基于出租车轨迹数据的载客情况可视化分析

《基于出租车轨迹数据的载客情况可视化分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据浙江工业大学硕士学位论文第1章绪论1．1研究背景及意义随着社会的发展，越来越多的人进入城市，加快了城市化进程。城市化赋予了人们现代化的生活，改善了人们的生活质量；同时也带来了诸如空气污染、能耗增加、交通拥堵等问题和挑战。特别是城市人口急剧增加，城市规模日益扩大，对交通资源利用和交通服务质量提出了挑战。同时，随着感知、计算技术的日新月异，诸如交通流数据的各种大数据在城市中悄然而生。如果能够对这些数据合理利用，将有助于了解和解决城市中存在的这些问题。目前，许多城市的出租车已经安装了GPS设备，产生了大量的出租车轨迹数据，催生了许多关

2、于智能交通服务的研究【l】。研究表明，出租车轨迹数据的挖掘分析结果可以应用于城市规划、智能交通等领域，例如可以帮助政府了解城市道路情况，交通资源与交通需求分布信息，用于道路与交通路线规划；也可以帮助乘客了解出行的合适时间与费用以及交通服务质量；还可以帮助出租车司机改善运营策略，增加收益。此外，数据可视化的发展，使得数据挖掘与分析有了更好的展示方式。数据可视化综合计算机图形学、图像、人机交互等技术，将采集或模拟的数据映射为可识别的图形、图像、视频或者动画，并提供对数据进行分析的理论、方法和技术【2】。它将不可见现象转化为可见的图形符号，并

3、帮助人们从中发现规律获取知识。针对如出租车轨迹数据这样复杂和大尺度的数据集，已有的统计分析或者数据挖掘的方法往往是对数据的简化和抽象，隐藏了数据集真实的结构。而数据可视化则可还原乃至增强数据中的全局结构和具体细节。综上所述，利用出租车轨迹数据，采用数据分析的方式找出其中关于城市居民出行热点以及道路交通情况的规律，通过数据可视化的方法将这些规律和特征直观的描述出来有着较好的研究意义。目前，有比较多的工作通过研究出行热点来分析城市一些区域的功能和居民在这些区域的行为特征，或者研究寻找较优的出租车行驶路径，而将居民出行热点跟为司机找出较优的载

4、客行驶路径相结合的研究相对较少一些。在现实生活中，出租车司机在下客后往往会存在一段空载时间，期间司机并没有比较明确的载客方向和策略。因此，万方数据浙江工业大学硕士学位论文将城市中上下客热点的分布和交通状况结合起来，研究一种较优的载客行驶路径方案有一定的实际应用价值。本文的研究采用数据分析和可视化技术，在对出租车GPS轨迹数据预处理基础上，借助可视化方式，利用地图、时问、平行坐标可视化组件来分析不同时间不同区域的居民出行热点及交通情况可能潜在的规律和特征，将这些内容展示为一种直观的可视化形式，为出租车司机的载客进一步分析和决策提供便利条件

5、。1．2国内外相关研究现状轨迹数据特别是出租车轨迹数据由于能够反映人们的出行特征和城市的交通状况近年来，其研究一直得到国内外学者的广泛关注。本节介绍国内外关于出租车轨迹数据的相关研究状况。1．2．1国外相关研究现状国外关于出租车轨迹数据的研究起步比较早。例如Agrawal等提供了能够对相似轨迹查询的方法【31，随后Kom等采用支持轨迹即时查询的方法【4】针对文献【3】存在时间效率较低的问题做了改进。文献[5】[6】【7】【8】均针对轨迹相似性的问题展开研究，提出的轨迹相似性计算方法能够一定程度解决相似轨迹查找的问题，然而也存在一些局限性

6、。一个普遍的问题在于这些方法能够在局部轨迹相似性查找上表现较好，而对整个轨迹数据集而言，它们的查找效率并不是很高，准确性也有待提高。随着技术的发展，轨迹数据可以在实际中得到应用。其中，出租车轨迹数据一个比较典型的应用是用于构建城市路网。剑桥大学Davies等提出一种构建城市道路路网方法【91，用一个个轨迹采样点来逐步完善已有的主路网。采用该方法能够识别和构建简单道路的形状与走势方向。与Davies等不同的是Cao等利用从出租车轨迹数据提取的轨迹【lo】来构建路网。这种方法构建出来的路网能够对复杂道路的单双向道路、多个道路进行识别。有的方

7、法通过建立一个形状描述分类器来检测道路交叉口，使用GPS数据修剪所检测到的交叉点并与几何上精确的路段连接来识别高架桥【ll】o利用出租车轨迹数据来分析城市的一些区域特征同样是学术界关注的一个研究内容。采用一种空间相互作用搜索性空间模型【12】，乐阳等利用出租车轨迹数据来分析城市中最受欢迎的购物中心。文献[13】提出了一种识别购物中心对顾客吸引度的方法，利用购物中心一2万方数据浙江工业大学硕士学位论文出租车停靠数量的多少以及购物中心的开放时间来计算吸引度，从而来识别出吸引顾客的购物中心。出租车的行为检测能够帮助出租车司机优化载客策略，同时

8、也可以帮助乘客了解司机行为。麻省理工学院Liu等发现出租车司机收入和他们的驾驶策略有很大的关系【l41，收入高的司机有相似的活动模式，他们在交通高峰期会避开繁华拥堵路段，而在交通流量小的时候进入城市繁华区。