基于地理区域聚类的航迹分类方法.pdf

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1、电信技术研究总第383期RESEARCHONTELECOMMUNICATIONTECHNOLOGY2014年第1期基于地理区域聚类的航迹分类方法李智翔褚衍杰摘要：随着定位技术的进步，人们可以获得更稳定、更精确的大量关于运动目标的航迹数据。如何挖掘航迹数据中包含的信息，进而实现对运动目标相关属性的认知，是当下研究的热点问题。在分析已有算法的基础上，从区域划分和区域合并两个角度分别提出了基于地理区域聚类的航迹分类算法，针对运动目标，提取其属性类别与地理区域相关的特征，并结合航迹运动特征对该属性进行分类。实验结果表明，基于地理区域聚类的方法学

2、习到的特征是航迹特征向量的重要组成部分，能够提升航迹分类准确度，且分类准确度在一定数据条件下优于已有相关算法。关键词：航迹挖掘；地理区域；运动目标；特征提取；分类器迹数据，人们可以从航迹训练数据中挖掘不同1引言类别航迹与地理区域的相关性，指导航迹测试航迹数据广泛存在于现实世界中，如体育数据的特征生成。J.-G.Lee在文献[8]中开创性比赛中足球运动员的奔跑轨迹，道路交通中的地分析了地理区域划分的聚类方法，并在其基汽车驾驶线路，动物迁徙的线路，等等。通过础上提取特征，进行航迹分类。分析航迹数据以及与其关联的背景信息，研究本文分析了文献[

3、8]聚类算法中区域划分者可以获得对运动员习惯跑动路线、汽车流量的过程，重新设计了划分选择的策略及其权值情况、动物迁徙过程中停留区域等信息的认知。函数；此外，还从区域划分的逆向展开分析，在航迹挖掘的相关研究领域，当前的研究提出了一种地理区域合并的聚类算法。集中于航迹相似性分析，如EditDistanceon后续各节做如下安排：第二节首先对区域[1]Realsequence(EDR),EditDistancewithReal聚类的概念及其在分类过程中所处的位置进行[2][3]Penalty(ERP),OneWayDistance(OWD),

4、分析说明；第三节在已有算法的基础上，介绍[4]Spade,LongestCommonSubse-优化后的区域划分算法；第四节从第三节逆向[5]quence(LCSS)，以及DynamicTimeWarp-的角度切入，提出了区域合并算法；第五节设[6]ing(DTW)等方法。这些方法均从航迹间距离计了实验，验证了算法的有效性，并分析了相的角度衡量航迹的相似性。通过度量航迹距离，关实验结果；最后一节对全文的研究内容进行研究者进而提出了一些航迹聚类、分类的算法，总结。[7][8][9]如TRACLUS、TraClass、TCMM，进一2地理区

5、域聚类步挖掘航迹数据中蕴含的信息。由于大多数航迹数据都是由真实世界中的每一条航迹都与一个运动目标相对应。航目标运动产生的，所以它必然与目标所处的真迹分类，即针对该运动目标的某种特定属性（如实地理环境存在关联，基于地理信息的航迹挖身份属性），挖掘航迹本身与该属性取值（即属掘正逐渐引起研究者浓厚的兴趣。通过分析航性类别）关联的特征，进而通过学习这些特征，·12·科技论文：基于地理区域聚类的航迹分类方法构造分类器，对该属性未知的样本进行分类，（1）设计了区域聚类算法。该算法能够通实现属性识别。过学习航迹训练数据，得到训练数据中不同类传统的基于

6、特征提取的分类算法按照统一别的航迹样本经过不同地理区域的信息，寻找的计算公式分别从训练数据和测试数据中提取那些内部基本只通过一种类别航迹的区域，并相同维数的特征向量，之后再利用训练数据的将其保存下来；特征向量和标签训练分类器，用该分类器对测（2）无论航迹训练数据或航迹测试数据，试数据进行分类，并将分类结果与测试数据的均可利用区域聚类算法生成的地理区域簇生成标签进行比对，得到分类正确率。在特征提取一定维数的特征向量；的过程中，测试数据的特征生成独立于训练数（3）将由地理区域簇生成的特征向量与其据，后者的特征仅在分类器的构造过程中产生它方式

7、得到的特征向量合并为最终的特征向量，对前者的影响。并由训练分类器对测试数据进行测试。包含了基于地理区域聚类算法的航迹分类经由区域聚类生成的特征，表征了不同类方法如图1所示，不同于传统特征提取方法，别的航迹与可区分航迹类别的重要地理区域之其步骤如下：间的关系，是航迹本身运动特征的良好补充。图1包含区域聚类算法的航迹分类方法流程整个地理空间分割成许多个不同大小的小3地理区域划分方法区域，最终根据区域内不同标签类别的航[8]TraClass提出了地理区域划分的聚类算迹的情况选取那些基本仅有一类标签的航法，本节在分析其划分方法的基础上，改进其迹

8、经过的区域。给出下述定义：划分策略及评价函数，重新设计了区域划分算定义1若区域中航迹数目大于一定法。数目q，且其中数目最多的航迹类别的航迹3.1划分策略数量与航迹数目的比值大于一定百分比时，我们将该区域称