[發明專利]基于流動人口數據特征聚類的城市集聚效應可視分析方法

在審

• 申請號: 202210193379.7
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114661393A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 秦紅星;徐超群
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F9/451
• 分類號: G06F9/451;G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 高敏

本發明請求保護一種基于流動人口數據特征聚類的城市集聚效應可視分析方法，該方法包括：S1：轉換原始數據集d1的格式，統一數據項中包含的所有地理位置和經緯度坐標；S2：利用先驗知識篩選出數據集中的相關數據項構成新的數據集d2；S3：對屬于城市群中的城市的地理坐標進行DBSCAN密度聚類；S4：對數據集d2中所有城市的流入人口中第三產業所占的百分比進行K?Means聚類；S5：將兩次聚類結果標記在數據集d2、d3中；S6：將數據集d2、d3在前端頁面使用ECharts圖表庫可視化展示并添加鼠標交互；S7：分析中心城市的輻射能力，使用引力模型分析城市之間的聯系。本發明提出了一種新的可視化方法來判斷城市群集聚效應的強弱，并且對于全國范圍內的城市都可適用。

技術領域

本發明屬于可視計算領域，特別是涉及一種利用流動人口動態監測數據和聚類的方式來對城市集聚效應進行可視分析。

背景技術

隨著我國城市化進程的不斷提高，城市群也不斷在擴張。城市流入人口的增加作為城市核心競爭力的一個體現，也是城市的集聚效應的形成原因。集聚效應(CombinedEffect)，是指各種產業和經濟活動在空間上集中產生的經濟效果以及吸引經濟活動向一定地區靠近的向心力，是導致城市形成和不斷擴大的基本因素。城市的“集聚效應”是指社會經濟活動因空間集聚所產生的各種影響或經濟效果。從本質上看，外部經濟是城市經濟系統的“集聚效應”的一種典型表現形式或實現方式。但是，我們看到城市集聚所產生的集聚效應是一種全方位的外部經濟效應，是現代城市釋放出的巨大能量，又是現代城市發展和城市化發展的重要動力。城市集聚效應又分為：(1)近鄰效應：它是在城市經濟活動中，企業之間、部門之間的空間關系對其發展所產生的影響，是經濟活動集中于城市時所帶來的經濟性。企業在地理位置上的集中，有利于企業的創新和發展。(2)分工效應：指幾乎任何區位單位集聚在一起都能夠享受專業化分工的好處，如服務上的社會化，生產分工上的協作等，這就是分工效應。城市產業的專業化，也意味著地區專業化的發展。專業化與空間集聚是相通的。(3)結構效應：指集聚要素的集聚方式及要素間的聚合程度對城市集聚的作用。(4)規模效應：既包括生產力方面的利益即生產規模經濟，也包括消費方面的利益即消費規模經濟。(5)洼地效應：由于城市與區域間的互相依存關系在地理空間上客觀存在著“洼地效應”，也稱之為“城市場效應”。

如何發現城市發展的突出領域、潛力方向、短板，是當今城市學研究的重要課題之一。通過比較不同城市之間流動人口的職業構成，可以分析出該城市的大致產業結構，找到不同行業在城市的總體行業中所占比重，可以為城市化進程提供發展方向。

通過對國內人口流動特征進行聚類后的可視化分析可以用于研究城鎮體系聯系、識別城市群，也可以反映城市職能及城市的吸引力，用于商業中研判城市的市場開拓和投資前景，哪些地區更有發展潛力，哪些城市在增長，哪些城市在收縮，哪些城市需要克服什么短板，從而把握人口流動的發展狀況及其規律，達到指導流動人口服務管理工作和預測工作方向、提高就業質量的目的。由于人口流動的數據層級復雜，以往的研究中(如城市群的識別)存在對其特征聚類效果不佳的情況，并且研究區域比較片面，為了解決這些問題，提出了使用K-Means快速聚類和DBSCAN密度聚類的方法，進行全國范圍內的數據可視化，可以提高分析的準確性。

經過檢索，申請公開號CN107609107B，一種基于多源城市數據的出行共現現象可視化分析方法，步驟為：首先利用路網基礎數據和仿真工具對城市進行區域劃分，隨后對針對區域間共現建模，利用該模型以及用戶的設置的參數基于出租車軌跡數據對區域進行關聯規則挖掘，之后結合城市興趣點數據挖掘區域功能，最終可視化展示共現挖掘結果和區域功能。本發明能夠利用多源城市數據：出租車軌跡數據，城市路網數據，POI數據，對區域共現現象及城市區域功能進行全方面多角度地可視化分析探索，為城市交通規劃提供有效信息，具有便于分析數據內在關聯、可操作性強等特點。該專利的研究內容是分析出租車軌跡數據、城市路網數據來對城市未來的交通規劃提供有價值的信息，而本發明是利用流動人口動態監測數據來分析城市群的集聚效應以及產業結構的相關性，指出該城市/區域當前的短板，為城市的未來發展方向提供建議。