[發明專利]一種基于深度區域嵌入的露天礦區域功能分類方法

在審

• 申請號: 202310028711.9
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN115937612A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 趙本壯;張磊;劉佰龍;梁志貞
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/80;G06V10/82;G06V10/62;G06V20/50;G06N3/0464;G06N3/0455;G06N3/0442;G06N3/048;G06N3/088;G06N3/084
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種基于深度區域嵌入的露天礦區域功能分類方法，屬于露天礦管理領域，首先對露天礦進行均勻單元區域劃分，然后通過軌跡數據提取不同單元區域的特征信息，將不同單元區域構建成一個稀疏單元區域圖；再則，利用結構化深度網絡嵌入模型學習單元區域節點的空間嵌入表示，實現單元區域空間區域嵌入；然后，將單元區域特征時序序列作為雙向長短期記憶神經網絡的輸入從而獲取單元區域時序特征，實現單元區域時序區域嵌入，以彌補區域時間特征不足的問題；再則，將得到的單元區域節點的嵌入表示和單元區域序列特征進行特征融合，將最終特征融合結果輸入到注意力層，解決不同特征權重分配不均問題；最后，進行訓練得到更加準確的分類結果。

技術領域

本發明涉及露天礦管理領域，尤其是一種基于深度區域嵌入的露天礦區域功能分類方法。

背景技術

當今社會，各種地理信息采集技術尤其是“3S”技術，也即遙感衛星(RS)、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)飛速發展，使得收集和存儲海量地理交通數據變得日益簡單。露天礦是一個集采集，運輸為一體的大型生產系統，其中的卡車和挖機等車輛也都配備了GPS設備，每天都產生了大量的軌跡數據。隨著時代的發展，越來越多的露天礦配備了生產調度系統，該系統通過內部計算合理的分配礦內卡車，挖機的配對，以最優的方式對卡車進行派單，即降低了運營成本也提高了采礦效率。通過精確的判斷功能區域，調度系統可以迅速對卡車狀態進行最合理的調節。由于露天礦具有多個采場和多個渣土場，且隨著時間的推移，采場和渣土場都在不斷地變化。目前采用手工標注的方式實現采場、渣土場的標識具有耗費人力、更新不及時、數據不準確等問題，所以通過露天礦上的軌跡數據來對功能區域分類顯得至關重要。

露天礦區擁有多種功能區域，如采礦區域、卸礦區域等。不同的功能區域承擔不同的職責。以往的研究大多是將重點放在了GPS軌跡的時序特征上，這是由出行規律所決定的，不同的時間段內，各自功能區表現出不同的時間特征，例如在工作日早上人們都是從居住區前往辦公區。而露天礦場景下，由于卡車是根據派單時間進行工作，其在時間維度上的信息特征并不足以明確識別區域功能，但卡車在一個派單任務中要經過多個功能區域，不同功能區依托卡車軌跡存在了空間上的相互聯系，因此如何利用卡車軌跡數據準確的對露天礦功能區域進行分類是優化露天礦卡車調度系統的重點研究。

GPS軌跡是區域功能識別最重要的數據之一，其內容主要包括上下車經緯度和時間，此前大部分研究通過研究出租車的起始點對城市功能進行識別，而由于軌跡通常是連續的，而出租車軌跡僅考慮了起始位置而忽略的中間行程所包含的區域信息，忽略了全局特征。同時城市出租車軌跡覆蓋率較露天礦卡車軌跡更廣，礦區卡車軌跡區域覆蓋率較為稀疏，這給礦區功能識別帶來了一定的挑戰。

發明內容

本發明的目的是要提供一種基于深度區域嵌入的露天礦區域功能分類方法，解決現有技術中露天礦區采用手工標注的方式實現采場、渣土場的標識具有耗費人力、更新不及時、數據不準確的問題。

本發明采用的技術方案：一種基于深度區域嵌入的露天礦區域功能分類方法，首先對露天礦進行均勻單元區域劃分，然后通過軌跡數據提取不同單元區域的特征信息，將不同單元區域構建成一個稀疏單元區域圖；再則，利用結構化深度網絡嵌入模型學習單元區域節點的空間嵌入表示，實現單元區域空間區域嵌入；然后，將單元區域特征時序序列作為雙向長短期記憶神經網絡的輸入從而獲取單元區域時序特征，實現單元區域時序區域嵌入，以彌補區域時間特征不足的問題；再則，將得到的單元區域節點的嵌入表示和單元區域序列特征進行特征融合，將最終特征融合結果輸入到注意力層，解決不同特征權重分配不均問題；最后，進行訓練，得到更加準確的分類結果。

具體步驟如下：

步驟S1、對露天礦區內的卡車GPS軌跡數據和露天礦區區域進行預處理，將原始露天礦軌跡數據進行數據清洗，并將露天礦區域進行單元區域劃分，提取單元區域特征，并通過現有露天礦人工劃分后的區域功能作為標簽數據，即每個單元區域對應一種礦區功能，礦區功能包括采礦區、卸礦區、渣場等；