一种轨迹数据时空密度分析系统及其分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种轨迹数据时空密度分析系统及其分析方法，技术方案如下:时空密度分析模块利用轨迹数据预处理模块得到的目标轨迹数据进行计算，得到各个轨迹点的时空密度值，时空分布密度可视化模块将目标轨迹数据以及轨迹点的时空密度值，分别绘制成轨迹散点图和时空密度曲线，呈现给用户；在结果提取模块，针对用户感兴趣的密度分析结果进行提取和保存，最后根据提取结果的经纬度和时间信息在地图上相应位置进行标注。本系统和方法能够服务于更加广泛的应用，计算过程和结果的呈现更加直观，且不需要用户提前对数据进行过多的预处理，系统的操作更加简单。

A Spatio-temporal Density Analysis System for Trajectory Data and Its Analysis Method

The invention discloses a space-time density analysis system for trajectory data and its analysis method. The technical scheme is as follows: the space-time density analysis module calculates the target trajectory data obtained by the trajectory data preprocessing module, obtains the space-time density value of each trajectory point, and the space-time density visualization module draws the target trajectory data and the space-time density value of the trajectory point into orbit respectively. Trace scatter plots and space-time density curves are presented to users. In the result extraction module, the results of density analysis are extracted and saved according to the user's interest. Finally, the corresponding location on the map is labeled according to the longitude, latitude and time information of the extracted results. The system and method can serve for more extensive applications, the presentation of calculation process and results is more intuitive, and it does not require users to pre-process data in advance, so the operation of the system is simpler.

【技术实现步骤摘要】
一种轨迹数据时空密度分析系统及其分析方法
本专利技术一种轨迹数据时空密度分析系统及其分析方法，属于轨迹数据挖掘

技术介绍
轨迹数据挖掘是利用数据挖掘的有关技术和方法发现时空轨迹数据中蕴含的有价值的信息或知识的过程。通讯技术的飞速发展，让人们获得了海量的轨迹数据，如何有效利用这批数据，分析并挖掘其中有价值的知识或者模式越来越受到人们的重视。轨迹数据挖掘中的大部分密度分析方法都是在传统空间数据挖掘领域的基础上发展而来的，这些空间数据的处理方法在处理时空轨迹数据时存在一定的局限性，且这些方法应用范围单一，主要针对于特定的聚类任务而言。目前来说，针对轨迹数据的深入研究的系统缺乏，如何能够统一的针对轨迹数据的时空分布特征进行分析，并将分析结果以可视化的形式呈现给用户，从而使用户能够利用该时空密度分析结果，进一步开展针对轨迹数据的深入研究，比如说，对停止点提取，位置检测，噪声发现和剔除，移动轨迹的语义分析等研究，是亟待解决的方向。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种轨迹数据时空密度分析系统及其分析方法，该系统时空密度度量精度更高，用途更加多样化的，能够通过轨迹点的移动指标、空间影响因子以及停留时间来计算轨迹点的时空分布密度。本专利技术通过以下技术方案实现：一种轨迹数据时空密度分析系统，包括轨迹数据预处理模块、时空密度计算模块、时空分布密度可视化模块、结果提取模块；所述数据预处理模块，用于上传轨迹数据并检测数据的合法性，使用合法的数据构造相关的带位置和时间信息的目标数据文件；所述时空密度计算模块，通过与用户交互，获取用户感兴趣的移动对象停留位置的规模，并利用轨迹点邻居的位置和时间信息，获得该轨迹点邻域半径范围内的移动指标、空间影响因子以及停留时间，进而最终获得各点的时空密度；所述时空分布密度可视化模块，用于将预处理得到的目标数据的经纬度位置信息，以及时空密度计算模块得到的各个轨迹点的时空密度值，分别绘制成轨迹散点图和时空密度曲线呈现给用户；所述结果提取模块包括停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除三个单元，系统通过用户交互的方式，实现停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除；所述结果提取模块还包含了具有GPS定位功能的地图软件，根据提取的结果在地图上进行匹配和标注。所述轨迹数据预处理模块包括轨迹数据上传单元和数据合法性检测单元。所述轨迹数据上传单元，设定用户通过web上传和读取本地文件的方式获取轨迹数据。所述数据合法性检测单元，用于检测用户上传的轨迹数据文件是否带有与经纬度坐标和时间相关的数据信息。所述停止点提取单元，提取时空密度曲线中的各个时间跨度满足停留的最短持续时间限制的各个波峰的经纬度和时间信息，并保存。所述位置检测单元，提示用户输入最小的密度阈值，并将时空密度曲线中满足该最小密度阈值约束的轨迹点的经纬度和时间信息，提取出来，并保存。所述噪声发现和剔除单元，用于时空密度曲线中，将密度值与其周围小范围内的轨迹点的密度值存在显著差异的轨迹点，进行标记，并按照用户需求从目标数据中剔除。一种所述轨迹数据时空密度分析系统的分析方法，包括以下步骤：步骤1：通过轨迹数据预处理模块中的数据上传单元实现轨迹数据上传，包括Web上传方式和本地上传方式；所述Web上传方式采集数据时，通过监听Web客户端的数据上传请求建立客户端与数据存储服务器的链接。所述本地上传方式，通过用户指定的本地轨迹数据文件的存储地址与数据存储服务器建立链接，然后统一使用JavaI/O流将数据集写入到数据存储服务器中文件系统中。步骤2：读取步骤1中的轨迹数据文件，判断文件是否合法，带有经纬度和时间信息轨迹数据文件为合法文件，所述合法文件进入步骤3；所述轨迹数据文件为非合法文件时，系统提示用户文件非法并返回步骤1；步骤3：对步骤2中检测合法的轨迹数据文件进行预处理，所述预处理包括删除数据文件中与时空密度分析无关的属性信息、获得带时间标签和经纬度位置信息的目标轨迹数据；步骤4：提示用户输入半径阈值R，通过时空密度计算模块在用户指定的半径R内寻找各个目标轨迹点的邻居，并利用所述目标轨迹点邻居的经纬度和时间信息，计算该目标轨迹点邻域半径R范围内的移动指标、空间影响因子和停留时间，最后根据所述移动指标、空间影响因子和停留时间三个特征值，确定各轨迹点的时空密度；步骤5：通过时空分布密度可视化模块获取当前处理轨迹点对应的经纬度信息，绘制成移动对象的轨迹散点图；通过时空密度计算模块计算得到的各个轨迹点的时空密度值，绘制轨迹点的时空密度曲线；将所述轨迹散点图和时空密度曲线在同一个图形用户界面中展示；步骤6：通过结果提取模块，获取用户需求：当用户需求为停止点提取时，进入结果提取中的停止点提取单元，执行步骤7；当用户需求为位置检测时，则进入结果提取中的位置检测单元，执行步骤8；当用户需求为噪声点发现和剔除时，则进入结果提取中的噪声点发现和剔除单元，执行步骤9；步骤7：读取密度曲线中各个波峰位置和时间信息作为停止点的候选点，读取波峰相邻的左右两个波谷的时间信息；左右波谷的时间差满足轨迹中的最短停留时间限制，则该波峰位置对应的停止点候选点被视为一个真正的停止点，并保存该停止点的位置和时间信息；否则该波峰对应的停止点候选点不能被视为真正的停止点被舍弃；步骤8：提示用户输入最小密度阈值MDe，将密度曲线中满足MDe约束的点对应的位置和时间信息提取出来并保存；步骤9：选择密度曲线中，时空密度值与其周围一定范围内点的时空密度值存在显著差异的轨迹点，读取该轨迹点的位置和时间信息，询问用户是否要对该点的数据进行进行删除，并执行相应操作；步骤10：根据用户提取到的停止点信息和位置信息在地图软件中进行标注。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术充分分析了各种轨迹数据的时空分布特性，利用轨迹点移动指标反映移动对象运动轨迹中停留区域轨迹点分布的无规律性和轨迹段的不平整性；利用轨迹点的邻居对其产生的影响大小，即空间影响因子，来衡量数据分布的集中程度；利用轨迹点的停留时间来弥补由于特殊原因，如设备故障、环境影响、人为操作失误等原因，产生的长时间间隙空间在空间密度分布的不足，提高特殊提留被发现的概率，并综合上述特性来考察轨迹点的时空密度分布，最后将密度分析结果利用可视化的方式呈现给用户，相对于传统密度分析任务来说本专利技术能够服务于更加广泛的应用，计算过程和结果的呈现更加直观，且不需要用户提前对数据进行过多的预处理，系统的操作更加简单。同时相对于传统单一利用特定范围内数据点的数量来度量数据点的密度以及将时间和空间分开考察发现不了某些特殊停留的方法，本专利技术中的轨迹数据的时空密度度量方法的精度更高。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。图1为轨迹点Pi的R邻域范围内的邻接轨迹段；图2为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术的总体流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明，但是本专利技术的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本专利技术构思的改变或等同替代均包括在本专利技术的保护范围之内。一种轨迹数据时空密度分析系统，包括轨迹数据预处理模块、时空密度计算模块、时空分布密度可视化模块、结果提取模块；时空密度分析模块利用轨迹数据预处理模块得到的目标轨迹数据计算得到各个轨迹点的密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，包括轨迹数据预处理模块、时空密度计算模块、时空分布密度可视化模块、结果提取模块；所述数据预处理模块，用于上传轨迹数据并检测数据的合法性，使用合法的数据构造相关的带位置和时间信息的目标数据文件；所述时空密度计算模块，通过与用户交互，获取用户感兴趣的移动对象停留位置的规模，并利用轨迹点邻居的位置和时间信息，获得该轨迹点邻域半径范围内的移动指标、空间影响因子以及停留时间，进而最终获得各轨迹点的时空密度；所述时空分布密度可视化模块，用于将预处理得到的目标数据的经纬度位置信息，以及时空密度计算模块得到的各个轨迹点的时空密度值，分别绘制成轨迹散点图和时空密度曲线呈现给用户；所述结果提取模块包括停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除三个单元，系统通过用户交互的方式，实现停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除；所述结果提取模块还包含了具有GPS定位功能的地图软件，根据提取的结果在地图上进行匹配和标注。

【技术特征摘要】
1.一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，包括轨迹数据预处理模块、时空密度计算模块、时空分布密度可视化模块、结果提取模块；所述数据预处理模块，用于上传轨迹数据并检测数据的合法性，使用合法的数据构造相关的带位置和时间信息的目标数据文件；所述时空密度计算模块，通过与用户交互，获取用户感兴趣的移动对象停留位置的规模，并利用轨迹点邻居的位置和时间信息，获得该轨迹点邻域半径范围内的移动指标、空间影响因子以及停留时间，进而最终获得各轨迹点的时空密度；所述时空分布密度可视化模块，用于将预处理得到的目标数据的经纬度位置信息，以及时空密度计算模块得到的各个轨迹点的时空密度值，分别绘制成轨迹散点图和时空密度曲线呈现给用户；所述结果提取模块包括停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除三个单元，系统通过用户交互的方式，实现停止点提取、位置检测、噪声发现和剔除；所述结果提取模块还包含了具有GPS定位功能的地图软件，根据提取的结果在地图上进行匹配和标注。2.根据权利要求1所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述轨迹数据预处理模块包括轨迹数据上传单元和数据合法性检测单元。3.根据权利要求2所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述轨迹数据上传单元，设定用户通过web上传和读取本地文件的方式获取轨迹数据。4.根据权利要求2所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述数据合法性检测单元，用于检测用户上传的轨迹数据文件是否带有与经纬度坐标和时间相关的数据信息。5.根据权利要求1所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述停止点提取单元，提取时空密度曲线中的各个时间跨度满足停留的最短持续时间限制的各个波峰的经纬度和时间信息，并保存。6.根据权利要求1所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述位置检测单元，提示用户输入最小的密度阈值，并将时空密度曲线中满足该最小密度阈值约束的轨迹点的经纬度和时间信息，提取出来，并保存。7.根据权利要求1所述的一种轨迹数据时空密度分析系统，其特征在于，所述噪声发现和剔除单元，用于时空密度曲线中，将密度值与其周围小范围内的轨迹点的密度值存在显著差异的轨迹点，进行标记，并按照用户需求从目标数据中剔除。8.一种所述轨迹数据时空密度分析系统的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过轨迹数据预处理模块中的数据上传单元实现轨迹数据上传，包括Web上传方式和本地上传方式；步骤2：读取步骤1中的轨迹数据文件，判断文件是否合法，带有经纬度和时间信息轨迹数据文...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雨晴，蔡江辉，杨海峰，张继福，赵旭俊，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14