보행자 공간 시간 활동 학습을위한 궤적 데이터 분석

요약

spatiotemporal 처리 방법의 스위트 룸은 이러한 모델링 보행자 공간 시간 활동의 목적을 위해 GPS 장치를 사용하여 수집하는 것과 같은 인간의 궤도 데이터를 분석 제공됩니다.

초록

이곳은 공간과 시간적 차원에서 인간의 움직임이 질병 전송 ^1-3에 직접적인 영향력을 갖고 인정 받고 있습니다. 전염성 질병이 일반적으로 중첩 활동 공간에서 감염 취약 개인 사이의 접촉을 통해 확산됩니다. 따라서, 매일 이동성 - 활동 정보는 감염의 요소를 위험 노출을 측정하는 지표로 사용될 수 있습니다. 그러나, 따라서 주요 어려움과 마이크로 스케일의 감염증 전송의 연구 소수의 이유는 자세한 개인 이동성 데이터의 부족에서 발생한다. 이전 운송 및 자주 과목 적극적으로 시간과 공간에서 자신의 활동을 기록하기 위해 필요한 시간 공간 일기 기술에 의존 관광 연구 세부 공간 시간 활동 데이터를 인치 이 높은 참가자에서 참가자와 협력을 위해 요구되는 것은 크게 데이터는 ^4의 품질에 영향을 미칩니다.

현대이러한 GPS 및 모바일 통신 등의 기술 궤적 데이터의 자동 수집이 가능했습니다. 수집 된 데이터는 그러나, 기존 장치의 정확도에 의해 제한 인간의 시공간 활동을 모델링하는 데에는 적합하지 않습니다. 인간 행동 연구에 대한 데이터의 효율적인 처리에 대한 즉시 사용할 수 도구는 없습니다. 여기 방법의 스위트 룸 및 궤도 데이터의 사전 처리 및 spatiotemporal 분석을위한 통합 ArcGIS 데스크탑 기반의 시각적 인터페이스를 제시한다. 우리는 감염증 전송 모델링과 같은 공중 보건 연구에 도움이 될 수있는 이러한 처리는 특히 오류가 풍부한 보행자 궤적 데이터와, 인간 공간 시간 활동을 모델링하는 데 사용할 수 있습니다하는 방법의 예를 제공합니다.

제시 절차는 사전 처리, 탄도 세분화, 활동 공간 특성, 밀도 추정 및 시각화, 그리고 몇 가지 다른 탐색 분석 방법이 포함되어 있습니다. 사전 processing는 시끄러운 원시 궤적 데이터의 청소입니다. 우리는 인터랙티브 영상 사전 처리 인터페이스뿐만 아니라 자동 모듈을 소개합니다. 탄도 세분화 ⁵ 미리 가공 시공간 트랙에서 실내 및 실외 부품의 식별을 포함한다. 다시 말하지만, 인터랙티브 영상 분할 및 자동 세분화 모두 지원됩니다. 세그먼트 공간 시간 트랙은 그러한 활동 반경 등 밀도 추정 및 시각화 같은 하나의 활동 공간의 특성 온천 명소 상호 작용을 모델링하기 위해 궤도 데이터의 많은 양의를 조사하는 데 사용됩니다를 유도하기 위해 분석하고 있습니다. 우리는 밀도 표면 매핑 ⁶ 밀도 볼륨 렌더링 ^7을 모두 보여줍니다. 우리는 또한 다른 탐색 데이터 분석의 몇 (EDA) 및 Google 어스 애니메이션 지원 및 연결 분석 시각화 도구를 포함합니다. 뿐만 아니라 본 논문에서 제시 시각적 인 방법으로 분석의 스위트 룸은 S에 대한 궤적 데이터에 적용 할 수 있습니다속도 - 시간 활동 연구.

프로토콜

1. 데이터를 가져 오는 중

1. 탄도 데이터는 핸드 헬드 GPS 단위, GPS 기반 스마트 폰 추적 응용 프로그램뿐만 아니라 우리의 연구에서 사용 된 하나 상용 아동 추적기 장치로 A-GPS는 (도움 GPS) 장치로 수집 할 수 있습니다.
2. 탄도 데이터는 일반적으로 시간 위도 경도 - 기록의 측면에 저장됩니다. 원하는 시간 간격은 응용 프로그램의 필요에 따라 설정해야합니다. 종종 가장 자주 간격이 공간 시간 활동 공부를 원하는 수 있습니다.
3. 쉼표로 구분 된 값으로 데이터를 변환, 또는. 각각 기록 이드에 대한 별도의 항목으로 CSV 파일, 위도, 경도, 시간. 그런 다음. csv 파일 일반적으로 사용되는 지리 정보 시스템에 (GIS) 파일 형식 (예 : ESRI shapefile ⁸⁾ 변환합니다.
4. 건물 다각형 및 궤도 분석기와 연구 영역의 경계의 또 다른의 shapefile에로드합니다. 3D 디에 대해 올바르게 건물의 "압출"를 설정보기 흉한하고 적절하게 x, 공간과 시간을 나타내는 Z 치수를 나타내는 Y 크기와 공간 시간 큐브 ^{6, 9를} 표시 할 수있는 "압출"와 경계 층의 "투명성"을 설정합니다.

2. 사전 처리

1. 두 옵션은 사전 처리 시끄러운 원시 궤적 데이터를 사용할 수 있습니다. 하나는 사전 처리 메뉴의 드롭 다운 목록에서 선택할 수 있습니다.
2. '대화 형'이 선택되어 있으면 3D 궤도의 2D 투영을 쉽게 확인하고 선택할 생성됩니다. 공간과 시간의 원시 궤도를 검토 3D 디스플레이를 조작. 모양, 속도 및 / 또는 트랙 세그먼트의 토폴로지에 따라 데이터의 오류를 식별합니다. 비현실적인 높은 속도 돌연 방향을 변경 보통 트랙 포인트 (정점) 오류를 의미. 선택하고 원래의 궤도에서 그들을 제거합니다. 선택하고 3D 궤도 또는 2D 프로젝션 중 하나에서 제거합니다.
3. 뾰족한 SHA와 트랙 포인트의 클러스터PES (그림 1) spatially와 긴 기간 시간적으로 가장 가능성이 GPS 신호가 약한 실내 위치로 인해 발생하는 오류를 의미. 이러한 점 그룹이 선택되어 있으면, 프로그램은 선택된 점의 spatiotemporal 중심을 계산하고 중심을 통과 할 수있는 트랙을 조정할 수 있습니다.
4. '자동'이 사전 처리 메뉴에서 선택하는 경우 또는, 입력 및 출력 위치뿐만 아니라 이상 높은 속도와 포인트의 갑작스런 모퉁이를 결정하는 경험적 매개 변수를 설정합니다. 프로그램로드 궤적 데이터를 통해 검색 및 영상 오류 검출 방식을 모방 알고리즘에 따라 자동으로 실행됩니다.

3. 탄도의 세분화 및 활동 공간 특성

1. 탄도 세분화이 건물 레이어가 필요하기 때문에, 건물 모양 파일이로드되어 있는지 확인합니다.
2. 기능을 시작하려면 도구 모음의 분류 도구를 클릭합니다.입력 및 출력 건물 모양 파일 참조 레이어로 위치를 설정합니다. 세그먼트 궤도에 라벨을 건물 이름을 사용합니다. 이 알고리즘은 속도, 시간 등을 추적 점뿐만 아니라 건물과 관련있는 공간 토폴로지으로 설정 또는 기본 기준에 따라 실내 세그먼트를 식별합니다.
3. 분할됐던로드와 같은 등등 총 활동 반경, 특정 기간 동안의 반경, 실내 대 실외을 보냈다 총 시간의 비율과 같은 하나의 활동 공간을 특성화하기 위해 선택한 요약 속성을 계산하는 활동 공간 요약 summarization 도구를 클릭합니다.
4. 속성은 양적 모델링 용도에 스프레드 시트로 내보낼 수 있습니다.

4. 밀도 표면 매핑

1. 밀도 표면은 시간적 차원과 공간에서 활동의 밀도가 붕괴 보여줍니다. 세 가지 옵션은 밀도 표면 매핑 메뉴의 드롭 다운 목록에서 사용할 수 있습니다.
2. '트랙 포인트 밀도'옵션을 선택하면, 입력 및 출력 정보를 대화 상자에 입력하고 3D 또는 2D 하나에 표시를 선택합니다. 궤적 데이터의 모든 꼭지점은 점의 커널 밀도를 계산하는 데 사용됩니다. 그림 2는 밀도 표면을 보여줍니다.
3. '추적 경로 밀도'가 선택되어있는 경우 알고리즘은 계산하고 여행을 개별 경로 (그림 3)의 밀도를 표시합니다.
4. '다시 샘플 점 밀도'옵션이 선택되어 있으면, 알고리즘 재 샘플 점의 밀도는 시간에 균일하게 확산 설정된 시간 간격과지도를 사용하여 궤도 데이터입니다. 이 옵션은 다양한 신체 조건이나 분할 궤도 아래에있는 장치의 감도를 변화로 인해 불규칙적 인 시간 간격으로 추적 포인트를 수집 추적 장치를 위해 설계되었습니다. 그림 4 분할 궤도의 2D 및 3D 밀도 표면을 보여줍니다.
5. 만약 '시간적 초점을 맞춘'은이 선택되어위의 옵션 중 뉴욕, 시간적 초점 ^(10)는 다른 기간에 활동 패턴을 조사하기 위해 수행 할 수 있습니다. 예를 들어, 하루에 여러 시간에 활동 밀도 표면은 시간에 걸쳐 핫스팟 (그림 5)을 쉽게 식별 시각화 할 수 있습니다.

5. 밀도 볼륨 추정 및 볼륨 렌더링

1. 밀도 볼륨 시각화는 궤도의 시각화에서와 같이 공간 시간 큐브의 개념을 사용합니다. 이러한 시각화의 핵심은 voxels ^11로 공간의 disaggregation입니다. 제 1 밀도 볼륨을 시각화에 대한 우리의 접근 방식은 voxels과 교차 시공간 트랙의 수를 계산하여 개별 voxels의 밀도 볼륨을 예측할 수 있습니다. 하나는이 단계의 밀도 볼륨 시각화 메뉴에서 '밀도 볼륨 계산'을 클릭 할 수 있습니다.
2. 같은 세 가지 옵션은 밀도 표면 시각화를 위해 같은 밀도 볼륨 시각화를 위해 사용할 수 있습니다.
3. 양방향 볼륨 렌더링을 ¹² 3D 볼륨 시각화 인터페이스를 시작하려면 '다음'을 클릭 '볼륨 렌더링'. 각 축을 따라 부서의 수를 설정하면, 하나는 서로 다른 스케일에서 클러스터를 검토 할 수 있습니다. Z-팩터는 더 나은 시각화를 위해 수직 과장을 설정하는 데 사용됩니다. 같은 건물과 같은 참조 레이어뿐만 아니라 시각화를 지원하기 위해로드 할 수 있습니다. 볼륨 렌더링의 결과는 대화식으로 밀도에서 색 맵핑을 제어하는​​ 전송 기능을 조작하여 조정할 수 있습니다. (그림 6).

6. 기타 탐색 데이터 분석 (EDA) 및 시각화

1. 절차는 Google 어스에 표시 할 애니메이션 시리즈를 만들 수 있습니다. '기타'에서이 절차를 액세스 할 수 'EDA에 대한 KML로 내보내기'를 클릭하십시오. 그것은 궤도의 상호 작용 애니메이션 Google 어스에서 열리는 KML ¹³ 파일을 만듭니다.
2. 하나는 지나가는하는 궤도를 따라 할 수 있습니다Google 어스에서 타임 라인을 따라 스크롤하여 시간 전 환경.
3. 절차는 '연결 분석'을 통해 관심 장소 간의 연결을 시각화 할 수 있습니다. 예를 들어, 대학 캠퍼스에서 다른 건물 사이에 연결 학생들 (그림 7)에 의해 수집 된 세그먼트 궤도 데이터에서 파생됩니다.
4. 파생 연결을 바탕으로 가장 아웃 바운드 또는 인바운드 트래픽과 가장 트래픽이 곳을 식별 할 수 있습니다 연결 허브와 그 건물과 핫스팟.

결과

탄도 데이터는 2010 년 봄에 Kean 대학 (NJ, USA)에서 학부 학생들이 자원 봉사에 의해 수집되었다. 목적은하지 못한 이들에게 비교 (의사의 진단이나자가 진단) 독감을 잡은 학생들의 활동 패턴을 연구하는 것이 었습니다. 본 논문에서 제시 한 방법과 절차를 설명하기 위해 우리는 대표 결과를 생성하기 위해 교외 캠퍼스 지역 내에서 수집 된 궤도를했다. 캠퍼스 지역 내 궤도는 작은 부분 캠퍼스의 다...

토론

우리는 인터페이스를 개발하기 위해 ArcGIS의 추가 기능 메커니즘을 사용했습니다. 모든 대화 형 작업이 사용하여 구현 된 C + +. 모든 자동 처리 및 분석 기능은 Python을 사용하여 개발되었습니다.

오류가 건물과 자주 실내 정류장 인접으로 인해 엄청난 수로 보행자에 의해 수집 된 AGPS 데이터 또는 GPS 데이터 전처리에 독특한 도전을 제공합니다. 또한, 전처리의 초점은 추적 점 ...

자료

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