[发明专利]一种针对大规模交通数据的高效可视监测分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对大规模交通数据的高效可视监测分析系统。该系统以可视数据模型“指纹印”为基础，在支持流数据实时显示监控的同时，将交通数据中存在的一些流量周期性变化、轨迹异常和隐藏的数据错误等复杂抽象概念，可视化为简单直观的视觉效果，方便分析者快速理解比较，从而降低分析门槛，扩大应用范围，提高分析效率和准确度。 

背景技术

近年来，GPS设备、移动通信设备以及各类传感器设备在全球范围的广泛使用，为传统的数据搜集带来了变革。随着各类传感设备的多样化与小型化并同无线传感网络技术的飞速发展，使研究者能够大量搜集包含空间地理位置信息、时间信息及其它相关信息的时空数据，其数据量往往能达到TB级甚至PB级。由于这类数据的规模庞大，超过了传统数据处理技术能够有效处理的范围，因此，对以交通流量数据与车辆GPS数据为代表的时空数据进行高效分析与深度挖掘，已成为目前IT领域中的研究热点之一。对交通数据进行数据挖掘与知识发现具有重要的社会效益与经济效益，是目前各国政府、企业和研究机构极为重视的科研方向。经过挖掘分析后，从时空数据中获取的知识具有十分广阔的应用前景，例如，交通数据能应用于城市管理、道路规划、交通控制、出行规划等多个领域。 

但是移动终端采集到的交通数据同时包含有时间、空间特征，可以归类为时空数据。而近年来随着数据规模的不断扩大，对时空数据的分析提出了严峻的挑战。首先，由于地理空间的复杂性，数据中涉及到空间相关的特征时，传统的方法如统计、数据挖掘和机器学习不能够通过全自动的方法进行完整的分析，整个过程需要专家的全程参与，利用人对空间和区域相关的认识，对空间相关固有的属性和关系的隐性知识。其次，时间相关特征也是一个复杂的现象。时间本身以线性的方式进行变化，但随着时间的推移事件的产生规律，却可以是周期性重复，多次循环重复；整个形成层次结构，甚至事件与事件之间的时间属性上具有重叠和互相关联的特性。并且时间特征也具有异构的特点，因此，我们得区分白天和晚上，工作日和周末，假期和正常工作期间。对这些知识专家们或者参与分析的用户有很深刻的理解，但这却是需要意会而难以传达给机器的一种感觉。因此，具有时间特征的数据在分析中也需要专家的大量参与，通过使用恰当的表达形式来分析和挖掘数据中相关的规律。 

近年来种类繁多的信息源产生的大量数据，远远超出了人脑分析解释这些数据的能力，由于缺乏大量数据的有效分析手段，大量的计算资源被浪费，这严重阻碍了科学研究的进展，可视化（Visualization）技术由此提出。现代的数据可视化（Data Visualization）技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可视化概念首先来自科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing），科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据的变化。 近年来，随着网络技术和电子商务的发展，提出了信息可视化（Information Visualization）的要求。我们可以通过数据可视化技术，发现大量金融、通信和商业数据中隐含的规律，从而为决策提供依据。这已成为数据可视化技术中新的热点。 

可视化数据分析技术拓宽了传统的图表功能，使用户对数据的剖析更清楚。例如把数据库中的多维数据变成多种图形，这对提示数据的状况、内在本质及规律性起到了很强的作用。当显示发现的结果时，将地图同时显示作为背景。一方面能够显示其知识特征的分布规律；另一方面也可对挖掘出的结果进行可视化解释，从而达到最佳的分析效果。可视化技术使用户看到数据处理的全过程、监测并控制数据分析过程。而相对应地是，传统处理分析方法只能适用于较小规模数据，不能很好的表示数据分析中的存在的一些抽象概念，并且很难以一种人容易理解的方式显示大数据，不能支持流数据的实时显示。 

经检索发现，目前利用移动终端设备搜集到的交通数据进行监测分析的系统和公司，包括各种GPS/GIS/GSM/GPRS车辆监控系统软件、GSM和GPRS移动智能车载终端、系统的二次开发车辆监控系统整体搭建方案，都没有完全提供在大规模流数据显示的情况下对交通数据监测的同时进行分析的功能。在异常发生的情况下，用户将需要耗费更多的时间和资源，才能够做出决策。