移動時空軌跡的Web可視化技術研究.pdf

1、伴隨著以智能終端設備為載體的移動互聯(lián)網的快速發(fā)展及普及，使人們可以實時動態(tài)的對各種移動對象的時空軌跡數(shù)據(jù)進行采集和存儲，同時還有大量移動時空軌跡數(shù)據(jù)通過各種手段被在無形當中記錄下來，積累了海量的歷史軌跡數(shù)據(jù)。時空軌跡數(shù)據(jù)記錄了城市空間中人和車輛等的位置變化和活動規(guī)律，對大規(guī)模移動目標的時空軌跡進行可視化可以直觀形象的觀察軌跡數(shù)據(jù)背后隱藏的時空規(guī)律和特征，進而幫助有關用戶有效地分析人群的移動分布特征、城市的交通狀況、社會活動特征和城市的動

2、態(tài)性等。此外，隨著瀏覽器性能的提升和HMTL5技術的不斷發(fā)展完善，使在網頁中實現(xiàn)免插件的時空軌跡數(shù)據(jù)可視化成為可能，實現(xiàn)網絡環(huán)境下時空軌跡數(shù)據(jù)的免插件可視化表達和實時發(fā)布是時空軌跡可化研究的重要方向。目前對基于HTML5實現(xiàn)免插件時空軌跡Web可視化研究還比較少，所以研究移動時空軌跡的Web可視化與實時發(fā)布并從中提取時空特征信息具有重要的理論和實際價值。
　　本文圍繞移動時空軌跡的Web可視化技術為中心進行研究，在對HTML5關鍵

3、技術研究的基礎上實現(xiàn)了基于粒子追蹤技術的群體時空軌跡動態(tài)可視化方法和基于WebGL的時空路徑三維可視化方法，可以在真實時空軌跡數(shù)據(jù)的支持下對城市空間的交通、人群等移動對象的連續(xù)變化過程進行可視化模擬。論文的主要工作及取得的研究成果如下:
　　(1)基于HTML5的移動時空軌跡Web可視化架構的設計與實現(xiàn)
　　通過對數(shù)據(jù)庫、瀏覽器和Web服務器相關內容和技術進行研究，利用WebSocket進行前后臺數(shù)據(jù)傳輸和HTML5圖形繪制

4、方法進行瀏覽器端圖形繪制，設計完成了基于HTML5的時空軌跡網絡可視化架構，形成了時空軌跡瀏覽器免插件網絡發(fā)布的解決方案。架構利用MVC模式進行開發(fā)，將整個可視化流程整體劃分為數(shù)據(jù)層、服務層和表現(xiàn)層三個部分，實現(xiàn)了各不同層之間的低耦合性，易于擴展到不同的應用目的。
　　(2)移動時空軌跡數(shù)據(jù)的處理算法研究
　　實現(xiàn)對無效時空軌跡數(shù)據(jù)清洗算法、基于Cat-mull的曲線插值算法和地圖坐標與Canvas坐標的轉換方法，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)

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

6、，從長的連續(xù)時間尺度上對個體或群體的時空路徑進行可視化。時空路徑三維可視化為連續(xù)時空環(huán)境下移動對象的活動特征分析和展示提供了一個形象有效的表示方法，是時空軌跡可視化表達的一個重要手段。
　　(5)移動時空軌跡Web可視化方法應用實踐
　　在對移動時空軌跡Web可視化方法研究的基礎上，設計實現(xiàn)了青島公交動態(tài)可視化系統(tǒng)和基于移動出行數(shù)據(jù)采集器的三維時空路徑可視化應用案例對提出的可視化方法進行了應用實踐，驗證提出的可視化方法的可行