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。     

国产高分辨率遥感影像农村公路核查方法及其应用

传统的农村公路核查需要人工实地抽查或通过GNSS设备进行信息采集验核,存在成本高、效率低等问题。遥感影像具有成像范围广、时效性高、成本低、能客观反映现实情况等优点。相比于传统方法,将遥感影像引入农村公路核查,能客观、准确、高效地对农村公路相关信息进行核查。本文基于国产高分辨率遥感影像,结合农村公路遥感核查业务,采用遥感影像道路提取算法,设计并实现了一种农村公路核查方法。将本方法应用于某中部省份农村公路遥感核查业务,实际应用表明该方法能有效提高现有农村公路遥感核查的工作效率。     

室内用户语义位置预测研究

位置预测技术可以提前预知用户下一时刻的位置,在基于位置的服务（Location-based Service,LBS）领域中发挥着极其重要的作用。现有的位置预测技术大多仅使用用户的地理轨迹,仅使用地理轨迹挖掘出来的用户移动模式易受地理特性的限制缺乏深层次的语义信息。本文基于某商场群体用户的室内轨迹数据和语义信息预测用户下一个时刻语义位置。语义位置预测包括停留区域识别、停留区域语义匹配、语义位置建模。在停留区域识别阶段,为减少室内停留时间不固定对停留区域识别的影响,本研究提出了一种新型的时空凝聚层次聚类算法（Spatial-Temporal Agglomerative Nesting, ST-AGNES),该算法具有思想简单、超参数少、自动生成聚类个数等优点。在语义匹配阶段,引入了吸引度规则,充分利用停留区域所有轨迹点与室内高密度的商铺名称信息做匹配。最后,采用长短型记忆神经网络模型（Long Short-Term Memory,LSTM）挖掘群体用户的语义位置模式并预测用户未来的语义位置,实验预测正确率达到61.3%。     

点模式条件下的犯罪嫌疑人时空同现模式挖掘与分析

现有时空同现模式挖掘方法因其在空间和时间频繁阈值等参数值的设定上存在困难且缺乏客观依据的问题而难以被应用到犯罪地理研究中。为此,本文通过引入时空状态同现模式和最小时空参与率等概念对现有挖掘方法进行了重新建模,并结合广义Grubbs异常值检验提出了一种点模式分布下的犯罪嫌疑人时空同现模式挖掘框架。基于该框架对中国某省部分犯罪嫌疑人的真实移动轨迹数据的实验分析结果表明,本文所提出的方法能够有效地挖掘出嫌疑人间显著的时空同现模式,且这些模式的时空分布特征不仅与犯罪活动易发生在非农业生产区这一共识基本相符,还与日常活动理论的基本观点相适应。本文拓展了时空同现模式挖掘在犯罪地理研究中的应用,研究成果对公安机关等执法部门在重点监控某些犯罪嫌疑人以及合理分配和部署警力资源方面具有重要意义。     

基于分布式控制力矩陀螺的水下航行器轨迹跟踪控制

基于控制力矩陀螺群(CMGs)的水下航行器具有低速或零速机动的能力。采用基于分布式CMGs的水下航行器方案,并研究其水平面的轨迹跟踪控制问题。通过全局微分同胚变换将非完全对称的动力学模型解耦成标准欠驱动控制模型,并根据简化的模型构建其轨迹跟踪的误差动力学模型,将轨迹跟踪控制问题转化为误差模型镇定问题。基于一种分流神经元模型和反步法设计了系统的轨迹跟踪控制律,该控制器不需要对任何虚拟控制输入进行求导计算,且能确保跟踪误差的最终一致有界性。仿真结果表明该控制器能够实现在不依赖动力学参数先验知识的情况下对光滑轨迹的有效跟踪。     

A Cascade Approach for Global Trajectory Tracking Control of Underactuated AUVs

A global trajectory tracking controller is presented for underactuated AUVs with only surge force and yaw moment in the horizontal plane. A transformation is introduced to represent the tracking error system into a cascade form. The global and uniform asymptotic stabilization problem of the resulting cascade system is reduced to the stabilization problem of two subsystems by use of the cascade approach. For the stabilization of the subsystem involving the yaw moment, a control law is proposed based on the feedback linearization method. Another subsystem is stabilized by designing a fuzzy sliding mode controller which can offer a systematical means of constructing a set of shrinking-span and dilating-span membership functions. In order to demonstrate the practicability of the proposed controller, control constraints, parameter uncertainties, and external disturbances are considered according to practical situation of AUVs. Simulation results show very good tracking performance and robustness of the proposed control schemes.     

基于手机数据的北京市城市与近郊交互模式挖掘

在城镇化进程中,城市与近郊之间通过职住、货运、游憩等活动产生越来越紧密的交互联系,对于这些交互联系的准确识别和定量刻画,是理解城乡空间关系的重要手段,也能为城市的资源有效配置与合理规划提供重要的现状信息。本文通过对全北京在一日之内的手机信令数据所反映的人群移动轨迹的深入分析,融合城市的POI信息形成顾及人类活动时空信息的空间交互类型推断。以北京市为例,对城市中心与近郊之间远距离的强交互进行定性、定量和定位的探索。本文发现了北京市多尺度下空间交互模式和距离衰减规律,判断了城乡异常交互类型,对比了城乡之间和城市内部的交互模式的异同,以及基于交互类型视角提取了城乡异常交互的空间特征。研究认为,基于手机信令数据,利用停留点提取和高斯核密度估计的空间交互类型推断有效地发现了北京市周末的远距离出行类型特点,提取了其空间交互强度和空间特征,揭示了基于人类活动的北京市周末城乡交互模式。     

Particle trajectories of nonlinear gravity waves in deep water

The paper presents a numerical method for calculating the particle trajectories of nonlinear gravity waves in deep water. Particle trajectories, mass-transport velocity and Lagrangian wave period can be accurately determined by the proposed method. The high success rate of the proposed method is examined by comparing the present results with those of (a) Longuet-Higgins, M.S., 1986, 1987. Eulerian and Lagrangian aspects of surface waves. Journal of Fluid Mechanics 173, 683-707 and (b) Lagrangian moments and mass transport in Stokes waves. Journal of Fluid Mechanics 179, 547-555. It is shown that the dimensionless mass-transport velocity can exceed 10% for large waves, and the Lagrangian wave period is much larger than the Eulerian wave period for large waves.     

Theoretical Analysis of A Buoyant Jet Interacting with Small Amplitude Waves

A new theoretical solution is presented here for the dynamic characteristics of a buoyant jet due to opposing small amplitude waves.The conservation equations of mass,tangential momentum and vertical momentum are solved by the integral method which encompasses the Gaussian profiles of velocity and density.The action of waves is incorporated into the equations of motion as an external force and a new exact solution is obtained to predict the trajectory,velocity distribution and boundary thickness of the buoyant jet over an arbitrary lateral cross section.It is found that the velocity along the centerline is inversely proportional to the ratio of the momentum of the wave to the buoyant jet.The averaged boundary width varies with the fluctuation of the boundary width,the distance from the orifice and the velocity correction function.Owing to the motion d waves,the fluctuation of the boundary width is proportional to the wave steepness.