜藏的拓扑不变量。本文提出二维空间上基于关键点的轨迹-区域拓扑过程模型,以矩阵描述轨迹与区域的14种基本点集拓扑交叠类型,既而组织交叠序列描述轨迹和区域对象间的拓扑关联关系。模型不仅描述了轨迹与区域之间的拓扑不变量,而且结合轨迹特有行为的语义关联模型,描述轨迹相对区域的复杂拓扑过程。同时,本文还以模型中相邻两次交叠的相接交叠模式,探讨了区域间拓扑关系对于轨迹移动描述的约束。     

轨迹大数据云存储与热力图生成方法

针对目前轨迹大数据基于WebGIS的热力图展示中的成图耗时较长、用户移动缩放交互差等问题,本文建立了基于HBase的轨迹数据与地图数据存储模型,为轨迹大数据在电子地图上进行热力图展示提供了存储方法,同时提出一种基于聚类处理的轨迹数据热力图可视化方法,针对不同缩放级别能够有效地减少数据绘制计算量与数据传输量,较大地提升了热力图渲染与展示的效率。试验证明,该方案能够实现轨迹数据、电子地图数据的存储,提高热力图可视化绘制效率,能够为轨迹数据挖掘与分析提供技术支撑。     

实时GIS时空数据模型

为满足动态目标与传感器等实时观测数据获取、存储、管理、分析与可视化的要求,需要发展一种新型地理信息系统—实时GIS。本文根据实时GIS中各种地理要素的特点以及存贮管理要求,提出了一种面向动态地理对象与动态过程模拟的实时GIS时空数据模型,它将时空过程、地理对象、事件、事件类型、状态、观测等相关要素整合在一个时空数据模型中。基于该模型研发了新一代实时GIS,并以四种动态地理对象（包括移动对象、原位传感器对象、视频对象和过程模拟对象）的时空数据的实时接入、存储与可视化为例,验证的模型的可行性。     

网络中移动对象的二维时空索引

基于2DSTMON(2-Dimensional spatio-temporal indexfor moving objects in network)二维时空数据模型,提出了一种新的二维网络中移动对象的时空索引2DSTI及其时空查询算法。这种二维时空索引机制简单且易于实现,支持当前轨迹数据和历史轨迹数据的大量时空查询操作。在此基础上,通过实验实现并验证了二维时空索引机制及其时空查询算法。     

基于地理事件的时空数据模型及其在土地利用中的应用

本文通过分析基于位置和基于对象的空间数据表达方法的特点,顾及与空间相关的属性与地理实体空间特征之间的相依关系,将“地理事件”引入模型,提出一种顾及“隐含”地理事件和“显式”地理事件的时空数据模型(GESTDM模型).本文提出的模型能够同时提供基于位置、基于对象和基于时间的时空表达和查询功能.将该模型应用于土地利用领域,...     

一种基于道路网的移动对象的位置索引与邻近查询方法

车辆监控/导航、位置服务、智能交通等实际应用需求对移动对象的存储、获取与分析提出了新的要求.高效地管理和分析随时间变化的移动对象的位置数据,从而为用户提供更加快捷、智能的服务已成为国内外的一个研究热点.针对路网中移动对象当前位置的索引更新与查询问题,提出一种集路网几何/拓扑、交叉口转向约束以及移动对象位置的索引模型,探讨基于该模型的查询与更新.通过与IMORS索引的比较表明该模型提高了索引更新的效率,支持并加强了K邻近等基于网络距离的查询.     

三维时空一张图应用与探索

以石景山区为例,充分挖掘数据内涵,提出了三维的时空数据整合和融合方法.基于三维框架形成了多源时空一张图,实现了多源数据融合及深度应用,实现城市时空历史动态演变,建成全区统一的二、三维一体化的综合分析平台,统一了全区地理信息资源服务标准,提供了自然资源业务的"三维管理视图",满足了管理部门对时空数据的应用需求,并在此基础上提出相关建议.     

拉普拉斯特征映射的时空数据划分方法

针对传统的时空数据划分方法造成地理对象时空关系的割裂、时空信息维护困难等问题,该文提出一种基于拉普拉斯特征映射(LE)的时空划分方法。选取空间位置、时间、属性及空间拓扑关系邻近性等主要时空描述信息作为表达时空关系邻近性的因素,分析各因素对时空查询的影响程度,采用多因素结合方法构建无向邻域图并建立Laplacian矩阵,通过对矩阵特征分解将时空信息映射至二维谱空间,并在此基础上进行时空数据的划分。实验结果表明,该方法能够较好地保持地理对象时空关系的完整性,能够获取数据在低维流形空间中的结构特征,使得时空信息的组织和管理变得更加容易。     

利用方向玫瑰图分析社会经济重心轨迹移动模式

社会经济重心的移动轨迹可以直观反映出研究区域整体的的宏观地理结构和演变特征,而重心轨迹的相互关系可以体现出不同社会经济属性的地理关联关系。将轨迹分析与地理重心模型相结合,通过方向玫瑰图对由社会经济数据形成的轨迹移动模式进行可视化分析。其中,利用轨迹方向玫瑰图分析单条及全局重心移动轨迹的移动模式,并通过轨迹蜿蜒度提取显著的移动模式;利用轨迹对方向半玫瑰图定量描述两条重心轨迹之间的相对关系。对1985~2004年间我国大陆地区40项经济指标的重心轨迹进行移动模式分析,实验证明了方法的可靠性和有效性。     

扩展流数据立方体的GIS时空大数据组织方法

针对大数据GIS面临的大规模数据的多源异构动态性与数据存储优化等问题,本文开展大数据背景下的地理时空数据组织与模型研究,提出了一种基于流数据的可扩展立方体处理框架,在典型的流数据二维数据序列基础上,构建增加垂直方向的非结构数据立方体;结合立方体数据组织模型的定义和特征,探讨扩展关系型数据库与协同非关系型数据库的GIS时空大数据组织方法;通过扩展数据源、数据类型及数据操作等属性,突出多源异构地理时空大数据的时空关系和演变过程关系等特征,对地理时空大数据进行数据一体化组织、存储和分析;进而解决地理信息时空大数据的大体量、异构与动态性在GIS数据管理与分析方面的技术瓶颈,并且对GIS时空大数据的有效管理提供科学性方法和解决策略。     

基于特征-版本的时空数据模型在湿地管理中的应用研究

讨论了传统时空数据模型的特点,设计了Geodatabase支持下的基于特征-版本的时空数据模型,并详细介绍了该模型的时态逻辑关系和存储结构。该模型节约了数据存储空间,有效保持地理现象的完整性,并具有较高的时空查询效率。针对扎龙湿地,构建了湿地时空数据库,并设计扎龙湿地时态地理信息系统,实现历史重构、地理对象发展与回溯、时空复合查询等功能,有效完成湿地时空数据的管理任务。     

城市地理时空大数据管理与应用平台建设技术和方法研究

针对城市地理时空数据的专业类别多、数据格式多、数据分散等诸多特性,提出了栅格式数据、图形式数据、要素式数据、类GIS数据、ArcGIS数据5大类地理时空数据的管理方案。采用基于富客户端的地图增强技术、基于时间帧的时空数据动态表达技术和空间数据及平台功能自扩展定制技术,对城市地理时空大数据管理与应用平台进行了总体设计,开发了集管理与应用于一体的资源创建与管理系统、信息集成共享系统、数据交互应用系统,实现了城市地理时空大数据的管理与应用的高效性。本文提出的技术方法已在长沙市规划交通勘测信息集成管理与应用共享平台项目建设中得到验证,为城市地理时空大数据的集成管理和共享应用提供了技术经验。     

基于双效机制的时空数据模型研究

地理特征对象是时空数据组织的基本单元,而事件是导致时空数据发生变化的根本原因。在分析、借鉴前人的时空数据管理方法的基础上,通过分析事件驱动的特征对象数据存储与管理机制,提出了一种基于特征和事件双效机制的TG IS时空数据模型。同时结合土地利用的时空数据特点,设计了基于该模型的时空数据的快速索引机制和时空数据库。实际运行表明基于该模型的TG IS系统设计方案能高效、快速、全面地实现时空数据的存储、管理和分析。     

基于分层子网的时空索引机制

目前,已有的时空索引机制主要考虑时空对象,缺乏对显式表达的时空关系的索引,不便于因果关系查询,降低了图论时空模型的实用性。这里扩展了图的数学概念,提出了时空图的分割策略,构建了基于分层子网的时空索引机制,实现了时空对象与时空关系索引的一体化,增强了基于图论的时空数据库的灵活性,有利于因果关系的查询。