深度学习在城市功能区域划分中的应用研究

发布时间：2020-07-26 19:44

【摘要】：近几年城市中的各种传感器如手机,GPS设备等每天都产生大量数据,通过分析城市中的各种大数据来研究和管理城市成为热门的研究方向,城市功能区域划分是其中的一个重要应用。城市功能区域划分旨在利用城市中和位置相关的数据,如兴趣点,人的轨迹和车的轨迹,对城市中具有相似功能的区域进行划分。目前,主流的方法是通过将区域看成文档,将区域的功能看成文档的主题,应用自然语言处理中的主题模型实现功能区域的划分。现有的方法需要人工构造特征,特征的表达能力有限,常用的主题模型如隐含狄利克雷分布基于词袋假设,无法提取移动模式中潜在的上下文语义,而移动模式中的上下文语义和区域的主题之间有潜在联系,因此使用概率主题模型进行功能区域划分具有局限性。本论文主要针对现有方法的缺点,提出改进方案,主要研究工作如下:(1)针对人工构建的特征表达能力不足和现有模型无法提取移动模式上下文信息的缺点,提出引入深度学习框架,利用深度学习自动分层构建特征的强大能力提取轨迹数据潜在的上下文语义。首先构建基于移动模式的区域文档模型,然后使用神经网络主题模型DocNADE主题模型,对区域文档进行主题建模,将划分结果与概率主题模型进行比较,验证基于深度学习的主题模型在城市功能区域划分中的效果。实验结果证明基于深度学习的主题模型的功能区域划分效果接近基于狄利克雷多项式回归的主题模型。(2)针对现有深度主题模型计算量大,对于全局语义把控不足和只能处理单一数据源的缺陷,提出将深度学习和概率主题模型结合的Mobility Pattern Embedded Topic Model(MPETM)框架,通过深度学习中的词嵌入算法得到轨迹模式的嵌入,将移动模式嵌入到低维的向量空间,以获得移动模式中的语义信息和上下文信息,再利用概率主题模型融合基于兴趣点频率密度的元数据,对区域进行主题建模。将概率主题模型计算得到的主题向量聚类,把具有相似主题分布的区域分组,完成城市功能区域的划分。(3)将划分结果与卫星地图进行对比,通过人工标注的方式得出七种类型的功能区域,对不同功能区域的特点进行总结。进一步将MPETM框架推广到一般情况,城市计算或数据挖掘领域中的许多应用都涉及时间序列数据和其他数据融合的问题,在MPETM框架下,将城市计算中的轨迹数据或者数据挖掘中的时间序列数据通过词嵌入获得更丰富的语义特征和上下文特征以有效的提取数据中潜在的信息。同时,将研究问题转化为文档主题建模,利用概率主题模型融合多源数据,获得文档的主题分布,最后根据研究目的,对获得的主题分布进行二次处理或者总结分析。本论文在大规模数据集上进行实验,通过与词频聚类算法,狄利克雷多项式回归主题模型和基于深度学习的主题模型进行对比,MPETM框架具有更好的效果。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU984.1
【图文】：

特征表示程是机器学习应用的基石，是研究者利用相关领域的知识特征以供机器学习算法使用的过程。特征工程十分重要，以灵活的选择模型，甚至选择了“错误的模型”（相对于最的结果，在这样的情景下可以使用速度更快，易于维护和同样还允许选择“错误的参数”。在城市的功能区域划分问按照数据来源分为基于兴趣点的特征，基于人的移动模式征表示。兴趣点表示是某个人觉得可能有用或有趣的位置。日常生活中的酒店趣点的代表，这个术语在导航系统中经常使用。一个兴趣经度和纬度，还有对应的名称或描述和其他附加信息比如 应用通常使用图标的方式在地图上显示不同类别的兴趣点

图 2-4 轨迹序列空间坐标 x，y（通常是 GPS 坐 Points）是最简单的移动模式，留点有两种类型，一个是单点位一段时间。这种情况非常少，因生不同的读数。第二种类型，如区域小范围的移动，如图 2-6 所

图 2-4 轨迹序列含点的空间坐标 x，y（通常是 GPS 坐标）和。（Stay Points）是最简单的移动模式，这些点站。停留点有两种类型，一个是单点位置，如置静止一段时间。这种情况非常少，因为即使也会产生不同的读数。第二种类型，如图 2-5在一定区域小范围的移动，如图 2-6 所示，用

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李芳;;飞机区域划分方法探析[J];中国新通信;2018年01期

2 龙珠扎西;刘建波;;多功能演播室的节目区域划分与应用[J];电视指南;2017年19期

3 苏菲;按区域划分的香港贸易额[J];国际商务研究;1997年02期

4 高放;;多光谱均匀区域划分[J];红外与激光技术;1987年03期

5 张鲤门;国营农场经济区域划分初探[J];农垦经济研究;1988年04期

6 毕如田;郭平毅;李茜;李德中;;农业资源区域划分的模糊判别分析[J];山西农业大学学报;1989年02期

7 ;中国(大陆)八大区域划分[J];广西会计;2003年05期

8 ;广东常用经济区域划分[J];统计与预测;1999年05期

9 王佼佼;;对我国经济区域划分的探讨[J];统计与咨询;2008年02期

10 马维军;刘德钦;李玉群;程佳;;适合人口普查区域划分的遥感影像最佳空间分辨率研究[J];遥感信息;2011年01期

相关会议论文 前10条

1 鲁远;张力军;陈君军;孙健;;核电站遭袭后辐射危害区域划分方法初探[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2008年

2 鲁远;张力军;陈君军;孙健;;核电站遭袭后辐射危害区域划分方法初探[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（2）[C];2008年

3 何平虹;王浣尘;;区域划分的方法研究[A];全国青年管理科学与系统科学论文集（第2卷）[C];1993年

4 邹君;;中国虚拟水战略区域划分初步研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年

5 陈兴华;;石油化工企业危险区域划分理论消防实用浅谈[A];2011中国消防协会科学技术年会论文集[C];2011年

6 易鹏;王妍;;审视与构建:建立与行政区域适度分离的司法区域划分制度研究——以南方某省的实证分析为视角[A];全国法院第二十六届学术讨论会论文集：司法体制改革与民商事法律适用问题研究[C];2015年

7 胡飞;;一种Web页面的主题区域搜索方法[A];2008年计算机应用技术交流会论文集[C];2008年

8 马晓微;;我国人口-能源类型区域划分及趋势研究[A];现代工业工程与管理研讨会会议论文集[C];2006年

9 司新跃;李兆飞;王猛;张海峰;刘亚洲;宋英涛;鲍明然;;基于故障区域划分的有源配电网保护方案[A];2017智能电网新技术发展与应用研讨会论文集[C];2017年

10 中国城市商业信用环境指数(CEI)课题组;陈贵;林钧跃;郭凯军;尚伟龙;常伟锋;陈洁;陈敏;陈切顺;郭川湖;韩家平;郝东阳;姜有文;栾红燕;石晓军;孙毅;谭永智;王瑞;吴晶妹;杨正伟;张如训;张为斌;赵先贵;;中国各大区域CEI报告[A];2015中国城市商业信用环境指数（CEI）发布会暨首届全国信用城市论坛论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报实习记者 董梓童;增量配电网区域划分办法出台[N];中国能源报;2018年

2 记者 张帆;试点工作完成质量高 方案可完善推广应用[N];盘锦日报;2009年

3 严荣;渠道建设带来新变化[N];人民邮电;2003年

4 江薇薇 重庆社会科学院;五大功能区域划分是科学的指导性战略[N];重庆日报;2014年

5 赵国胜;城乡区域划分中的“连接”问题如何界定[N];中国信息报;2010年

6 文慧;地理区域划分[N];中国艺术报;2014年

7 经济视点报记者：刘金松;新经济区域划分 中部分家[N];经济视点报;2005年

8 本报记者 王方琪;重疾险销售悄然按区域划分[N];中国保险报;2013年

9 本报记者王麦玲;人普区域划分和绘图地市级培训班在京举办[N];中国信息报;2010年

10 江苏省灌南县统计局 孙振华;1%人口调查区域划分和调查摸底对策探讨[N];中国信息报;2016年

相关博士学位论文 前8条

1 瞿进;可重构系统软硬功能划分及任务调度技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年

2 方玲玲;图像分割的活动轮廓模型研究[D];苏州大学;2013年

3 黄志刚;星载多波束接收机用户检测技术研究[D];国防科学技术大学;2016年

4 陈功;复合材料构件数字化制造若干支撑技术研究[D];南京航空航天大学;2007年

5 刘钢;基于几何模型优化的反舰导弹航路规划方法研究[D];国防科学技术大学;2013年

6 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 王宇;铁路货物运输发展演化机理研究[D];西南交通大学;2016年

8 刘炯宙;基于数据驱动的三维着装模拟关键技术研究[D];浙江大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 王胜利;深度学习在城市功能区域划分中的应用研究[D];电子科技大学;2018年

2 周良;基于车辆GPS数据的城市区域划分方法[D];湖南大学;2017年

3 孙奕;基于区域划分的VANET连通性研究[D];湖南大学;2017年

4 莫尚华;基于大数据的宏观基本图研究[D];北京交通大学;2017年

5 李金凤;中国经济区域划分及两个省之间影响系数的估计和检验[D];东北师范大学;2004年

6 刘忠颖;中国经济区域划分[D];东北师范大学;2007年

7 赵晓光;基于多尺度区域划分和运动模式的车辆轨迹预测[D];北京邮电大学;2017年

8 王鹤;金融视角下中国经济区域划分方案探讨[D];武汉理工大学;2006年

9 陈国艳;基于中国各省GDP的经济区域划分统计方法的研究[D];东北师范大学;2003年

10 史吉胜;高河煤矿突出危险性区域划分技术研究[D];中国矿业大学;2014年

本文编号：2771203