动态复杂网络视角下的人类移动时空流异常模式挖掘方法
批准号:
42071452
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
石岩
依托单位:
学科分类:
测量与地图学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
石岩
中文摘要
人类移动形成的时空流中蕴含着一种显著偏离移动过程时空演化规律的异常模式,对这种时空流异常模式的挖掘已成为地理空间大数据分析的一项重要研究内容。当前相关研究大多停留在数据表象层面的异常模式探测识别,缺乏对人类移动过程时空演变机制的深层挖掘,属于浅层计算,难以发现隐藏在人类移动复杂演化过程背后的深层异常模式。为此,本项目从基于动态复杂网络建模深层认知时空演化机制的视角出发,首先协同多源异构城市地理空间大数据,通过构建动态复杂网络定量描述人类移动时空流之间的拓扑结构特征;进而,综合考虑复杂网络多尺度结构特征约束,联合时空统计计算与图嵌入特征学习,揭示时空流演化过程蕴含的深层规律;最后,基于多层偏离度的统计建模,融合对内-外要素协同作用机制的挖掘,精准诊断偏离演化规律的时空流异常模式。本项目研究有望支撑突发交通拥堵、区域人群异常聚集等城市公共安全隐患的预测预警,辅助提升城市智能化管理与决策水平。
英文摘要
In the spatio-temporal flow produced by human mobility, there contains a kind of anomaly patterns with significant deviations from the spatio-temporal evolution regularities of human mobility. The mining of such spatio-temporal flow anomaly patterns has become an essential research contents in geospatial big data analysis. Current related researches mostly aim at identifying anomaly patterns based on the surface level of data computing. As being lack of mining the spatio-temporal evolution mechanism of human mobility, it is difficult for existing methods to deeply capture spatio-temporal flow anomaly patterns hidden behind the sophisticated evolution process of human mobility. In light of this, this project plans to conduct spatio-temporal flow anomaly pattern mining from the perspective of dynamic complex network modeling based evolution mechanism recognition. Firstly, through integrating multi-source heterogeneous urban sensing big data, the dynamic complex network is constructed to quantitative represent the topological structure characteristics among spatio-temporal flows that characterize the process of human mobility. On this basis, with the combination of spatio-temporal statistic computation and graph embedding based feature learning, we reveal the deep regularities implied in the spatio-temporal evolution process of human mobility by considering the constraints of multi-scale structure characteristics of complex networks. Finally, the statistical modeling of multi-level deviation degree and the coupling of quantitative effects of multiple factors on human mobility are carried out for the accurate detection of those spatio-temporal flow anomaly patterns. Through the research of this project, it will be valuable in supporting the forecasting and early warning of urban public security risks (i.e., unexpected traffic congestion, regional anomalous aggregation of populations, etc.) and promoting the urban intelligent management and decision level.
时空流异常模式挖掘旨在从人类出行数据中探测显著偏离移动过程时空演化规律的特殊移动对象或属性状态,为突发交通拥堵、人群异常聚集、流行病局部爆发等公共安全隐患预警、以及城市功能设施空间布局优化等重大应用需求提供关键决策依据。当前相关研究大多停留在地理空间依赖性偏离视角的异常识别,对人类移动时空演变机制的透视能力不足,难以发现复杂人类移动过程隐含的深层异常模式。为此,本项目利用多源异构城市感知大数据,融合复杂网络与深度学习在空间交互与时空依赖性建模方面的优势,创新性地提出演化规律认知驱动的时空流异常模式探测方法,实现了对人类移动时空流异常模式的可靠挖掘。. 本项目的主要研究内容包括:(1)构建了一套基于“起讫节点建模→过程节点建模→空间交互建模”的人类移动复杂网络建模表达方法体系;(2)基于人类移动过程的时空依赖性学习,发展了“复杂网络节点缺失状态推断→复杂网络节点未来状态预测→人类移动时空流综合重建”方法体系;(3)聚焦时空流语义与地理环境影响因素,发展了一系列城市时空流与地理环境非线性关联关系挖掘方法;(4)耦合时空流演化规律偏离度分析与外部因素协同作用,发展了一系列时空流异常模式诊断方法。. 本项目研究的科学意义主要在于:(1)基于人类移动过程的分解与连续表达,发展了人类移动复杂网络建模方法,提高了人类移动过程表达的完备性和准确性;(2)发展了面向多类不完备问题的时空流重建方法,揭示了人类移动时空流与地理环境要素间的非线性关系,保证了人类移动过程时空演化规律认知的可信性;(3)系统剖析了时空流异常模式分类体系,发展了时空流异常自适应探测方法,提升了人类移动时空流异常探测的系统性与可靠性。本项目将地理空间异常探测由位空间延拓至流空间,拓展了地理空间异常探测理论与方法体系,服务于交通拥堵探测、设施供需冲突识别、海陆异常行为探测等多项重要应用,为推进我国社会治理精准化提供了科学支撑。
基于地理因果模式识别与推断的时空异常探测方法
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批准号:42371477
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项目类别:面上项目
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资助金额:46.00万元
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批准年份:2023
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负责人:石岩
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依托单位:
微生物驱动木质纤维素降解诱导尾矿钝化稳定化机理
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:石岩
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依托单位:
多特征认知协同下的城市人流时空交互演化分析方法
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批准号:2020JJ4696
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:石岩
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依托单位:
国内基金
海外基金