[發明專利]一種人類出行稀疏軌跡數據插值重構方法

在審

• 申請號: 201910672777.5
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110399919A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 張恒才;李明曉;陸鋒;仇培元;彭澎;程詩奮
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H04W4/029
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明公開了一種人類出行稀疏軌跡數據插值重構方法，包括：從移動對象原始軌跡數據集中分別提取每個移動對象的活動錨點數據集M；基于活動錨點數據集M之間的相似度，對移動對象分類，得到移動對象分類數據集F；基于從移動對象分類數據集F中提取到的軌跡片段，構建訓練數據集X；利用訓練數據集X對插值重構模型訓練，得到訓練后的插值重構模型；將待重構的稀疏軌跡數據集輸入訓練后的插值重構模型，輸出重構的精細軌跡數據集。本發明通過對移動對象進行聚類，合并相似的軌跡彌補個體建模的數據稀疏性問題；并考慮不同缺失模式的軌跡數據對重構結果的影響；實現了低采樣率人類出行軌跡數據的插值重構，提高了人類出行軌跡數據的時空精細尺度。

技術領域

本發明涉及移動位置服務、城市交通、人類移動性研究、出行行為分析、移動互聯網絡技術領域，尤其涉及一種人類出行稀疏軌跡數據插值重構方法。

背景技術

個體/群體在地理空間的移動出行過程反映著紛繁復雜的區域人地關系，對人類移動出行過程特性的研究形成了地理學、社會學、物理學、流行病學、城市規劃與管理等學科共同關注的主題。人類個體/群體在地理空間中具有特定意義的“移動(Movement)”所隱含的社會系統要素時空分布與演化規律。從人類行為和遷移模式，到傳染病的演化和疾病的傳播，或是理解社會網絡的形成機制，人類移動性在許多方面都具有重要的研究價值。

人類出行軌跡數據Traj＝<(p₁,t₁),(p₂,t₂),…,(p_n,t_n)>是個體/群體在地理空間的移動有多種表現形式，交通運輸工具的位置變化、隨身攜帶設備的位移過程、頻率及規模等都是個體/群體空間移動特征的真實寫照。現有技術中，人類出行活動研究大多基于觀察、訪問、調查問卷及出行日志等信息獲取方式，信息獲取成本高、樣本量小、時間跨度短，且易受到問卷設計和主觀判斷的影響，難以大規模、長時間地觀測和記錄城市人群的空間移動行為。

近年來，移動定位技術迅猛發展，如導航衛星定位技術、移動通訊網絡定位技術、混合定位技術、室內定位技術等，移動終端不斷普及，如PDA、智能手機、平板電腦等，網絡技術不斷進步，位置服務應用不斷增多，如在線導航、基于位置的社交網絡、基于位置的廣告推送、商業物流調度與管理等，獲取海量移動對象的時空軌跡成為可能，也為人類出行活動研究、人類移動性研究(Human Mobility)提供了重要支撐。

人類出行軌跡數據是人類移動性研究的基礎，但數據稀疏性是目前主要人類出行軌跡數據的通病，目前主要人類出行軌跡數據包括志愿者定位數據、裝備衛星導航定位設備的浮動車行駛軌跡、手機終端定位與通訊記錄、社交網絡簽到數據、公交IC卡刷卡記錄及共享單車租賃記錄等。但這些定位數據存在以下缺陷：

1、公交IC卡、社交網絡簽到數據等由于受固定傳感器事件觸發才產生位置信息，采樣時間間隔不確定且精度較低，無法實現城市級別精細尺度時空軌跡信息。

2、浮動車僅代表定位設備出租車部分樣本，不能代表全樣本時空軌跡信息，使其在城市群體性活動研究方面大大受限。

3、手機信令數據雖然是研究城市居民時空移動行為、城市群體性活動重要的數據源，但根據手機信令數據所構建的用戶軌跡時間間隔差別較大。

為解決上述問題，國內外研究學者針對人類出行軌跡數據稀疏性問題開展了大量研究，并提出了一系列研究成果，現有技術的方法主要存在以下缺陷：

(1)現有技術忽略了群體軌跡之間的相似性，往往需要對每個移動對象單獨建立插值模型，且大多依賴有限人工標注訓練數據集來學習單個個體移動出行特征，強調個體軌跡插值重構算法，但受限于人工標注訓練數據集的規模，無法實現大范圍千萬級移動對象軌跡的插值重構。

(2)現有技術沒有充分利用人類出行行為的規律特性，沒有挖掘出行軌跡數據的缺失模式，導致人類出行稀疏軌跡數據插值重構的精度較低。