王薇

摘要：本文提出了空間區(qū)域中對象流動模式的構(gòu)建問題，將區(qū)域的流動規(guī)律以時間序列進行定量表示，通過概括某一區(qū)域一段時間內(nèi)到達和離開對象的數(shù)量序列得到模式。本文構(gòu)建了了空間區(qū)域中對象流動模式預測系統(tǒng)，設計了空間區(qū)域中對象流動模式構(gòu)建模型，將出行數(shù)據(jù)離散化、按周期統(tǒng)計出入的數(shù)量進行序列化，將序列化的數(shù)據(jù)采用層次聚類方法進行聚類，進而實現(xiàn)對區(qū)域流動模式的預測。

關鍵詞：流動模式;預測

引言

隨著時空數(shù)據(jù)獲取設備的快速發(fā)展及應用，產(chǎn)生了大量反映移動對象活動的位置數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的海量性及分析的復雜性決定了該類數(shù)據(jù)為典型的大數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)中所蘊涵的規(guī)律可以有效地用于改進城市規(guī)劃、智能交通系統(tǒng)以及城市安全管理等方面[1]。

區(qū)域流動模式構(gòu)建及預測系統(tǒng)對于城市規(guī)劃及建設而言是一個非常重要的管理系統(tǒng)，當然這個系統(tǒng)也要根據(jù)時代的不同而不斷地發(fā)展、更新，這是一個長期發(fā)展的工程。如果開發(fā)出一個實用且先進的區(qū)域流動模式構(gòu)建及預測系統(tǒng)是一項很有意義的項目。

基于以上實際需求，本文提出了空間區(qū)域中對象流動模式的構(gòu)建問題，將區(qū)域的流動規(guī)律以時間序列進行定量表示，通過概括某一區(qū)域一段時間內(nèi)到達和離開對象的數(shù)量序列得到模式。對象流動模式是空間區(qū)域的動態(tài)屬性，不同的空間區(qū)域具有不同的流動模式，一個空間區(qū)域可以表現(xiàn)出多個模式。

開發(fā)方法

本程序在Windows操作系統(tǒng)下，以信息網(wǎng)絡為載體，利用JSP+Tomcat +MYSQL開發(fā)環(huán)境和B/S開發(fā)模式來對軟件進行開發(fā)，采用了Eclipse作為開發(fā)工具，并用MYSQL完成后臺數(shù)據(jù)庫的設計。在該模式中，充分利用了JSP技術優(yōu)點，插入一些JavaScript腳本，最后生成一個靈活多用的動態(tài)JSP網(wǎng)頁信息系統(tǒng)，最終實現(xiàn)了區(qū)域流動模式構(gòu)建及區(qū)域流動模式預測。

系統(tǒng)分析

1 經(jīng)濟可行性分析

區(qū)域流動模式構(gòu)建及預測系統(tǒng)是B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，本系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)費在經(jīng)濟上是可以接受的，并且本系統(tǒng)實施后可以提高城市規(guī)劃的合理性及城市安全管理，因此在經(jīng)濟上該系統(tǒng)的開發(fā)是完全可行的。

2 技術可行性分析

技術上的可行性分析主要分析技術條件能否順利完成開發(fā)工作，硬、軟件能否滿足開發(fā)者的需要等。本軟件采用三層體系結(jié)構(gòu)，即表示層（Web瀏覽器）、功能層（Web服務器）、數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)庫）。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中采用的是JSP模式，以Microsoft SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫，在該模式中，充分利用了JSP技術優(yōu)點，插入一些JavaScript腳本，最后生成一個靈活多用的動態(tài)JSP網(wǎng)頁信息系統(tǒng)。

3 需求分析

城市化的進展給我們帶來了現(xiàn)代化的生活，但是也帶來很多問題，比如說交通的擁堵、能耗的增加和環(huán)境的污染，要解決這些問題在很多年前看似幾乎不可能，因為城市的設置過于復雜，牽一發(fā)而動全身，環(huán)環(huán)相扣。但是現(xiàn)在，由于傳感器技術的發(fā)展和大規(guī)模計算基礎單元的成熟，產(chǎn)生了大量的大數(shù)據(jù)，從我們的社交媒體，到我們的氣象數(shù)據(jù)，從我們的地理地圖數(shù)據(jù)，到交通流數(shù)據(jù)，如果使用得當?shù)脑?，這些大數(shù)據(jù)可以幫助我們發(fā)現(xiàn)這個城市的問題，并進一步幫助我們?nèi)ソ鉀Q這個城市的問題?；谶@個，我們提出了區(qū)域流動模式構(gòu)建及預測系統(tǒng)，包括：用戶信息管理、區(qū)域信息管理、數(shù)據(jù)序列化管理、區(qū)域流動模式構(gòu)建管理、區(qū)域流動模式預測管理。

系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)根據(jù)功能分析、模塊化分析，得到系統(tǒng)的工作流程圖。

系統(tǒng)包含功能：系統(tǒng)維護、用戶管理、編碼管理、數(shù)據(jù)維護、安全管理。

系統(tǒng)管理部分可分為：普通用戶、城市建設部分、城市安全管理部門。

系統(tǒng)維護部分可分為：區(qū)域基本信息錄入、區(qū)域數(shù)據(jù)序列化、區(qū)域流動模式展示結(jié)果。

區(qū)域流動模式展示可分為：預測區(qū)域流動模式、區(qū)域公共設施選址、預警城市安全防護。

系統(tǒng)設計實現(xiàn)

1 開發(fā)環(huán)境的搭建

由于Java具有跨平臺的特點，所以只要能夠安裝JDK，就能夠安裝JSP服務器。JSP服務器能夠運行在目前絕大多數(shù)的操作系統(tǒng)上，目前在普通用戶中用到的系統(tǒng)絕大多數(shù)為Windows系統(tǒng)和UNIX系列。要使用JSP，在服務端和客服端必須有對應的運行環(huán)境。服務端主要是Servlet兼容的Web服務。

2 登錄功能詳細設計與實現(xiàn)

登錄界面可進行以下操作，在用戶名所對應的編輯欄內(nèi)輸入用戶名，在密碼所對應的編輯欄內(nèi)輸入用戶名所對應的密碼，在用戶類型下拉列表選擇角色，點擊確定，系統(tǒng)將檢驗輸入的用戶名和密碼及身份是否正確。

3主界面詳細設計與實現(xiàn)

主界面的左邊是功能導航欄，分別點擊可以展開功能列表，點擊具體功能進入功能界面。頁面的上方式狀態(tài)欄，顯示當前用戶的姓名、部門和用戶身份。頁面上方還有三個按鈕，分別是關閉或展開左側(cè)區(qū)域、關閉或展開頂部區(qū)域和注銷系統(tǒng)。

4區(qū)域基本信息管理模塊詳細設計及實現(xiàn)

區(qū)域基本信息錄入頁面提供用戶輸入?yún)^(qū)域信息，如：區(qū)域的橫縱坐標具體信息、時間范圍等。然后點擊“序列化”按鈕，生成序列化結(jié)果。

5數(shù)據(jù)序列化模塊詳細設計及實現(xiàn)

根據(jù)區(qū)域基本信息的設置，如區(qū)域范圍、時間范圍，可以將區(qū)域中離散的數(shù)據(jù)序列化，展示結(jié)果根據(jù)時間顯示每組序列化后的具體結(jié)果。

6區(qū)域流動模式模塊詳細設計及實現(xiàn)

區(qū)域流動模式展示界面是根據(jù)數(shù)據(jù)序列化處理后，通過層次聚類算法[2]，經(jīng)偏斜度去除異常之后，采用一種自動選擇的機制得到該區(qū)域的流動模式。

7預測區(qū)域模式模塊詳細設計及實現(xiàn)

預測區(qū)域模式的界面是根據(jù)已知的本分區(qū)域信息，可以通過手工錄入或者導入的方式錄入系統(tǒng)。

總結(jié)

本文研究了空間區(qū)域中對象流動模式構(gòu)建方法。設計了空間區(qū)域中對象流動模式構(gòu)建模型，將出行數(shù)據(jù)離散化、按周期統(tǒng)計出入的數(shù)量進行序列化。將序列化的數(shù)據(jù)采用層次聚類方法進行聚類，所提出的偏斜度可用于有效去除局部異常序列、均衡模式規(guī)模。利用現(xiàn)有技術設計并實現(xiàn)幾種比較算法，對算法的有效性和精確性進行分析，結(jié)果驗證了本文所提出預測系統(tǒng)具有較高的預測精度。

參考文獻

[1] 城市計算概述[J]. 鄭宇. ?武漢大學學報（信息科學版）. 2015（01）.