[发明专利]一种运用手机信令数据的出行路径精确提取方法

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1.一种运用手机信令数据的出行路径的精确提取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：基于动态时空阈值的层次聚类算法：根据手机信令数据的时间序列关系和空间位置关系，对手机信令数据轨迹点聚类，动态更新轨迹点之间的时空距离尺度，将一天内的完整出行轨迹划分为多段单一出行方式下的出行，后称单一出行，每段单一出行由起讫点(Orion-Destination Point,OD Point)和起讫点(OD)间轨迹点构成；

步骤二：出行起讫点(OD)与多模式综合交通网络匹配：构建包含道路中心线网络G_axis、公交网络G_bus，地铁网络G_s在内的多模式综合交通网络G_R，在G_R中采用距离最近原则将起讫点(OD)点对匹配到网络上；

步骤三：完整出行轨迹中单一出行的出行方式初步判别：调用地图API从时间和空间角度联合判别单一出行的出行方式；

步骤四：轨迹候选集提取，根据多模式综合网络，将出行方式划分为：步行、骑行、驾车、公交、地铁；步行、骑行、驾车分配在道路中心线网络G_axis，公交、地铁分配在公交网络G_bus，地铁网络G_s，对于已判别了出行方式的单一出行，直接在对应的网络中，提取出行轨迹候选集，对于未判别出行方式的出行，则在不同的网络中，同时提取不同出行方式下的出行轨迹候选集；

步骤五：出行轨迹确定：根据步骤三的出行方式初步判别和步骤四的轨迹候选集提取确定候选集中与手机信令数据轨迹点列时空相似度最大的轨迹为出行轨迹，综合两种曲线相似度算法，选择出行轨迹候选集中与手机信令数据轨迹点列时空形态最相似的轨迹；

步骤一的具体方法如下：定义完整出行轨迹对应的出行链：

出行链由两个属性构成：轨迹Trajectory和出行方式TravelMode，每天的出行链在时间上连续地构成闭环，在空间上呈现为以停留点为起讫点(OD)的多段单一出行，每段单一出行都是基于一定目的的活动；

步骤一中手机信令数据轨迹点p(x₁,y₁,t₁)，q(x₁,y₁,t₁)间的时空距离尺度模型定义为；

即点p与点q之间的欧式距离和时间差的绝对值，其中，点p、q为手机信令数据构成的任意两个轨迹点，(x₁,y₁)为点p的空间坐标，t₁为点p在位置(x₁,y₁)的时间戳，(x₂,y₂)为点q的空间坐标，t₂为点q在位置(x₂,y₂)的时间戳；

定义手机信令数据轨迹点数据集：

式中，表示第i个用户的手机信令数据轨迹点序列中的第n个点，在实际的出行中，手机信令数据轨迹点序列用出行链对应的多段单一出行起讫点(OD)对表征：

式中，OD_i表示第i段单一出行，包含起讫点和起讫点之间手机信令数据轨迹点单一出行的OD有如下特征：

OD_i＝{p_k,p_k+1,...,p_k+m},1≤k≤n∩k+m＜n

式中，p_k代表手机信令数据轨迹点，k表示第i段单一出行自第i用户第k个手机信令数据轨迹点起得轨迹点时间序列值，n表示该日该用户所有手机信令数据轨迹点数量，m表示第i段单一出行中手机信令数据轨迹点数量；

步骤一中基于动态时空阈值的层次聚类算法，计算轨迹点之间的距离，将时空距离最近的点合并到同一个类，该方法中，动态标定停留距离阈值Dn和停留时间阈值Tn，Dn的含义为停留距离阈值，用以判断的轨迹点在空间上是否属于同一次停留，Tn含义为停留时间阈值，是停留距离阈值在时间纬度的拓展，用以判断窗口内的轨迹点在时间顺序上是否属于同一停留，其含义为：用户在Tn时间内运动范围不超过Dn，即考虑为一次停留，t_j-t_j+m表示j点和j+m点的时间差，dist(p_j,p_j+m)表示j点和j+m点的空间距离；

步骤一中聚类算法步骤如下：

(1)以单个用户为处理单元，选取单日内所有手机信令数据轨迹点，按照时间顺序排列；

(2)创建空滑动窗口W1，W2，按照时间顺序遍历手机信令数据点，逐个加入窗口W1；

(3)每加入一个点，更新窗口的中心点，判断窗口内所有点到中心点的距离是否小于停留距离阈值Dn；

(4)若小于Dn，则按照时间顺序向窗口内继续添加下一个手机信令数据点；

(5)若大于Dn，则判断窗口内所有点的起始时间和终止时间之差是否大于停留时间阈值Tn，若大于，则窗口内所有点数据属于停留点；

(6)每出现一个出行点，将该出行点时间序列上之前的最后一个停留点和出行点同时加入W2，W1同时添加新的手机信令数据轨迹点，设置放大检测标记Flag＝0，在W2中计算三点构成的角度Ang，若Ang＞90°，该出行点为真实出行，清空W2，继续向W1中添加点；若Ang≤90°，则该出行点可能非真实出行，清空W2，将W1退回至该出行点前一个点，放大停留距离阈值Dn＝2Dn，Flag自增1，回到步骤(2)；

(7)在步骤(6)中，多个点的停留状态被重新判别后，若判断为停留，缩放停留距离阈值，若判断非停留，将Dn设置为初始值，该点确认为出行点，若Flag＞2，则清空窗口W2，W1推进至下一点，将Dn设置为初始值。