移动时空轨迹的Web可视化技术研究

发布时间：2020-08-13 07:58

【摘要】：伴随着以智能终端设备为载体的移动互联网的快速发展及普及,使人们可以实时动态的对各种移动对象的时空轨迹数据进行采集和存储,同时还有大量移动时空轨迹数据通过各种手段被在无形当中记录下来,积累了海量的历史轨迹数据。时空轨迹数据记录了城市空间中人和车辆等的位置变化和活动规律,对大规模移动目标的时空轨迹进行可视化可以直观形象的观察轨迹数据背后隐藏的时空规律和特征,进而帮助有关用户有效地分析人群的移动分布特征、城市的交通状况、社会活动特征和城市的动态性等。此外,随着浏览器性能的提升和HMTL5技术的不断发展完善,使在网页中实现免插件的时空轨迹数据可视化成为可能,实现网络环境下时空轨迹数据的免插件可视化表达和实时发布是时空轨迹可化研究的重要方向。目前对基于HTML5实现免插件时空轨迹Web可视化研究还比较少,所以研究移动时空轨迹的Web可视化与实时发布并从中提取时空特征信息具有重要的理论和实际价值。本文围绕移动时空轨迹的Web可视化技术为中心进行研究,在对HTML5关键技术研究的基础上实现了基于粒子追踪技术的群体时空轨迹动态可视化方法和基于WebGL的时空路径三维可视化方法,可以在真实时空轨迹数据的支持下对城市空间的交通、人群等移动对象的连续变化过程进行可视化模拟。论文的主要工作及取得的研究成果如下：(1)基于HTML5的移动时空轨迹Web可视化架构的设计与实现通过对数据库、浏览器和Web服务器相关内容和技术进行研究,利用WebSocket进行前后台数据传输和HTML5图形绘制方法进行浏览器端图形绘制,设计完成了基于HTML5的时空轨迹网络可视化架构,形成了时空轨迹浏览器免插件网络发布的解决方案。架构利用MVC模式进行开发,将整个可视化流程整体划分为数据层、服务层和表现层三个部分,实现了各不同层之间的低耦合性,易于扩展到不同的应用目的。(2)移动时空轨迹数据的处理算法研究实现对无效时空轨迹数据清洗算法、基于Cat-mull的曲线插值算法和地图坐标与Canvas坐标的转换方法,实现了数据的预处理。(3)基于粒子追踪技术的群体时空轨迹动态可视化方法利用HTML5 Canvas、WebSocket和粒子系统实现了矢量数据的分层绘制、时空轨迹数据的动态加载实时快速传输、时空轨迹的动态可视化模拟,具有跨平台、免插件、易维护等特点。(4)基于WebGL的时空路径三维可视化方法利用WebGL实现三维时空路径的Web可视化,并实现三维时空路径的可视化交互,包括放大、缩小、漫游、视角调整,从长的连续时间尺度上对个体或群体的时空路径进行可视化。时空路径三维可视化为连续时空环境下移动对象的活动特征分析和展示提供了一个形象有效的表示方法,是时空轨迹可视化表达的一个重要手段。(5)移动时空轨迹Web可视化方法应用实践在对移动时空轨迹Web可视化方法研究的基础上,设计实现了青岛公交动态可视化系统和基于移动出行数据采集器的三维时空路径可视化应用案例对提出的可视化方法进行了应用实践,验证提出的可视化方法的可行性与实用性。本文在网页浏览器上实现了免插件的时空轨迹数据可视化显示与实时发布,为网络环境下时空轨迹数据的二维动态和三维时空路径的免插件可视化提供了一个新的技术方法和思路。实践证明,本文提出的时空轨迹Web可视化方法可以方便快捷的对时空轨迹数据进行动态可视化、模拟时空过程,具有跨平台、免插件、响应快和易维护等特点。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.092

【参考文献】