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数字化城市管理时空数据挖掘及应用

王朝晖  
【摘要】:数字化城市管理模式的提出和系统在全国各个城市的实际应用显著提高了在复杂城市环境中发现和解决传统城市管理问题的效率,因此,数字化城市管理模式迅速在各个主要城市得到应用和普及。与此同时,随着新模式带来的城市管理领域的积极变化,越来越多的专家和学者也投入到数字城管领域的研究,目前主要研究方向集中在数字城管的理论、模式、系统架构设计与系统应用实施等较为宏观方面的内容,而对于数字城管系统运行中所衍生出的时空业务数据挖掘方面的研究较为缺乏。本研究基于郑州市数字化城市管理系统实际运行所产生的真实城市管理问题案件数据和信息采集监督员工作巡查轨迹数据,从微观角度对数字城管系统的运行进行深入探讨。本论文研究内容主要开展以下几方面的工作:(1)建立数字城管时空业务数据挖掘理论框架。通过系统梳理和总结数字城管时空业务数据挖掘的理论基础和方法,并结合数字城管系统运行实际,构建针对数字城管时空业务数据挖掘的理论基础和框架;(2)对研究数据进行预处理。案件数据基于责任网格分布和时间周期进行抽稀,降低数据量;研究利用离线压缩策略对原始轨迹数据进行处理,对轨迹数据进行压缩,并通过坐标均值法识别和消除轨迹中的噪点,用以降低轨迹数据中坐标点的数量;(3)将数字城管案件问题抽象为时空点过程,利用时空点过程分析方法,对案件的空间聚集程度和聚集区域进行定量研究和识别;并进一步对案件问题的发生置于城市道路网约束条件下,研究分析基于网络约束和基于平面两个条件下案件问题的时空点过程分布模式的异同;提出利用时间序列预测方法,对数字城管案件的空间分布演化趋势进行预测分析,将数字城管领域的研究范围进行拓展;(4)针对监督员轨迹,研究通过基于坐标点距离和停留时间的方法对监督员的停留点进行识别和提取,从而发现监督员的日常工作模式和规律;并在以上研究结果的基础上,分析和讨论了监督员工作模式与案件问题时空分布模式的相关性;(5)基于对案件问题和监督员轨迹的分析结论,提出针对城市管理工作的建议;将案件的空间分布模式和监督员的工作模式进行对比,提出了提升监督员工作效果和效率的策略。


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