基于密度的轨迹时空聚类分析

通过轨迹聚类分析挖掘物体移动模式的空间分布和时间特征,对于认识运动的形成机制,预测运动的未来发展具有重要的意义。目前,轨迹聚类研究主要关注物体的空间位置变化,时空聚类中时间约束一般只是作为辅助信息,并不真正参与聚类。本文提出基于密度的轨迹时空聚类方法,在聚类过程中同时考虑轨迹包含的时空信息,在空间聚类的基础上提出了轨迹线段时间距离的度量方法和阈值确定原则,对时空邻域密度进行聚类分析,挖掘物体的时空移动模式。实验对南海涡旋轨迹进行时空聚类分析,得到了涡旋典型移动模式的空间分布和时间特征,验证了基于密度的轨迹时空聚类方法的有效性。加入时间约束后,移动通道主要发生缩短、分裂和消失的变化。和空间聚类相比,轨迹时空聚类可有效地划分发生在同一位置不同时间的轨迹,得到的聚类结果更加细化,移动模式更加准确,有利于物体的移动模式做更深入的分析。     

基于多源数据的旅游者视觉行为模式与感知评估方法

用户生成内容（User Generated Content,UGC）作为感知旅游地物质空间的新型地理大数据,以使用者的视角描绘了旅游地的客观环境,是探索旅游目的地感知的重要途径。然而,传统的旅游研究对旅行摄影照片处理能力有限,深度学习图像语义分割技术的发展,为挖掘旅游者视觉行为模式,探索旅游地环境感知提供了有力支持。本研究提出了整合在线旅行照片大数据与问卷调查小数据的旅游者视觉行为模式与感知评估框架,并将其应用于鼓浪屿案例。首先将744条旅游轨迹,聚类为6类视觉行为模式,并可视化与时空分析;其次基于全卷积网络算法,量化22 507张旅行照片语义,探索不同视觉模式的旅游者关注要素的空间分异;最后通过照片语义与场景感知问卷调查的相关性分析和多重线性回归模型,评估旅游地整体视觉感知满意度,并提出相应的空间优化建议。研究表明：(1)鼓浪屿旅游者视觉行为模式聚类为单点游、海岛风光游、环岛游、街巷空间游、遗产建筑游和全岛游6类;(2)不同视觉行为模式的旅游者视觉兴趣区存在空间集聚现象,视觉空间转移遵循地理邻近效应;(3)相关性分析与模型结果表明,旅游者偏好空间开敞度较高的区域,感知满意度越低的区域...     

出租车交接班行为识别与时空分布研究

在出租车交接班时间段内经常发生打车难,甚至空车拒载的现象,研究出租车交接班行为的时空分布特征不仅能提高出租车运行效率,同时能缓解出租车供需矛盾,方便公众出行。本文采用武汉市出租车GPS轨迹数据,建立了出租车交接班时空序列模式,提出了交接班时空序列模式挖掘与识别方法,分析了交接班事件的时空分布特征,并以车辆区域覆盖强度、区域覆盖密度为指标对交接班停靠点城市资源配置进行了评估。研究结果表明：武汉市出租车交接班集中发生在凌晨1:00-4:00与下午16:00-17:00,下午交接班高峰与晚交通高峰时段有部分重叠,交接班地点比较均匀地遍布中心城区（青山区除外,此区域开发程度较低）,武昌区交接班强度最大,江汉区交接班密度最大。此外,结合武汉市2012年出台禁止出租车司机在晚高峰交通时段交接班的规定,探测发现6.5%左右的司机仍存在严重违规交接班行为。     

新冠肺炎疫情政策干预下群体虚拟轨迹时空模式差异性研究

轨迹时空模式的研究,对于突发公共安全事件监测及政策制定评估具有重要意义。目前大量的研究仅分析了物理轨迹时空模式变化,尚缺乏从群体虚拟轨迹的视角,分析其与物理轨迹的关联性和差异性。因此,本研究选取美国10个大型样本城市作为研究对象,以OSM网络地图作为虚拟空间,利用地图瓦片访问频率构建群体虚拟轨迹,与物理轨迹对比分析居家令干预政策实施前后时空分布、时空衰减和空间要素偏好的变化。结果表明：(1)城市中群体虚拟轨迹访问频率具有一致的中心边缘空间结构,但新冠肺炎疫情导致城市中心吸引力明显减弱;干预政策实施后,群体虚拟轨迹不同空间要素访问频率相比疫情前平均下降67.84%,且不同空间要素同步下降,仅在部分区域中对医疗设施的访问频率增加,谷歌移动指数代表的物理轨迹平均下降48.05%,仅居住场所增长22.15%。(2)物理轨迹访问频率变化与干预政策时间一致,然而虚拟空间中群体提前一周左右已经进入居家管制的活动模式。研究成果表明群体虚拟轨迹相比物理轨迹对于干预政策响应时间更早、时空衰减更大,为突发公共安全事件监测及政策制定评估提供了新途径。     

基于室内定位数据的群体时空行为可视化分析

室内定位数据记录了用户在室内空间活动的时空轨迹,是研究人群室内行为的重要信息源。室内数据时空耦合、分布复杂,可视化分析可以更好地揭示其规律。然而,与室外数据不同,室内数据具有时空粒度细、定位精度高等特点,与POI之间的空间关系更为明确,其轨迹受到室内设施和空间的制约,出现高维和不规则的特征,而这给室内行为研究提供依据的同时,又给可视化分析带来一定的挑战。现有的可视化方法主要应用于室外定位数据,关注轨迹自身的活动轨迹分析,往往忽略了所经过POI语义信息表达。针对这一问题,首先分析室内空间结构与定位数据的特征,阐述室内空间可视化分析的特殊性;在此基础上,面向室内人群的时空分布、移动模式及相关POI之间的对比、关联分析的需求,细化可视化分析的内容,明确可视化分析与展示的对象,并设计数据结构;从数据结构、可视化方法、展示图件及用户交互4个层次构建时空行为可视化分析模型;基于上述方法,采用WebGIS和WebGL技术综合设计和实现了面向商场定位的商场客流分析系统;最后,通过某一大型商场的用户定位数据进行可视化分析,从而验证了研究成果的正确性和有效性。     

基于手机定位数据的游客步行行为特征及与旅游区功能布局关系研究

对步行旅游区游客步行轨迹和行为特征进行研究,发现步行行为特征与旅游区功能布局的关系,有助于步行旅游区功能布局和空间格局的优化。本研究基于记录海量个体时空轨迹的手机定位数据,以十一黄金周期间鼓浪屿为例,使用数据挖掘与空间分析方法从步行游客空间分布、步行轨迹网络结构、街区间步行路径与速度、街区内步行速度等方面分析游客步行行为特征及其与功能布局的关系,并与规划文件比较,提出旅游区发展建议。研究发现,旅游区空间布局对游客步行行为特征存在直接影响。功能布局导致各街区游客到访率以及步行轨迹网络中心度的差异。游客更倾向于选择人流量大的街道作为步行游览路线。商业街区虽然游客密集,但是街道上的游客流量并不大。在热门景点区域,游览路线单一造成的拥挤,导致游客停留意愿较低。大尺度开发与互动体验欠缺使得自然景观区和某些热门景点对游客的吸引力不足。对比游客步行时空特征与旅游区功能布局,提出了旅游区功能布局优化策略。本研究为旅游区用地和旅游线路的优化提供量化支持,对智慧旅游和城市高质量建设均具有现实意义。     

基于多源数据融合的山地型旅游区游客时空行为研究

随着旅游者对休闲娱乐类旅游需求的不断增加,山地型旅游区已成为最受欢迎的旅游目的地之一,利用新兴且高效的轨迹记录方式挖掘山地型旅游区游客在小尺度范围内动态的时空行为特征和制约因素,对旅游区线路设计和旅游产品优化尤为重要,也将为山地型旅游区的深化发展和科学管理提供建议。本文以湖北省恩施州恩施大峡谷为案例地,基于“六只脚”平台的GNSS轨迹及位置照片数据,结合GIS在线地图绘制的景区路网和从BigMap平台获取的POI数据,选择GNSS轨迹栅格化的概念模式解析出恩施大峡谷游客轨迹的时空行为特征,尝试探讨与其他类别旅游区时空行为特征的差异,从而总结出山地型旅游区的行为特征,并通过网络点评数据和游记文本等网络文本挖掘行为特征形成的影响因素。研究表明：(1)月份和季相层面,游客行为5月游客量处于峰值,节日效应明显,短假期效应较强;淡旺季游客行为轨迹呈非集聚性,旺季游客量主要受气候条件影响呈不稳定态势;(2)游客行为轨迹于11:00—14:00游客量达到顶峰,日内结束时间相对较早,且兴趣点选择偏向知名度高的七星寨景区;(3)空间分布特征层面,受时空因素控制,单一路径景区轨迹集中度较强;(4)不同性别...     

基于GPS轨迹大数据的优质客源时空分布研究

出租车客源的时空分布不均衡,不仅影响着出租车司机的收入,更重要的是极大地影响着出租车作为城市公共交通重要补充作用效益的发挥和提升。由于拒载、空载等因素的影响,传统研究出租车驾驶行为的评价方法,已无法准确表达出租车运营效率。本文以出租车GPS数据为研究对象,通过加入出租车空载状态的影响来优化出租车效率评估模型,首次提出了出租车优质客源的概念,对出租车优质客源进行定义与量化,建立优质客源的时空分析方法,并从出租车行驶轨迹中提取优质客源信息与优质客源的时空分布规律,为改善出租车司机的收益及提高出租车运营效率提供科学依据。     

多粒度时空对象动态行为表达模型与方法研究

对具有动态变化特征的空间实体的描述,除了表达其内在属性外,还应包括动态行为.传统GIS把空间对象内在属性和动态行为分开建模本质上是一种基于地图的静态建模思想,而多粒度时空对象把行为能力作为对象的固有属性,是区别于其它对象的一个重要特征,使得全空间信息系统能够描述具有认知和行为能力的"活"的地理实体.本文针对具有规则化动...     

城市出租车上下客的GPS轨迹时空分布探测方法

出租车作为城市公共交通的重要补充,是城市面向公众的一个窗口,在人们日常出行中起到越来越重要的作用。出租车资源时空分布的不均衡,直接影响到城市公共交通的运行效率和城市形象。通过研究出租车上下客的时空分布特征,不仅可以反映城市居民的工作、生活、出行的规律和模式,也可反映城市空间在不同时段内的动态性和“热度”。本文基于出租车GPS轨迹大数据,针对出租车上下客事件轨迹呈现的线状特征,以及城市道路网络空间不同时段“热度”的动态分段特征,提出了出租车上下客时空分布的线密度探测模型。该模型通过对时间多粒度描述与表达,对不同城市道路网络空间,进行出租车上下客事件的探测和分析,获取城市出租车上下客的时空分布规律,更深刻地理解和认知了城市空间的动态性。     

面向人类行为研究的时空GIS

人类时空行为是地理学、物理学、规划学、流行病学等多学科共同关注的研究主题。时空GIS面向地理时空数据的建模与分析需求,注重时间与空间的一体化表达,为人类行为特征分析与规律探索提供基础方法支撑。然而,现有时空GIS在人类行为时空过程表达以及人类行为与时空场境交互分析等方面存在不足。本文通过深度融合时间地理学理论,提出一种面向人类行为研究的时空GIS方法,以丰富与完善现有的时空GIS方法体系。在深入解读时间地理学中“情境”、“企划”等核心概念的基础上,本文分别从情境要素存在性动态表达、情境要素相关性动态理解及情境要素变化的动态感知等方面探讨拓展现有时空GIS方法的可行性。     

基于大规模手机定位数据的群体活动时空特征分析

城市空间与居民行为不断交互,相互影响。探究城市空间中的群体活动分布及其时空变化能够帮助数据驱动的城市规划与城市治理。基于大数据的时空间群体活动研究是当前时空大数据研究的一个热点。本文以深圳市为例,基于约1000万手机用户在某一工作日的基站尺度的手机定位数据,识别用户停留位置和停留活动,重建活动语义信息,分析用户的停留点和停留活动的分布差异,研究群体活动的时空分布模式,探讨人群活动模式的多样分布特征。研究表明：停留位置和活动分布存在差异,每人每天平均的停留个数约为2.1个,而每人每天平均从事的活动约为3.4个;不同类型的活动在时间上存在波动;群体活动存在空间分异特征,整体上服从“空间幂律”。本研究揭示了城市空间中群体活动的多样性及其时空分布特征,对于城市居民活动研究、城市交通优化和城市规划具有重要的意义。     

基于众包的古琴名人时空信息采集与移动轨迹时空分析

古琴是中华民族的古老乐器,知名的古琴名人流传至今,但是由于古代历史书籍匮乏、记录不完整性以及古今地名歧义性等原因,导致无法收集完整的古琴名人移动轨迹数据。本文基于众包思想,构建基于WebGIS的古琴名人时空信息采集系统,着重解决古琴名人轨迹数据库和知识数据库的构建。基于众包数据,古琴名人时空信息采集系统对古琴名人轨迹进行可视化查询,动态展示古琴名人的二维与三维轨迹,并结合古琴知识图谱,实现古琴名人相关信息的智能化查询。古琴名人轨迹点时空核密度分析结果显示古琴名人移动轨迹与中国历史人口迁移趋势一致,且古琴名人倾向于停留在具有浓厚文化气息的历史名城与山水之地,从而有利于古琴文化的传承与发展。本文所采用的方法不仅可用于古琴名人,同样适用于其他历史名人或移动物体的轨迹采集。     

基于多源数据的夜间经济时空分布格局研究方法

夜间经济是一个城市经济发展和消费水平的重要表征。目前国内外研究者对夜间经济的研究多停留在理论层面,或基于市场调研和问卷调查的小范围精细化研究。本文融合多源数据为夜间经济提供了新的视角,相较于传统的调查数据,具有更加快速、高效、广泛的特点,适合于夜间经济大范围研究。本文基于夜间灯光、POI、OD流等多源数据,采用DBSCAN、K-Means++等空间聚类算法和研究供需关系的盈亏法,分别从消费者角度和商户角度识别厦门市夜间活动热点区域和夜间服务设施分布区域,分析厦门市夜间经济时空分布格局及相关性。研究表明:① 厦门市夜间活动在空间上呈多环状分布并向四周递减,夜间活动热点区域分布受假期的影响因地而异;② 厦门市部分区域已有服务设施未能很好地服务于夜间经济,现有的照明、夜景等夜间灯光基础设施存在供给不足之处;③ 居住人口密度与夜间活动密度呈中度正相关,研究结果具有有效性,夜间服务设施盈亏值及数量、夜间灯光与夜间活动密度呈中、弱度相关,并且餐饮设施更加依赖于夜间灯光。最后,为厦门市未来夜间经济建设提出了根据不同的消费人群和心理提供不同的夜间服务、加强夜间灯光基础设施建设以及市场扶持的举措。研究结论对促进社会就业、增强基础设施使用率有积极意义,同时也能够为城市夜间经济发展和政策制定提供参考。     

基于轨迹活动语义挖掘的个体社会经济水平评估

个体社会经济水平评估对于商业决策、城市规划和公共卫生具有重要的应用价值。但现有方法多依赖定位数据和呼叫详单记录构建出行位置和手机业务特征集合,未充分考虑个体出行的语义上下文,难以从动机与需求层面理解出行行为,导致建模过程可解释性不足。为此,本文提出一种基于轨迹活动语义挖掘的个体社会经济水平评估方法,通过显式提取居住、购物、餐饮、娱乐、消费喜爱度与探索欲6类消费模式,从消费能力与意愿角度刻画个体社会经济水平,提高评估方法的可解释性。(1)通过网格化的语义地图为停留点赋予出行语义上下文,并划分居住、购物、餐饮、娱乐4类活动的停留点集合;(2)计算4类活动的时间熵、旋转半径和活动区域经济水平等时空语义特征,并通过结构方程模型筛选特征计算各类消费模式价值;(3)使用极端随机森林决策个体社会经济水平。本文基于深圳市635名个体2019年4—11月的私家车轨迹数据开展实验,通过核心商圈、劳动密集型工厂、高档住宅与城中村等典型场景筛选高低社会经济水平人群,验证了方法有效性;此外,对高低社会经济水平群体的出行时空分布和工作强度开展可视化分析,探讨了群体间的出行模式差异。本文方法可为人地交互视角下的人口...     

基于轨迹偏移算法的居民就医时空特征与空间格局分析

居民就医时空特征与空间格局反映了医疗设施的服务能力与布局合理性.本文以厦门岛为例,采用出租车轨迹数据,探讨了居民就医的时空特征和空间格局.论文提出了基于道路中心线的研究单元划分方法;提出OD轨迹偏移算法,更精细地提取出三级医院的就医OD数据,改善传统的缓冲区分析法中精确度较低的问题;对居民就医行为进行时空特征分析;基于...     

浮动车轨迹数据聚类的有向密度方法

为了充分挖掘浮动车轨迹数据的潜在特性,本文在OPTICS空间密度聚类算法基础上,提出了一种有向密度的快速聚类方法(D-OPTICS)。该方法通过扇形空间邻域计算其有向密度信息,并基于方向信息约束其密度可连通性,通过有向可达距离曲线生成数据基本簇,最后,通过空间网格及类簇聚合等优化方法,实现其大规模浮动车轨迹数据的快速聚类处理。通过有向时空数据的聚类分析,发现浮动车轨迹的时空分布特性,以提取复杂路网的结构信息。本文以福州市大规模浮动车轨迹数据,对D-OPTICS进行了系统实验,分析表明,该算法可实现浮动车轨迹数据的快速有向密度聚类分析,有助于挖掘发现时空轨迹数据的分布规律,且基于聚类结果提取了福州市区复杂路网的有向拓扑结构图。同时,与DBSCAN及OPTICS等传统的密度聚类算法进行性能对比,实验表明,D-OPTICS算法能更好地支持大规模浮动车轨迹数据的处理要求。     

基于卡尔曼滤波的船舶轨迹异常行为快速检测方法

基于全球船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据的船舶轨迹异常行为快速检测对于保障船舶航行安全、辅助安全监管具有重要意义.AIS数据具有容量大、更新频率快的特点,而当前AIS轨迹异常行为检测方法依赖于大量的训练样本与历史数据,实用性与普适性较差,难以用于船舶轨迹异常行为快速检测.为此,本文定义了船舶追踪、航速、航向、位置4种异常行为检测模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的船舶AIS轨迹异常行为检测方法,实现了船舶AIS轨迹的异常行为快速检测与报警.实验选取经过我国东海部分地区3天的AIS数据,对实验结果的正确性与耗时进行分析,结果表明模型可以满足异常即时发现、即时处理的应用需求.     

基于智慧城市多源时空数据脉动规律认知的城市病研究

随着智慧城市上升为国家战略和《新型智慧城市评价指标》出台,各级政府不断推进新型智慧城市建设,各类便民惠民项目争相落地,产业规模呈现快速增长态势。针对常见城市病,利用我们在智慧城市建设中形成的空间信息公共平台所汇聚的各类数据,运用大数据思维和科学的数据挖掘手段,全方位、多角度揭示城市潜藏规律,把脉城市健康脉搏,辅助城市管理、规划决策和应急响应。依托"城市脉动"基本理念,针对城市交通拥堵、城乡垃圾堆放、城市热岛涌现、社会案件频发等常见"城市病",融合数据挖掘技术和深度学习手段对长序列时空大数据进行分析,揭示"城市脉动"变化规律并进行可视化展示,最终为城市规划和管理决策者提供科学指导,提升智慧城市公共服务效率。     

顾及轨迹还原与分类的渣土车作业行为提取方法

渣土车轨迹数据蕴含丰富的行为模式信息,包括停车行为、运输路径、异常活动、渣土装载与倾倒OD点等关键特征,已逐渐成为渣土车运行监测与作业行为监管的主要数据来源。但是目前在渣土车作业行为提取中仍主要采用车载GPS数据结合工地电子围栏的传统签到系统,存在电子围栏与道路相互包含、重叠等一系列问题。针对传统渣土车作业行为提取中存在的车辆作业误判问题,本文提出一种顾及轨迹还原与分类的渣土车作业行为提取方法。(1)从运动状态和几何形态2个方面理解并识别渣土车作业行为模式;(2)利用顾及时间与距离的停留点提取算法提取车辆停留点,处理停留点与轨迹的映射关系,完成基于停留点的轨迹匹配;(3)构建平均相似值函数对轨迹进行语义信息增强;(4)提出SR-LGBM算法,筛选作业轨迹与非作业轨迹,实现渣土车的作业行为提取。采用南京市渣土车轨迹数据进行测试,结果表明,本文方法的准确率达97.29%,相比GaussianNB、Logistic Regression等传统分类算法其准确率与召回率均得到不同程度的提高,有效解决了电子围栏与道路重叠或多个围栏交叉造成的误判问题,可实现准确、高效的作业行为提取。