[发明专利]一种城市可达区域搜索系统及方法

说明书

本发明公开了一种城市可达区域搜索系统及方法，获取地图网络数据和轨迹数据；将道路与轨迹进行关联；计算道路段速度的均值与方差；利用均值与方差和道路速度分布函数将搜索输入的概率映射为相应的速度，计算出道路段的时间权重；根据预定时刻道路段的时间权重和道路网络数据，计算预定时刻预定间间隔内从某一地点可达的区域集合，并生成层级跳跃表；为层级跳跃表建立查询索引，根据查询索引获取道路信息，得到城市可达区域；使用时间线段树索引在道路网络中进行迭代搜索，最终输出可达区域集合。本发明解决了在海量多源异构数据的条件下在给定时间内从给定位置快速地找到空间网络中可以到达的区域的问题。

技术领域

本发明属于数据挖掘技术领域，涉及城市计算领域的可达区域搜索方法，具体是一种城市可达区域搜索系统及方法。

背景技术

近年来，随着智慧城市的快速发展，城市计算的概念被提出并很快受到了极大的关注。时空可达区域搜索是城市计算的一个创新性问题，目的是在给定时间内从给定位置找到空间网络中可以到达的区域。该问题需要使用多源数据如城市道路网络数据，出租车轨迹数据等。我们需要对这些多源数据进行合理的分析处理来解决城市计算中这个极富挑战性与创新性的问题。

现有的可达区域搜索方法通常是在道路网络中使用基于距离的搜索方法，该方法的搜索过程如下：

1)用户输入起始位置和距离；

2)在城市地图上将起始位置映射为相对应的道路段；

3)从起始位置开始使用广度优先遍历在城市道路网络中进行搜索；

4)以用户输入的距离阈值为限制确定最终的可达区域；

5)将可达区域的结果展示在地图上；

该做法主要有三个缺点：(1)其使用空间距离来进行区域搜索，然而用户通常更关注出行时间。(2)其忽略了搜索时刻对查询结果的影响，一般来说，不同的时刻道路的交通状况明显不同。(3)对于大规模城市道路网络和车辆轨迹算法效率低下。(4)无法给出目标区域的可达概率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有方法的不足，提出了一种城市可达区域搜索系统及方法，该方法是一种基于置信区间的时间自适应城市可达区域搜索方法，用于解决在海量多源异构数据的条件下在给定时间内从给定位置快速地找到空间网络中可以到达的区域的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种城市可达区域搜索系统，包括数据采集模块、数据映射模块、道路权重计算模块、层级跳跃表生成模块、时间线段树索引模块和可达区域搜索模块，其中：

数据采集模块，用于获取地图网络数据和轨迹数据；

数据映射模块，用于将轨迹数据映射到地图网络数据的道路网络中，得到各条城市道路对应的历史轨迹；

道路权重计算模块，用于将历史轨迹按照时间特征分块计算道路段速度的均值与方差；最后利用均值与方差和道路速度分布函数将搜索输入的概率映射为相应的速度，从而计算出道路段的时间权重；

层级跳跃表生成模块，用于根据预定时刻道路段的时间权重和道路网络数据，计算预定时刻预定间间隔内从某一地点可达的区域集合，并将多种时刻与多种时间粒度的可达区域集合同时进行记录存储，生成层级跳跃表；

时间线段树索引模块，用于为层级跳跃表建立查询索引，根据查询索引获取道路信息，进而得到城市可达区域；

可达区域搜索模块，用于根据用户输入的概率、起始位置、起始时间和时间间隔，使用时间线段树索引在道路网络中进行迭代搜索，最终输出可达区域集合。