移動(dòng)時(shí)空軌跡的Web可視化技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著以智能終端設(shè)備為載體的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展及普及，使人們可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的對(duì)各種移動(dòng)對(duì)象的時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，同時(shí)還有大量移動(dòng)時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)通過各種手段被在無形當(dāng)中記錄下來，積累了海量的歷史軌跡數(shù)據(jù)。時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)記錄了城市空間中人和車輛等的位置變化和活動(dòng)規(guī)律，對(duì)大規(guī)模移動(dòng)目標(biāo)的時(shí)空軌跡進(jìn)行可視化可以直觀形象的觀察軌跡數(shù)據(jù)背后隱藏的時(shí)空規(guī)律和特征，進(jìn)而幫助有關(guān)用戶有效地分析人群的移動(dòng)分布特征、城市的交通狀況、社會(huì)活動(dòng)特征和城市的動(dòng)

2、態(tài)性等。此外，隨著瀏覽器性能的提升和HMTL5技術(shù)的不斷發(fā)展完善，使在網(wǎng)頁中實(shí)現(xiàn)免插件的時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)可視化成為可能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)的免插件可視化表達(dá)和實(shí)時(shí)發(fā)布是時(shí)空軌跡可化研究的重要方向。目前對(duì)基于HTML5實(shí)現(xiàn)免插件時(shí)空軌跡Web可視化研究還比較少，所以研究移動(dòng)時(shí)空軌跡的Web可視化與實(shí)時(shí)發(fā)布并從中提取時(shí)空特征信息具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值。
　　本文圍繞移動(dòng)時(shí)空軌跡的Web可視化技術(shù)為中心進(jìn)行研究，在對(duì)HTML5關(guān)鍵

3、技術(shù)研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了基于粒子追蹤技術(shù)的群體時(shí)空軌跡動(dòng)態(tài)可視化方法和基于WebGL的時(shí)空路徑三維可視化方法，可以在真實(shí)時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)的支持下對(duì)城市空間的交通、人群等移動(dòng)對(duì)象的連續(xù)變化過程進(jìn)行可視化模擬。論文的主要工作及取得的研究成果如下:
　　(1)基于HTML5的移動(dòng)時(shí)空軌跡Web可視化架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　通過對(duì)數(shù)據(jù)庫、瀏覽器和Web服務(wù)器相關(guān)內(nèi)容和技術(shù)進(jìn)行研究，利用WebSocket進(jìn)行前后臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸和HTML5圖形繪制

4、方法進(jìn)行瀏覽器端圖形繪制，設(shè)計(jì)完成了基于HTML5的時(shí)空軌跡網(wǎng)絡(luò)可視化架構(gòu)，形成了時(shí)空軌跡瀏覽器免插件網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的解決方案。架構(gòu)利用MVC模式進(jìn)行開發(fā)，將整個(gè)可視化流程整體劃分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和表現(xiàn)層三個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)了各不同層之間的低耦合性，易于擴(kuò)展到不同的應(yīng)用目的。
　　(2)移動(dòng)時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)的處理算法研究
　　實(shí)現(xiàn)對(duì)無效時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)清洗算法、基于Cat-mull的曲線插值算法和地圖坐標(biāo)與Canvas坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)

5、的預(yù)處理。
　　(3)基于粒子追蹤技術(shù)的群體時(shí)空軌跡動(dòng)態(tài)可視化方法
　　利用HTML5 Canvas、WebSoeket和粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了矢量數(shù)據(jù)的分層繪制、時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)加載實(shí)時(shí)快速傳輸、時(shí)空軌跡的動(dòng)態(tài)可視化模擬，具有跨平臺(tái)、免插件、易維護(hù)等特點(diǎn)。
　　(4)基于WebGL的時(shí)空路徑三維可視化方法
　　利用WebGL實(shí)現(xiàn)三維時(shí)空路徑的Web可視化，并實(shí)現(xiàn)三維時(shí)空路徑的可視化交互，包括放大、縮小、漫游、視角調(diào)整

6、，從長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)間尺度上對(duì)個(gè)體或群體的時(shí)空路徑進(jìn)行可視化。時(shí)空路徑三維可視化為連續(xù)時(shí)空環(huán)境下移動(dòng)對(duì)象的活動(dòng)特征分析和展示提供了一個(gè)形象有效的表示方法，是時(shí)空軌跡可視化表達(dá)的一個(gè)重要手段。
　　(5)移動(dòng)時(shí)空軌跡Web可視化方法應(yīng)用實(shí)踐
　　在對(duì)移動(dòng)時(shí)空軌跡Web可視化方法研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了青島公交動(dòng)態(tài)可視化系統(tǒng)和基于移動(dòng)出行數(shù)據(jù)采集器的三維時(shí)空路徑可視化應(yīng)用案例對(duì)提出的可視化方法進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，驗(yàn)證提出的可視化方法的可行