[发明专利]一种基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘方法及系统，包括采用正方形网格划分方式对目标平面区域进行网格划分，得到多个正方形网格单元；基于最短垂线段距离的隶属度衡量方式，确定每个正方形网格单元的确定区域和不确定区域；根据每个正方形网格单元的确定区域和不确定区域，采用基于网格单元区域划分的轨迹序列转换算法，将每一条移动对象轨迹序列转换为一条或者多条正方形网格单元索引序列，进而确定每一条移动对象轨迹序列对应的正方形网格单元索引序列集合；基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘算法对正方形网格单元索引序列集合进行处理，挖掘出具有相同模式的移动对象轨迹序列。本发明能够能够解决网格划分下轨迹转换问题。

技术领域

本发明涉及数据挖掘技术领域，特别是涉及一种基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘方法及系统。

背景技术

移动对象轨迹数据蕴含着丰富的移动对象状态信息，具有高度时间和空间规律，通过对这些数据进行分析处理，挖掘其隐藏在背后的信息，可以为人类生活提供更多便利。

轨迹频繁模式挖掘技术作为轨迹分析处理的一大分支，其目的在于从大规模的移动对象轨迹数据集中挖掘出重复频繁的序列，在交通规划、动物迁徙、外出旅游等领域有着广泛应用。在对海量移动对象轨迹数据进行轨迹频繁模式挖掘分析时，可以对其建立空间索引。建立空间索引的方法主要分为基于树的索引方法和基于网格的索引方法，其中，基于网格的索引方法为将平面地图划分为许多网格单元，使用网格单元的索引号来表示轨迹点，随后对索引号所组成的序列进行模式挖掘的方法，此方法比处理轨迹的常规方法会更加高效便利。但不容忽视地，这种方法在带来方便的同时也会带来网格划分下的轨迹转换问题。

网格划分下轨迹转换问题可能导致以下几种情况的出现：

第一，当轨迹点的位置无限逼近于甚至是直接坐落在网格单元的分界线上或者顶点上时，将难以区分该轨迹点所对应的网格单元。

第二，当多个移动对象的运动方向非常相似，且产生的轨迹空间位置也十分临近时，在轨迹频繁模式挖掘中可以将这几个移动对象所产生的轨迹判定为相同模式，但是由于网格划分的存在，这几条轨迹可能被表示为不同的序列，而不再具有频繁模式的特征。如图1所示，在平面上有两条相邻轨迹t₁和t₂，通过一般的频繁模式挖掘算法可以将其看作是两条具有相同模式的轨迹，但是当使用12个网格单元划分平面地图后，轨迹t₁用网格单元索引序列表示为t₁＝[g2，g₅，g₈，g₁₂]，轨迹t₂则被表示为t₂＝[g₁，g₅，g₇，g₁₁]，后续进行频繁模式挖掘时，这两条网格单元索引序列将被判定为不同模式。

为了解决网格划分下轨迹转换问题，一些学者借助隶属度函数来进行解决，如采用构建基于距离的隶属度函数的方法，判断轨迹点对于相应网格单元的隶属程度。但由于这种函数的等值线图表现为一个圆形，也就是每一个网格单元中的确定区域也为圆形，这就导致位于一个网格单元边界上不同位置的轨迹点相对该网格单元的隶属度并不相同，产生了隶属度划分不公平问题。如图2所示，轨迹点p₁，p₂位于同一网格单元的边界之上，但由于p₁，p₂与网格单元中心点S₄相对距离不同，这就导致位于网格单元一边上的轨迹点p₁的隶属度大于位于网格单元顶点位置的p₂的隶属度。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘方法及系统，能够解决网格划分下轨迹转换问题，提高挖掘精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于网格划分的轨迹频繁模式挖掘方法，包括：