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面向用户出行特征的GPS轨迹建模及语义增强研究

梁慧姣  
【摘要】:随着我国社会的持续发展和城市化进程的不断推进,交通、环境、住房等面临着巨大的考验和挑战,交通方面出行拥堵、路线规划不合理等问题日渐严峻,制约了城市的可持续发展。居民的日常出行是城市交通的重要组成部分,也是交通压力的主要来源之一,因此,研究居民的出行特征,了解居民的出行目的、出行时间以及出行方式等,将有利于进一步了解城市交通的需求特征,从而为交通设计和规划提供数据支撑和战略意义上的中长期规划决策支持。近些年随着位置感测设备和相关技术的发展,可用于记录位置信息的设备越来越普及,汽车及移动终端如智能手机等都可直接安装GPS接收仪或者内嵌GPS芯片。用户可以很方便地获取个人位置信息,使用各种基于位置的服务(Location Based Service-LBS),并将自己的移动过程以轨迹的形式记录下来。GPS轨迹数据对于揭示用户居民的行为特征和规律具有重要意义。然而这种GPS移动数据的现有研究主要局限于分析由运动传感器产生的原始轨迹,而没有充分考虑相关的更高级别的语义。面向用户的出行特征应用,本文进一步挖掘GPS轨迹移动对象的语义信息,为此,本文提出了一种通用的GPS轨迹建模、分割以及语义注释方法。由于存在结构性和语义上的异质性,轨迹数据的建模和语义增强仍然具有很大的挑战性,本体旨在减少数据源之间的结构异质性,并以明确的方式指定概念的语义,对于解决上述问题具有一定的优势。因此本文首先提出了一个基于本体的GPS轨迹模型,该模型涵盖了与地理模块和应用领域链接相关的轨迹中遇到的常见结构,GPS轨迹本体划分为几何轨迹本体和语义轨迹本体,其中几何轨迹本体描述组成轨迹的时空特征,包含GPS轨迹的几何描述概念,是语义轨迹建模必不可缺的部分,语义本体包括地理位置信息和应用领域信息两方面的描述;其次在轨迹本体构建的基础上,本文设计提出GPS轨迹的停驻点判定方法,实现GPS几何轨迹的停驻点获取和几何轨迹的分割,使轨迹首先升级为“结构化轨迹”;最后提出了基于GPS结构化轨迹的语义注释框架和有关的语义注释方法,通过一系列的计算,将GPS轨迹升级为具有丰富语义信息的“语义轨迹”,从而实现为用户出行特征的分析和应用提供更高层次的信息支持。


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