北京出租车GPS轨迹数据地图匹配算法研究

由于车辆位置数据匹配到电子地图时,会出现车辆轨迹偏离实际道路的情况,为了提高出租车GPS轨迹数据匹配到地图的准确率,提出一种出租车地图匹配算法:基于GPS定位精度的距离范围和车辆行驶方向与道路方向的夹角区间确定候选路段,依据车辆的速度确定方向权重,计算距离和方向的综合权重值进行轨迹点匹配,通过最短路径算法进行行驶轨迹的选择,并采用北京市西二环周围100辆出租车24860条GPS数据进行实验验证。实验表明该匹配算法的匹配正确率可达到96.72%。其具有地图匹配的准确性。     

利用道路网眼实现路网的增量式更新

获取现势性的交通道路数据是数字城市和智慧城市建设的基础,基于传统测绘的道路网更新方法存在一定局限性,而基于众源数据及行车轨迹数据更新道路网近年来则倍受关注。首先提出了一种新的道路变化增量更新方法,该方法先对历史道路网建立面拓扑结构,生成由道路网组成的最小闭合面域（道路网眼）;然后以道路网眼为基本控制单元,综合利用轨迹点上下文距离信息和隐马尔可夫模型（hidden Markov model,HMM）,提取失配轨迹点和失配轨迹段;最后采用缓冲区分析和最大密度法对失配轨迹提取骨架线,创建新增道路,增量更新历史道路网。实验结果表明,以道路网眼为控制单元,利用轨迹点上下文距离分析和HMM捕获失配轨迹点,可提高失配轨迹点的提取效率,改善道路网更新效果。该方法可用于大规模路网的增量式更新。     

利用GPS轨迹的转向级交通拥堵精细分析

目前,基于GPS轨迹探测城市交通状态的研究缺乏对不同行驶方向的交通拥堵精细感知。针对此问题,本文提出一种基于出租车GPS轨迹的转向级交通拥堵事件探测方法。该方法首先在分析出租车运营行为特征的基础上,采用特征聚类方法滤选出能够反映真实交通状态的有效轨迹段;然后基于滤选后轨迹分析当前道路交通运行状态,探测城市路网中轻度、中度、重度3种不同强度的交通拥堵事件;最后基于拥堵事件轨迹分析交叉口不同转向的拥堵时间、拥堵强度和拥堵距离等转向级精细交通拥堵状态。试验结果表明,本文方法不仅能有效探测路网中不同强度的拥堵事件,而且能实现交叉口转向级拥堵事件的精细分析。     

现实与赛博空间数据相结合的城市活动事件时空建模

城市活动事件(如文化、娱乐、体育等事件)的规模与影响力是城市经济文化发展的重要体现,其发生的全过程对城市现实空间与赛博空间都会产生巨大影响,从现实空间与赛博空间对城市活动事件的演化感知、动态建模与时空分析,具有重要的理论研究与应用价值。提出了一种结合现实空间交通数据与赛博空间社交媒体数据的城市活动事件时空建模分析方法,从事件进行中的交通轨迹,探测识别与事件显著相关的城市时空区域和交通流,分析现实空间事件热度的时空变化;从事件发生全过程的社交媒体数据中,探测分析赛博空间事件热度的时空变化;通过将现实空间和赛博空间的融合,建立城市活动事件时空模型,刻画事件全过程中城市地理空间与城市行为空间的时空演变特征。以2015年周杰伦"魔天伦2.0"世界巡回演唱会(武汉站)事件为例,采用武汉市出租车GPS轨迹数据和微博数据,对演唱会的事前、事中、事后实现城市地理空间与行为空间全过程建模与时空演变分析,并与单一数据源事件刻画模型进行比较,结果显示本方法能更合理地结合现实空间和赛博空间刻画城市活动事件。     

浒苔漂移轨迹预报系统

2008年6月下旬,青岛海域出现大量浒苔,并迅速蔓延至近岸,对第29届奥运会帆船赛事构成严重威胁。为给浒苔清理和打捞提供决策支持,国家海洋环境预报中心及时作出应急响应,在短时间内建立了浒苔漂移路径预测系统,向有关部门发布浒苔漂移轨迹预报和海洋环境预报,成功协助前线应急指挥中心完成了浒苔的控制和治理。本文对国家海洋环境预报中心建立的浒苔漂移轨迹预报模型进行了详细描述,并开展了浒苔漂移预报误差分析。     

道路信息提取方法综述

道路信息提取旨在使用相关数据和方法提取一条道路上的信息,如车道数量、中心线和边界线等。道路信息提取在交通规划和车辆导航等方面具有重要的应用价值。随着各种传感器设备的广泛应用,交通数据爆炸式增长,道路信息提取的方法也日新月异。本文结合近年来道路信息提取的研究进展,将道路信息提取方法按照数据来源分为基于影像视频数据、基于高密度点云数据和基于浮动车轨迹数据3类,并分别深入论述了这3类方法的主要实现算法,对这些算法模型进行了对比分析,最后探讨了现有道路信息提取方法在未来的研究趋势和面临的挑战。     

轨迹数据的非关系管理及相似性分析

针对高动态、半结构化的轨迹数据,充分利用文档型非关系数据库MongoDB的特性,本文首先提出了一套分层、分区、分片的存储策略,设计了以整条轨迹为基本粒度的非关系组织模型,能够有效应对轨迹数据的海量性和动态性挑战。然后据此开展轨迹相似性分析的研究,提出了一种兼顾时间维和轨迹形状的轨迹相似性度量方法DTWEUCLI,可计算长短不一且含有噪声的轨迹数据之间的相似性。最后基于轨迹的非关系存储和相似性计算,开展了轨迹簇生成的试验与分析,设计实现了基于轨迹相似性计算的轨迹聚类计算框架。基于3个轨迹数据集的试验表明,DTWEUCLI算法能够对多源轨迹数据集进行有效聚类,输出轨迹簇。     

基于个体移动轨迹的多中心城市引力模型验证

长期以来由于规模变量、距离衰减系数取值缺乏依据,引力模型在城市研究中的应用容易受到质疑,加之中国城市的多中心化使得模型应用的外部条件发生改变,模型验证工作的必要性再次显现。本文使用2015年移动通信用户的个体移动轨迹数据,使用Huff当年的验证方法,通过变量检验、参数校正两个步骤,验证Huff的引力模型。研究发现：① 城市内部商业中心和就业中心的吸引力与中心的规模呈正比,与距中心的距离呈反比,符合引力模型规律。② 在上海中心城区空间尺度、200 m网格空间单元下,商业中心吸引力的距离衰减系数平均值为2.5,就业中心吸引力的距离衰减系数平均值为3.0,表明居民就业通勤对距离更加敏感,距离衰减比购物出行更加显著。③ 经变量检验、参数校正后的引力模型可用于对商业中心、就业中心优化调整后的势力范围进行预测,预测准确率可分别达到78.5%和71.9%。就业中心势力范围预测准确性略低,这是由于就业中心吸引力衰减除受距离影响外,还受家庭、房价等因素影响,会对预测结果产生扰动。最后,研究还证实了距离衰减系数存在空间分层异质性：距离衰减系数不是唯一值,受道路可达性、至就业（商业）中心距离、至地铁站距离、人口密度影响,不同地区的距离衰减系数存在较显著差异。     

闯入夜空的“星链”

2019年,SpaceX公司通过一箭60星的方式将首批大规模部署的星链(Starlink)卫星关入太空。此后几天的时间中,天文爱好者发现这些卫星像一列火车一样经过世界各地上空,甚至闯进天文望远镜的视场,导致照片完全被卫星轨迹覆盖。国际天文学联合会(IAU)和美国国家射电天文台(NRAO)为此均发表声明(详情可见https://www.iau.org/news/announcements/detail/ann19035/)表示担忧。     

基于出租车轨迹数据的城市空间结构变化研究——以深圳市为例

在地理大数据大量涌现的背景下,利用深圳市2009年5月和2016年9月2期出租车轨迹大数据,通过构建2层空间网络,并使用Infomap社区发现算法,发现网络中的全局空间社区和局部空间社区。通过对比空间社区的变化,并结合遥感数据和规划政策等,探讨深圳市长时期多层空间结构的动态变化,揭示了城市基础设施建设以及规划政策制定等对城市空间结构的影响。结果表明：全局尺度下,城市的空间结构趋向于紧凑式发展,如深圳市郊区的小空间社区合并成了5个大空间社区,这与深圳2020年总体规划有较大的关联。局部尺度下,城市的空间结构趋向于多中心式发展,如围绕深圳高铁北站和南山中心的2个空间社区分裂成了多个小空间社区,这与重大基础设施建设和经济发展有较大的关联。