[发明专利]一种针对手机基站定位数据的可视分析系统及方法

说明书

本发明涉及一种针对手机基站定位数据的可视分析系统及方法，通过采用结合基于空间简化和时间简化的技术，对手机基站定位数据集进行基站可视化处理、基站间人群流向可视化处理、基于基站的人群流动模式可视化处理和基于时间步的人群流动模式可视化处理，从多个角度展示手机基站定位数据中包含的大量信息。

技术领域

本发明属于信息可视化领域，具体涉及一种针对手机基站定位数据的可视分析系统及方法，用于观察城市中人群的空间分布状况以及人群流动情况，以实现对某地区进行人流监控以及规律分析。

背景技术

我国是世界上人口最多的国家，随着大数据时代的到来和智慧城市的提出，如何合理的监控、引导和预警大城市或超大城市人口流动状况，提高市民的生活质量，预警特定高密度人口流动区域异常事件的发生，已成为一个亟待解决的实用性课题。随着手机等移动终端的普及，人们从移动通信网络中收集了到大量的数据。手机定位数据作为移动通信网络数据中的一类，在分析人群移动模式、城市功能区识别以及交通网络规划中都提供了很大的帮助。目前，相关领域的很多专家学者都在关注如何利用从移动通信网络中获取的数据来进行可视化研究。

在数据可视化中，基于点的可视化重点考虑离散的个体，可以直接显示物体在某一时间点的位置。基于点的表示方法的优势是能够使用户直接观察到数据中的每一个个体，但是当数据量非常庞大时，过多的点会造成画面中相互遮挡和不清楚的问题。

现有的流向图是表示物体从一个地方到另一个地方的移动，在地图上的区域之间直接绘制有向边，并用边的宽度或颜色等表示流量大小。传统的流向图直接将所有轨迹绘制在地图上，会造成轨迹间相互遮挡覆盖和不清晰问题。Selassie D等在2011年提出了边捆绑的方法，通过弯曲边让相似的边相互靠近形成一束，以减少相互遮挡。尽管边捆绑可以减少混乱问题，但是在两个位置之间识别实际的连接方向是很困难的。

基于手机基站定位的数据集纪录了每个手机用户在不同时刻出现的位置，但从个人的轨迹数据中，很难看出整个城市的整体人群流动情况。现有的一些基于手机定位数据的可视分析系统，能够分析出不同时间段的人群密度，人群流向等特征，但无法展示出每个基站特有的人群流动模式，以及人群移动模式随时间的变化。

综上所述，在对手机定位数据可视化中，通过有效的聚类算法可以避免大量数据造成的画面不清晰；通过对数据集进行基于空间上的简化和时间上的简化，可以有针对性的对城市中不同区域、不同时间段的人群移动模式进行可视化。

发明内容

本发明技术解决问题，克服现有技术的不足，提供一种针对手机基站定位数据的可视分析系统及方法，通过采用结合基于空间简化和时间简化的可视化技术，从多个角度展示手机基站定位数据中包含的大量信息，通过采用结合基于空间简化和时间简化的可视化方法，对城市中的人群流动情况进行可视化。

本发明技术解决方案：一种面向手机定位数据的可视分析系统，包括数据预处理模块和可视化模块。

所述数据预处理模块：可分为数据清洗和数据统计两个步骤。数据清洗是整套手机基站定位数据的基础，其主要功能为：剔除原始数据集中信息不完整有缺失的数据，例如基站经纬度缺失的数据；同时清理会对后续可视化有干扰的信息，例如在手机基站定位数据中影响最大的“乒乓效应”。数据统计是在数据清洗后，为了后续可视化的需要，对现有数据进行统计处理，根据信令产生时间，选择一段特定时间作为固定的时间步，统计每个时间步每个基站内的人数，以及该基站到其他基站的流入、流出人数。