【摘要】：近幾年城市中的各種傳感器如手機(jī),GPS設(shè)備等每天都產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),通過分析城市中的各種大數(shù)據(jù)來研究和管理城市成為熱門的研究方向,城市功能區(qū)域劃分是其中的一個重要應(yīng)用。城市功能區(qū)域劃分旨在利用城市中和位置相關(guān)的數(shù)據(jù),如興趣點(diǎn),人的軌跡和車的軌跡,對城市中具有相似功能的區(qū)域進(jìn)行劃分。目前,主流的方法是通過將區(qū)域看成文檔,將區(qū)域的功能看成文檔的主題,應(yīng)用自然語言處理中的主題模型實(shí)現(xiàn)功能區(qū)域的劃分。現(xiàn)有的方法需要人工構(gòu)造特征,特征的表達(dá)能力有限,常用的主題模型如隱含狄利克雷分布基于詞袋假設(shè),無法提取移動模式中潛在的上下文語義,而移動模式中的上下文語義和區(qū)域的主題之間有潛在聯(lián)系,因此使用概率主題模型進(jìn)行功能區(qū)域劃分具有局限性。本論文主要針對現(xiàn)有方法的缺點(diǎn),提出改進(jìn)方案,主要研究工作如下:(1)針對人工構(gòu)建的特征表達(dá)能力不足和現(xiàn)有模型無法提取移動模式上下文信息的缺點(diǎn),提出引入深度學(xué)習(xí)框架,利用深度學(xué)習(xí)自動分層構(gòu)建特征的強(qiáng)大能力提取軌跡數(shù)據(jù)潛在的上下文語義。首先構(gòu)建基于移動模式的區(qū)域文檔模型,然后使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主題模型DocNADE主題模型,對區(qū)域文檔進(jìn)行主題建模,將劃分結(jié)果與概率主題模型進(jìn)行比較,驗(yàn)證基于深度學(xué)習(xí)的主題模型在城市功能區(qū)域劃分中的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明基于深度學(xué)習(xí)的主題模型的功能區(qū)域劃分效果接近基于狄利克雷多項(xiàng)式回歸的主題模型。(2)針對現(xiàn)有深度主題模型計(jì)算量大,對于全局語義把控不足和只能處理單一數(shù)據(jù)源的缺陷,提出將深度學(xué)習(xí)和概率主題模型結(jié)合的Mobility Pattern Embedded Topic Model(MPETM)框架,通過深度學(xué)習(xí)中的詞嵌入算法得到軌跡模式的嵌入,將移動模式嵌入到低維的向量空間,以獲得移動模式中的語義信息和上下文信息,再利用概率主題模型融合基于興趣點(diǎn)頻率密度的元數(shù)據(jù),對區(qū)域進(jìn)行主題建模。將概率主題模型計(jì)算得到的主題向量聚類,把具有相似主題分布的區(qū)域分組,完成城市功能區(qū)域的劃分。(3)將劃分結(jié)果與衛(wèi)星地圖進(jìn)行對比,通過人工標(biāo)注的方式得出七種類型的功能區(qū)域,對不同功能區(qū)域的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。進(jìn)一步將MPETM框架推廣到一般情況,城市計(jì)算或數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域中的許多應(yīng)用都涉及時間序列數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)融合的問題,在MPETM框架下,將城市計(jì)算中的軌跡數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)挖掘中的時間序列數(shù)據(jù)通過詞嵌入獲得更豐富的語義特征和上下文特征以有效的提取數(shù)據(jù)中潛在的信息。同時,將研究問題轉(zhuǎn)化為文檔主題建模,利用概率主題模型融合多源數(shù)據(jù),獲得文檔的主題分布,最后根據(jù)研究目的,對獲得的主題分布進(jìn)行二次處理或者總結(jié)分析。本論文在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過與詞頻聚類算法,狄利克雷多項(xiàng)式回歸主題模型和基于深度學(xué)習(xí)的主題模型進(jìn)行對比,MPETM框架具有更好的效果。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU984.1
【圖文】：

特征表示程是機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的基石，是研究者利用相關(guān)領(lǐng)域的知識特征以供機(jī)器學(xué)習(xí)算法使用的過程。特征工程十分重要，以靈活的選擇模型，甚至選擇了“錯誤的模型”（相對于最的結(jié)果，在這樣的情景下可以使用速度更快，易于維護(hù)和同樣還允許選擇“錯誤的參數(shù)”。在城市的功能區(qū)域劃分問按照數(shù)據(jù)來源分為基于興趣點(diǎn)的特征，基于人的移動模式征表示。興趣點(diǎn)表示是某個人覺得可能有用或有趣的位置。日常生活中的酒店趣點(diǎn)的代表，這個術(shù)語在導(dǎo)航系統(tǒng)中經(jīng)常使用。一個興趣經(jīng)度和緯度，還有對應(yīng)的名稱或描述和其他附加信息比如 應(yīng)用通常使用圖標(biāo)的方式在地圖上顯示不同類別的興趣點(diǎn)

圖 2-4 軌跡序列空間坐標(biāo) x，y（通常是 GPS 坐 Points）是最簡單的移動模式，留點(diǎn)有兩種類型，一個是單點(diǎn)位一段時間。這種情況非常少，因生不同的讀數(shù)。第二種類型，如區(qū)域小范圍的移動，如圖 2-6 所

圖 2-4 軌跡序列含點(diǎn)的空間坐標(biāo) x，y（通常是 GPS 坐標(biāo)）和。（Stay Points）是最簡單的移動模式，這些點(diǎn)站。停留點(diǎn)有兩種類型，一個是單點(diǎn)位置，如置靜止一段時間。這種情況非常少，因?yàn)榧词挂矔a(chǎn)生不同的讀數(shù)。第二種類型，如圖 2-5在一定區(qū)域小范圍的移動，如圖 2-6 所示，用

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本文編號：2771203