[發(fā)明專利]基于軌跡數(shù)據(jù)挖掘的城市語(yǔ)義圖譜構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011418901.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN112765226A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫未未;單張卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F16/2458
• 分類號(hào): G06F16/2458;G06F16/29;G06F16/36
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于軌跡計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于軌跡數(shù)據(jù)挖掘的城市語(yǔ)義圖譜構(gòu)建方法。本發(fā)明包括：預(yù)處理：對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行位置與時(shí)間判定，尋找駐留點(diǎn)；聚類：根據(jù)預(yù)處理階段處理好的駐留點(diǎn)對(duì)臨近POI點(diǎn)進(jìn)行到訪頻次計(jì)數(shù)，利用頻次計(jì)數(shù)、鄰域密度和語(yǔ)義類別對(duì)POI點(diǎn)進(jìn)行聚類；純化：進(jìn)行聚類內(nèi)部語(yǔ)義純凈度校驗(yàn)，純凈度不足的進(jìn)行迭代分裂操作，直到得到多個(gè)純凈的小聚類為止；重組：對(duì)于純化階段產(chǎn)生的大量新聚類通過外部語(yǔ)義比較進(jìn)行聚類合并。本發(fā)明高度融合并反映了人流移動(dòng)聚集規(guī)律，作為一種不定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)展現(xiàn)了人群聚集活動(dòng)在城市范圍內(nèi)的行為復(fù)雜性與空間規(guī)律性，在實(shí)際應(yīng)用中具有空間粒度細(xì)且語(yǔ)義數(shù)量多的巨大優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌跡計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種構(gòu)建成城市語(yǔ)義圖譜的方法。

背景技術(shù)

對(duì)城市區(qū)域的功能描述與對(duì)應(yīng)的人流行為闡釋，一直是一項(xiàng)極具有應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值的技術(shù)。該類技術(shù)將人流源數(shù)據(jù)與語(yǔ)義源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析與數(shù)據(jù)挖掘，構(gòu)建并輸出一個(gè)針對(duì)城市各區(qū)域功能描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以稱為城市語(yǔ)義圖譜。在本發(fā)明中，城市語(yǔ)義圖譜被定義為是針對(duì)城市各細(xì)粒度區(qū)域進(jìn)行功能描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市不同地點(diǎn)的人類行為識(shí)別，比如購(gòu)物、教育和醫(yī)療等等，這種對(duì)城市區(qū)域的描述稱為語(yǔ)義信息。人流源數(shù)據(jù)主要指GPS軌跡數(shù)據(jù)集或社交網(wǎng)絡(luò)的地理位置簽到數(shù)據(jù)等，語(yǔ)義源數(shù)據(jù)主要包括語(yǔ)義興趣點(diǎn)(POI)數(shù)據(jù)集，街區(qū)位置數(shù)據(jù)集，社區(qū)網(wǎng)格位置數(shù)據(jù)集。該技術(shù)通過融合分析這兩類數(shù)據(jù)源，得到城市語(yǔ)義信息，這種對(duì)人流行為分析和區(qū)域功能描述的語(yǔ)義信息對(duì)市政規(guī)劃、交通建設(shè)和商業(yè)推廣有巨大價(jià)值。比如通過城市語(yǔ)義信息得到目前人群高頻次消費(fèi)零售的主要區(qū)域，針對(duì)這些區(qū)域政府可以規(guī)劃更多的沿街店鋪區(qū)、商住兩用樓和其他商業(yè)配套設(shè)置；又比如通過城市語(yǔ)義信息得到通勤人群的高頻居住區(qū)域和工作區(qū)域之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，針對(duì)性地配套更多的公交線路，地鐵站和消費(fèi)場(chǎng)所等。

目前來看，城市語(yǔ)義分析技術(shù)主要分為兩種形式：

(1)針對(duì)街區(qū)或網(wǎng)格的固定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)：固定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)主要針對(duì)城市街區(qū)或者空間網(wǎng)格這種地理形狀有預(yù)先定義并固定不變的語(yǔ)義源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將人流源數(shù)據(jù)匹配到對(duì)應(yīng)地理位置的街區(qū)或者網(wǎng)格，然后進(jìn)行聚合匯總，得到粗粒度的整體區(qū)域功能描述。該種技術(shù)較為傳統(tǒng)經(jīng)典，用于可視化宏觀分析場(chǎng)景較多。

(2)針對(duì)細(xì)粒度語(yǔ)義興趣點(diǎn)(POI)的不定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)：不定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)往往將海量的語(yǔ)義興趣點(diǎn)POI先進(jìn)行基于空間位置的組合，得到不定形狀的POI散點(diǎn)集合。然后結(jié)合對(duì)人流源數(shù)據(jù)的匹配分析，最終得到細(xì)粒度的非預(yù)先定義地理形狀的區(qū)域行為分析結(jié)果。該種技術(shù)較為新穎靈活，屬于目前少有的非人工預(yù)定義的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略。

比較兩類技術(shù)，可以看出固定構(gòu)型語(yǔ)義構(gòu)建適合大尺度宏觀層面的城市語(yǔ)義信息分析，由于其描述的空間區(qū)域是比如街區(qū)和網(wǎng)格這些預(yù)先定義固定形狀的數(shù)據(jù)，語(yǔ)義分析的結(jié)果受到地理形狀的局限較大，得到的信息量較小，缺乏靈活性與普適性。且其語(yǔ)義分析結(jié)果往往與預(yù)先發(fā)布的城市規(guī)劃方案重合性較大，獲得到的新信息不足。而不定構(gòu)型語(yǔ)義構(gòu)建技術(shù)利用散點(diǎn)聚類方法克服了上述諸多不利因素，其得到的最終結(jié)果具有細(xì)粒度的微觀尺度，具有更大的信息量和更高的普適性，對(duì)市政規(guī)劃、交通建設(shè)和商業(yè)推廣的決策支持也更有價(jià)值。

本發(fā)明提供一種城市語(yǔ)義圖譜構(gòu)建方法，屬于不定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)。其針對(duì)POI 散點(diǎn)的多重聚集和迭代拆解過程可以完美匹配人流數(shù)據(jù)的遷移和聚集形態(tài)，高度融合并反映了人流移動(dòng)聚集規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中具有空間粒度細(xì)且語(yǔ)義數(shù)量多的先進(jìn)優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了固定構(gòu)型語(yǔ)義信息構(gòu)建技術(shù)的局限性，提供一種基于軌跡數(shù)據(jù)挖掘的針對(duì)語(yǔ)義興趣點(diǎn)(POI)組合構(gòu)建城市語(yǔ)義圖譜的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明提出的基于軌跡數(shù)據(jù)挖掘的城市語(yǔ)義圖譜構(gòu)建方法，是通過軌跡數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒄Z(yǔ)義興趣點(diǎn)(Point of Interest,簡(jiǎn)稱POI)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，具體步驟分為如下四個(gè)階段：