基于智能手機軌跡提取停留點的時空聚類算法研究.pdf

1、隨著智能手機的普及，使用手機端傳感器獲取定位軌跡越來越便利，本文通過對傳統(tǒng)聚類算法的改進，進行時空停留點的提取。以Myeclipse為主要開發(fā)環(huán)境，結(jié)合Java與Tomcat服務器實現(xiàn)了基于WebGIS的停留點提取系統(tǒng)，并對聚類結(jié)果進行統(tǒng)計分析。軌跡停留點研究在個性化好友推薦、出行目的地預測、商業(yè)廣告推送等方面有重要的學術(shù)意義和應用價值。本文重點研究基于用戶軌跡點提取停留點的時空聚類算法以及與WebGIS相結(jié)合的系統(tǒng)實現(xiàn)。
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2、文的數(shù)據(jù)來源是利用智能手機APP獲取同一軌跡下四部不同Android手機用戶的軌跡數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計用戶停留點的實際時空位置，作為聚類結(jié)果分析評價的對比數(shù)據(jù)。然后，使用 Java程序?qū)υ级ㄎ粩?shù)據(jù)進行預處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)中心化和標準化三個方面，獲取用戶軌跡點的經(jīng)緯度坐標、時間戳等信息。最后，將預處理后的數(shù)據(jù)按照一定的格式導入數(shù)據(jù)庫，構(gòu)成聚類分析的實驗數(shù)據(jù)。
　　基于 Java語言實現(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四種時空聚類方法進行停留點提取。根據(jù)用戶軌跡的經(jīng)緯度范圍、停留時長、到達同一停留點時間間隔等設(shè)置具體的算法參數(shù)，解決算法參數(shù)設(shè)置問題，實現(xiàn)時空停留點的提取。
　　在對不同算法的對比評價方面，以各停留點的實際時空信息為參照，從聚類算法提取的正確點、缺失點和錯誤點三個方面，對比不同智能手機、不同聚類算法、不同定位類型軌跡提取停留點的時空差異，對

4、算法的性能和聚類效果進行分析評價。探討實驗中時空停留點提取的一般性結(jié)果：同一軌跡下不同智能手機的軟硬件性能、定位策略、采集軌跡點數(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空停留點提取精度的主要因素之一；GPS信號容易受遮蔽物影響，易出現(xiàn)定位漂移等誤差，但對停留點提取結(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，但對基站定位的數(shù)據(jù)誤差，仍難以消除；根據(jù)實驗對比，使用ST-OPTICS算法改進ST-DBSCAN聚類參數(shù)的方案適合時空停留點提取。
　　基于百度地圖JavaScript API應用程序接口進行時空停留點提取的WebGIS系統(tǒng)開發(fā)，與Java語言實現(xiàn)的聚類算法及Oracle數(shù)據(jù)庫相結(jié)合完成了系統(tǒng)的設(shè)計與實現(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題。系統(tǒng)實現(xiàn)了地圖基本操作、用戶實際停留信息查詢、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、測距等基礎(chǔ)功能；用戶停留信息查詢用于用戶實際時空停留點及緩沖區(qū)查詢；用戶軌跡查詢模塊包括結(jié)合地圖海量點功能實現(xiàn)用戶的軌跡點空間信息和屬性信息的查詢、利用熱力圖對用戶軌跡進行直觀展示；聚類分析模塊則是通過不同手機、算法和參數(shù)的選擇，與后臺Java語言實現(xiàn)的聚類算法相結(jié)合，將聚類結(jié)果返回給瀏覽器端，實現(xiàn)聚簇點查詢、停留點提取、逆地址解析和停留點街景的功能，并