[发明专利]一种基于轨迹数据的城市区域划分方法

说明书

本发明公开了一种基于轨迹数据的城市区域划分方法，包括数据预处理、轨迹数据网格划分和城市区域划分；数据预处理主要包括轨迹提取、数据清洗、数据过滤与插值和坐标转换四部分；经过数据预处理后，得到经过平面坐标转换后的轨迹数据集，利用轨迹数据集进行网格划分；在网格划分之后，利用形态学方法对网格划分得到的二值矩阵进行城市区域划分。本发明方法划分得到的城市子区域边界语义含义更加丰富，且可根据需求选择合适的参数进行区域划分，尺度变化多样，适用性更广。

技术领域

本发明涉及城市区域划分领域，具体是一种基于轨迹数据的城市区域划分方法。

背景技术

城市为人们提供了生活和工作的场所，城市区域划分是许多与地理空间相关研究的基础和关键，如人类迁移、城市规划、路径规划等。随着城市化进程的加快，解决城市规划和道路规划不合理的问题以为人们提供更好的服务迫在眉睫。人类活动的轨迹数据蕴含了大量的时空信息，能有效地反映人类活动的规律，同时，这些数据为进行交通拥堵分析、交通模式推断、出行热点挖掘、移动模式发现等研究提供了良好的帮助。因此，提取轨迹数据中有价值的信息并应用到城市区域划分中是进行城市区域划分一种有效的解决方案。

现有的城市区域划分方法主要可以分为三类：基于几何图形的区域划分、基于路网的区域划分和基于数据挖掘的区域划分。

基于几何图形的区域划分最简单的即是将数字地图分割成大小相同的网格，其中每个网格都是矩形。这种方法虽然在实现上比较简单，但是它也有不足之处：细分的网格没有其他含义，因此基于这些网格的分析不能为我们提供对道路网络的自然理解。对比基于几何图形划分区域的方法，道路网络的形状和层级为区域划分提供了很好的基础，基于路网的划分方法的城市分区结果比较直观，具有一定的空间语义，但是没有结合实际的出行数据，区域不包含交通信息，且道路网络层级数量少划分的城市区域尺度单一。近几年的基于数据挖掘的区域划分方法，从真实数据入手，对区域进行划分，具有直接的说服力，体现了很强的空间语义。但是，现有的研究主要是基于数据的分析甄别交通热区或者判断土地功能，没有考虑区域边界的交通情况、区域内的联通性以及区域间的可达性等因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于轨迹数据的城市区域划分方法，利用交通轨迹数据，通过一定的处理手段，使得划分的城市子区域交通便利且具有良好的连通性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于轨迹数据的城市区域划分方法，包括以下步骤：

步骤1：对轨迹数据进行预处理，包括轨迹提取、数据过滤与差值、坐标变换；

轨迹提取：提取能够反映城市交通状况的轨迹数据序列，将这些轨迹数据序列作为城市区域划分的数据源；

数据过滤与插值：数据过滤是将相邻两个轨迹点距离小于一定阈值的轨迹点过滤掉；数据插值是将相邻两个轨迹点距离大于一定阈值的轨迹点之间插入一定数量的伪点；

坐标转换：对于上述数据，已知轨迹的经、纬度坐标分别为lon、lat，则其对应的平面横、纵坐标x、y为：

x＝(lon×20037508.34)/180

y＝log(tan((90+lat)×π/360)/(π/180)×20037508.34/180

步骤2：利用经过平面坐标转换后的轨迹数据集进行网格划分；

1)遍历城市区域边界数据的集合，确定研究区域的范围；