基于智能手機(jī)軌跡提取停留點(diǎn)的時(shí)空聚類算法研究.pdf

1、隨著智能手機(jī)的普及，使用手機(jī)端傳感器獲取定位軌跡越來(lái)越便利，本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)聚類算法的改進(jìn)，進(jìn)行時(shí)空停留點(diǎn)的提取。以Myeclipse為主要開(kāi)發(fā)環(huán)境，結(jié)合Java與Tomcat服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了基于WebGIS的停留點(diǎn)提取系統(tǒng)，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。軌跡停留點(diǎn)研究在個(gè)性化好友推薦、出行目的地預(yù)測(cè)、商業(yè)廣告推送等方面有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文重點(diǎn)研究基于用戶軌跡點(diǎn)提取停留點(diǎn)的時(shí)空聚類算法以及與WebGIS相結(jié)合的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
　　本

2、文的數(shù)據(jù)來(lái)源是利用智能手機(jī)APP獲取同一軌跡下四部不同Android手機(jī)用戶的軌跡數(shù)據(jù)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)用戶停留點(diǎn)的實(shí)際時(shí)空位置，作為聚類結(jié)果分析評(píng)價(jià)的對(duì)比數(shù)據(jù)。然后，使用 Java程序?qū)υ级ㄎ粩?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)中心化和標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)方面，獲取用戶軌跡點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)、時(shí)間戳等信息。最后，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)按照一定的格式導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)成聚類分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　基于 Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)聚類算法，分別使用基于層次的ST-BIRCH算

3、法、基于密度的ST-DBSCAN和ST-OPTICS算法、以及基于網(wǎng)格和密度的ST-GRID四種時(shí)空聚類方法進(jìn)行停留點(diǎn)提取。根據(jù)用戶軌跡的經(jīng)緯度范圍、停留時(shí)長(zhǎng)、到達(dá)同一停留點(diǎn)時(shí)間間隔等設(shè)置具體的算法參數(shù)，解決算法參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)時(shí)空停留點(diǎn)的提取。
　　在對(duì)不同算法的對(duì)比評(píng)價(jià)方面，以各停留點(diǎn)的實(shí)際時(shí)空信息為參照，從聚類算法提取的正確點(diǎn)、缺失點(diǎn)和錯(cuò)誤點(diǎn)三個(gè)方面，對(duì)比不同智能手機(jī)、不同聚類算法、不同定位類型軌跡提取停留點(diǎn)的時(shí)空差異，對(duì)

4、算法的性能和聚類效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。探討實(shí)驗(yàn)中時(shí)空停留點(diǎn)提取的一般性結(jié)果：同一軌跡下不同智能手機(jī)的軟硬件性能、定位策略、采集軌跡點(diǎn)數(shù)量不同，同一聚類算法提取結(jié)果存在明顯差異；基站定位誤差是影響時(shí)空停留點(diǎn)提取精度的主要因素之一；GPS信號(hào)容易受遮蔽物影響，易出現(xiàn)定位漂移等誤差，但對(duì)停留點(diǎn)提取結(jié)果影響不大；在聚類算法方面，基于密度的ST-DBSCAN算法，使用以軌跡點(diǎn)為鄰域的密度劃分，能夠較好的去除噪聲，提取效果較好，聚類算法總體性能也優(yōu)于其

5、它算法，但對(duì)基站定位的數(shù)據(jù)誤差，仍難以消除；根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，使用ST-OPTICS算法改進(jìn)ST-DBSCAN聚類參數(shù)的方案適合時(shí)空停留點(diǎn)提取。
　　基于百度地圖JavaScript API應(yīng)用程序接口進(jìn)行時(shí)空停留點(diǎn)提取的WebGIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，與Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的聚類算法及Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用三層的結(jié)構(gòu)劃分，滿足系統(tǒng)不同層次間數(shù)據(jù)傳輸接口的一致性問(wèn)題。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地圖基本操作、用戶實(shí)際停留信息查詢、用

6、戶軌跡查詢、聚類算法結(jié)果展示四大模塊。其中，基本操作模塊包含地圖的切換、漫游、縮放、測(cè)距等基礎(chǔ)功能；用戶停留信息查詢用于用戶實(shí)際時(shí)空停留點(diǎn)及緩沖區(qū)查詢；用戶軌跡查詢模塊包括結(jié)合地圖海量點(diǎn)功能實(shí)現(xiàn)用戶的軌跡點(diǎn)空間信息和屬性信息的查詢、利用熱力圖對(duì)用戶軌跡進(jìn)行直觀展示；聚類分析模塊則是通過(guò)不同手機(jī)、算法和參數(shù)的選擇，與后臺(tái)Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的聚類算法相結(jié)合，將聚類結(jié)果返回給瀏覽器端，實(shí)現(xiàn)聚簇點(diǎn)查詢、停留點(diǎn)提取、逆地址解析和停留點(diǎn)街景的功能，并