王薇

摘要：本文提出了空间区域中对象流动模式的构建问题，将区域的流动规律以时间序列进行定量表示，通过概括某一区域一段时间内到达和离开对象的数量序列得到模式。本文构建了了空间区域中对象流动模式预测系统，设计了空间区域中对象流动模式构建模型，将出行数据离散化、按周期统计出入的数量进行序列化，将序列化的数据采用层次聚类方法进行聚类，进而实现对区域流动模式的预测。

关键词：流动模式;预测

引言

随着时空数据获取设备的快速发展及应用，产生了大量反映移动对象活动的位置数据，这些数据的海量性及分析的复杂性决定了该类数据为典型的大数据。位置数据中所蕴涵的规律可以有效地用于改进城市规划、智能交通系统以及城市安全管理等方面[1]。

区域流动模式构建及预测系统对于城市规划及建设而言是一个非常重要的管理系统，当然这个系统也要根据时代的不同而不断地发展、更新，这是一个长期发展的工程。如果开发出一个实用且先进的区域流动模式构建及预测系统是一项很有意义的项目。

基于以上实际需求，本文提出了空间区域中对象流动模式的构建问题，将区域的流动规律以时间序列进行定量表示，通过概括某一区域一段时间内到达和离开对象的数量序列得到模式。对象流动模式是空间区域的动态属性，不同的空间区域具有不同的流动模式，一个空间区域可以表现出多个模式。

开发方法

本程序在Windows操作系统下，以信息网络为载体，利用JSP+Tomcat +MYSQL开发环境和B/S开发模式来对软件进行开发，采用了Eclipse作为开发工具，并用MYSQL完成后台数据库的设计。在该模式中，充分利用了JSP技术优点，插入一些JavaScript脚本，最后生成一个灵活多用的动态JSP网页信息系统，最终实现了区域流动模式构建及区域流动模式预测。

系统分析

1 经济可行性分析

区域流动模式构建及预测系统是B/S结构的系统，本系统开发经费在经济上是可以接受的，并且本系统实施后可以提高城市规划的合理性及城市安全管理，因此在经济上该系统的开发是完全可行的。

2 技术可行性分析

技术上的可行性分析主要分析技术条件能否顺利完成开发工作，硬、软件能否满足开发者的需要等。本软件采用三层体系结构，即表示层（Web浏览器）、功能层（Web服务器）、数据层（数据库）。在本系统的开发过程中采用的是JSP模式，以Microsoft SQL Server 2008为数据库，在该模式中，充分利用了JSP技术优点，插入一些JavaScript脚本，最后生成一个灵活多用的动态JSP网页信息系统。

3 需求分析

城市化的进展给我们带来了现代化的生活，但是也带来很多问题，比如说交通的拥堵、能耗的增加和环境的污染，要解决这些问题在很多年前看似几乎不可能，因为城市的设置过于复杂，牵一发而动全身，环环相扣。但是现在，由于传感器技术的发展和大规模计算基础单元的成熟，产生了大量的大数据，从我们的社交媒体，到我们的气象数据，从我们的地理地图数据，到交通流数据，如果使用得当的话，这些大数据可以帮助我们发现这个城市的问题，并进一步帮助我们去解决这个城市的问题。基于这个，我们提出了区域流动模式构建及预测系统，包括：用户信息管理、区域信息管理、数据序列化管理、区域流动模式构建管理、区域流动模式预测管理。

系统设计

本系统根据功能分析、模块化分析，得到系统的工作流程图。

系统包含功能：系统维护、用户管理、编码管理、数据维护、安全管理。

系统管理部分可分为：普通用户、城市建设部分、城市安全管理部门。

系统维护部分可分为：区域基本信息录入、区域数据序列化、区域流动模式展示结果。

区域流动模式展示可分为：预测区域流动模式、区域公共设施选址、预警城市安全防护。

系统设计实现

1 开发环境的搭建

由于Java具有跨平台的特点，所以只要能够安装JDK，就能够安装JSP服务器。JSP服务器能够运行在目前绝大多数的操作系统上，目前在普通用户中用到的系统绝大多数为Windows系统和UNIX系列。要使用JSP，在服务端和客服端必须有对应的运行环境。服务端主要是Servlet兼容的Web服务。

2 登录功能详细设计与实现

登录界面可进行以下操作，在用户名所对应的编辑栏内输入用户名，在密码所对应的编辑栏内输入用户名所对应的密码，在用户类型下拉列表选择角色，点击确定，系统将检验输入的用户名和密码及身份是否正确。

3主界面详细设计与实现

主界面的左边是功能导航栏，分别点击可以展开功能列表，点击具体功能进入功能界面。页面的上方式状态栏，显示当前用户的姓名、部门和用户身份。页面上方还有三个按钮，分别是关闭或展开左侧区域、关闭或展开顶部区域和注销系统。

4区域基本信息管理模块详细设计及实现

区域基本信息录入页面提供用户输入区域信息，如：区域的横纵坐标具体信息、时间范围等。然后点擊“序列化”按钮，生成序列化结果。

5数据序列化模块详细设计及实现

根据区域基本信息的设置，如区域范围、时间范围，可以将区域中离散的数据序列化，展示结果根据时间显示每组序列化后的具体结果。

6区域流动模式模块详细设计及实现

区域流动模式展示界面是根据数据序列化处理后，通过层次聚类算法[2]，经偏斜度去除异常之后，采用一种自动选择的机制得到该区域的流动模式。

7预测区域模式模块详细设计及实现

预测区域模式的界面是根据已知的本分区域信息，可以通过手工录入或者导入的方式录入系统。

总结

本文研究了空间区域中对象流动模式构建方法。设计了空间区域中对象流动模式构建模型，将出行数据离散化、按周期统计出入的数量进行序列化。将序列化的数据采用层次聚类方法进行聚类，所提出的偏斜度可用于有效去除局部异常序列、均衡模式规模。利用现有技术设计并实现几种比较算法，对算法的有效性和精确性进行分析，结果验证了本文所提出预测系统具有较高的预测精度。

参考文献

[1] 城市计算概述[J]. 郑宇.  武汉大学学报（信息科学版）. 2015（01）.B299CC56-421D-46F1-9612-AC469A46361A