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内容简介

　　《众源地理数据分析及应用》较为全面系统地论述众源地理数据的基本概念、分析方法、前沿技术以及**的应用成果。《众源地理数据分析及应用》针对众源地理数据的特点进行分析利用与挖掘，共分8章。第1章介绍众源地理数据的来源、特点与典型应用方向；第2章结合多个实际案例论述众源地理数据的采集与获取；第3章论述众源地理数据质量分析的理论框架、关键问题与相关分析案例；第4章论述众源地理数据在道路网演化及志愿者绘图行为方面的特点和规律；第5~6章论述众源地理数据在道路提取与更新中的应用与相关方法；第7章论述众源轨迹数据在城市信息提取与人类行为分析中的应用；第8章探讨众源地理数据的共享平台建设与可视化技术。

内页插图

目录

第1章 绪论 1
1.1 众源地理数据的概念 2
1.2 众源地理数据的来源与分类 3
1.2.1 众源地理数据的来源 3
1.2.2 众源地理数据的分类 4
1.3 众源地理数据的特点 4
1.4 众源地理数据的主要应用方向 6
1.4.1 众源地理数据拓扑及无标度分析 6
1.4.2 城市交通基础地理信息提取 7
1.4.3 人类时空活动分析 7
1.4.4 其他分析与应用 8
1.5 本书内容和组织结构 9
参考文献 10
第2章 众源地理数据的采集与获取 13
2.1 概述 14
2.1.1 众源地理数据的采集 14
2.1.2 众源地理数据的获取 20
2.2 OpenStreetMap项目及其数据的采集与获取 23
2.2.1 OpenStreetMap项目概述 23
2.2.2 OpcnStreetMap数据的采集 24
2.2.3 OpenStreetMap数据的获取 26
2.3 基于手机的志愿者位置数据采集与GeoDiary系统 26
2.3.1 背景和一般方法 26
2.3.2 典型案例 28
2.3.3 GeoDiary杀统与数据采集实验 30
2.3.1 基于手机的位置数据采集面临的挑战和应对策略 32
2.4 网络众源地理数据的获取与方案设计 38
2.4.1 网络地理数据的组织结构 38
2.4.2 获取基础和限制 40
2.4.3 获取方案设计与实验 42
2.5 本章小结 44
参考文献 44
第3章 众源地理数据质量分析与评价 47
3.1 众源地理数据的质量概述 48
3.1.1 众源地理数据质量问题及其研究进展 48
3.1.2 众源地理数据的误差源 48
3.2 众源地理数据的质量分析框架 49
3.2.1 概述 49
3.2.2 众源地理数据质量分析的关键问题 50
3.3 OpenStreetMap道路数据的质量分析 51
3.3.1 概述 51
3.3.2 OpenStreetMap道路数据质量分析方法 52
3.3.3 质量要素及其计算模型 53
3.3.4 实例应用与分析 55
3.4 位置签到数据质量分析 64
3.4.1 位置签到数据及其特点 64
3.4.2 位置签到数据质量分析方法 64
3.4.3 实例应用与分析 67
3.5 众源GPS轨迹的预处理 71
3.5.1 GPS轨迹粗差 71
3.5.2 GPS轨迹粗差剔除的常用方法 72
3.5.3 一种基于趋势的粗差剔除法 74
3.5.4 随机误差及轨迹的平滑 79
3.6 本章小结 81
参考文献 82
第4章 OpenStreetMap路网演变分析 85
4.1 OpcnStreetMap遒路数据结构 86
4.2 网络演变理论与方法 87
4.2.1 网络演变理论 87
4.2.2 网络模型构建 88
4.2.3 网络分析方法 88
4.3 开放道路网结构演变分析 90
4.3.1 OpcnStreetMap道路网演变概况 90
4.3.2 OpenStreetMap道路网络建模 93
4.3.3 属性分析 93
4.3.4 几何分析 94
4.3.5 拓扑分析 99
4.3.6 中心性分析 101
4.4 志愿者绘图行为演变分析 103
4.4.1 志愿者数量 104
4.4.2 志愿者类型 104
4.4.3 志愿者上传的数据类型 105
4.5 本章小结 106
参考文献 106
第5章 OpenStreetMap辅助的影像道路提取 109
5.1 高分辨率影像道路提取概述 110
5.1.1 道路采集的意义与传统方法 110
5.1.2 基于高分辨率影像的道路提取 111
5.1.3 OpenStreetMap辅助道路提取的潜力 112
5.2 基于种子点追踪的道路提取与更新 113
5.2.1 概述 113
5.2.2 矢量引导下的路域缓冲带生成 114
5.2.3 超高分辨率遥感影像的道路提取与更新 116
5.2.4 高分辨率遥感影像的道路提取与更新 121
5.3 基于机器学习的道路提取 127
5.3.1 概述 127
5.3.2 道路分级 129
5.3.3 道路样本库建立 132
5.3.4 HOGJ SVM训练提取道路特征 135
5.3.5 实验及分析 138
5.4 本章小结 144
参考文献 144
第6章 基于众源数据的路网提取与更新 147
6.1 引言 148
6.2 基于众源GPS教据的道路提取 148
6.2.1 主要方法 148
6.2.2 一种基丁栅格网的道路中心线提取方法 155
6.3 基于OpenStreetMap的城市道路数据库更新 159
6.3.1 研究背景 159
6.3.2 路网匹配的自适应缓冲区增长法 161
6.3.3 自适应概率松弛法路网特征点匹配 179
6.4 本章小结 184
参考文献 184
第7章 基于众源轨迹的交通出行信息提取与分析 187
7.1 概述 188
7.2 利用出租车轨迹提取城市热点区域 192
7.2.1 空间聚类的主要方法 192
7.2.2 基于决策图和数据场的轨迹聚类方法 193
7.2.3 利用轨迹聚类方法提取城市热点区域 196
7.3 基于出租车轨迹的城市拥堵区域提取及其分布模式分析 200
7.3.1 基丁浮动车轨迹的拥堵事件提取 201
7.3.2 拥堵事件的统计分析 201
7.3.3 通过聚类提取拥堵易发区域 203
7.3.4 基于K函数的拥堵时空分布模式探测 207
7.3.5 利用轨迹数据场模拟拥堵强度分布 208
7.4 基于OpenStreetMap轨迹的交通附属设施提取 210
7.4.1 OpenStreetMap轨迹数据及预处理 210
7.4.2 基于低速极值点的收费站提取 211
7.4.3 基于轨迹始末点的停车场提取 214
7.4.4 分时段道路流速信息建模 217
7.5 基于志愿者GPS轨迹数据的大学生时空行为分析 219
7.5.1 概述 219
7.5.2 志愿者GPS轨迹数据获取与质量分析 220
7.5.3 数据预处理 223
7.5.4 停留行为提取 226
7.5.5 基于停留行为的大学生时空行为分析 229
7.5.6 实验验证与总结 231
7.6 本章小结 235
参考文献 236
第8章 众源地理数据共享平台设计与可视化 241
8.1 概述 242
8.1.1 数据共享及共享平台建设 242
8.1.2 众源地理数据可视化的研究进展 243
8.2 共享平台设计和实现 246
8.2.1 总体设计 246
8.2.2 数据体系和标准体系 247
8.2.3 软硬件技术采纳 250
8.3 可视化应用实例 252
8.3.1 出租车轨迹的高维可视化系统 252
8.3.2 GeoDiary地理日记系统 257
8.3.3 大众在线制图系统设计 262
8.4 本章小结 269
参考文献 269

前言/序言

　　众源地理数据主要是指那些来源广泛，通常由非专业个人或单位生产的地理数据。它随着导航定位、互联网等现代技术的发展和普及而产生，并在近几年引起相当一些学科和领域的关注。近十年来，一方面导航定位技术不断普及和大众化，另一方面包括Web2.0在内的计算机技术极大地方便了信息的生产和共享。在这样的背景下，普通民众（团体）在日常生活（尤其是网络活动）中直接或间接地生产出大量的地理数据，典型的例如Open Street Map道路数据、新浪微博签到数据、浮动车数据。考虑到来源多样性和生产自发性是这类数据区别于传统地理数据的本质属性，本书将这些数据称为“众源地理数据”。相较于传统的专业测绘地理数据，众源地理数据有着数据量大、现势性强、覆盖面广、成本低廉等优点，成为近几年测绘地理信息提取与更新、城市热点提取与分析、交通分析及其可视化、时空行为分析等领域的热点数据。
　　尽管近年来基于众源地理数据的研究不少，但是国内尚缺少能系统、集中、深入地论述这种新型数据及其分析和应用的书籍。相对传统地理数据而言，众源地理数据有更强的异构性、多样性和不确定性，想要清楚地认识这种数据的全貌、要点及潜在价值并不容易，因此编撰系统论述这类数据的相关书籍十分必要。本书依托国家自然科学基金项目“基于众源GPS路线数据的城市道路网自动更新和重构”（项目编号：61172175），从数据获取、质量分析、特点分析、多领域应用等多个角度切入，尝试系统地论述众源地理数据（尤其是道路数据）及其分析和应用，以期一定程度上填补这个空缺。
　　本书采用以下流程化体系展开论述：概述、获取、质量分析、特点及规律分析、不同领域的应用、共享和可视化。第1章介绍众源地理数据的来源、特点及典型应用方向，以引入数据全貌、总领全书；第2章论述众源地理数据的采集和获取过程，深入认识这种数据的来源；第3章论述众源地理数据的质量及其分析方法，这是开展分析和应用的基础；第4章论述众源道路数据演变的特点及规律；第5～7章则结合城市热点分析、道路提取与更新、交通信息及交通设施的提取及分析、市民行为规律分析等多个方向，论述众源地理数据的不同应用；第8章论述众源地理数据的共享平台构建及可视化。
　　本书以我们近期在众源地理数据方面所做研究为基础，对此进行整理、归纳和总结，并最终形成众源地理数据分析与应用的系统化框架。各个章节的主要撰写人员分别为：第1章，单杰、王英；第2章，单杰、黄润、黄长青；第3章，胡庆武、王明、单杰、陈潇健；第4章，贾涛、赵鹏祥；第5章，黄玉春、崔卫红、陈昱霖、单杰；第6章，单杰、胡翔云、刘长勇、王振华；第7章，秦昆、黄长青、王英、单杰；第8章，黄长青、黄润、单杰、熊恢、桂志鹏。本书由单杰和贾涛共同指导黄润完成统稿，最后由单杰对全书进行了定稿。
　　周檬、李依娇、刘成堃、熊恋、陈江平、曹劲舟、武红宇、王健、周天、徐静、杜胜兰、何韬、刘子政、李默颖、李枫、栗法、孟凡泽、刘亚奇等对本书的内容有直接贡献，在此表示感谢。在本书的准备和撰写过程中，感谢余洋、付建红、王玉龙、康朝贵、黄培旗、姜卓君、周溢波等提供的指导或帮助。感谢参与、组织、协助“2015地理日记伴我行”的人员和组织，包括：约659名武汉大学遥感信息工程学院的学生志愿者、武汉大学遥感信息工程学院研究生会及学生代表项皓东等、潘婷和刘亚奇等25名活动工作人员、为活动组织提供资料支持的何凌和谢云等，以及指导老师卢宾宾等。感谢组织2014年武汉市社会状况综合调查的林曾等武汉大学社会学系师生。
　　感谢以下团体在数据或资金上对本书提供的帮助：国家自然科学基金项目“基于众源GPS路线数据的城市道路网自动更新和重构”、北京四维图新科技股份有限公司、广州建通测绘地理信息技术股份有限公司、中国公路工程咨询集团有限公司、高分综合交通遥感应用示范系统（一期）项目、测绘遥感信息工程国家重点实验室3S集成与通信研究室、北京吉威时代软件股份有限公司、武汉安捷联合在线信息科技有限公司等。
　　本书自成体系，具有专著与教材相结合的写作风格，希望能帮助读者全面、系统、深入地认识众源地理数据及其应用。对于科研工作者，本书可作为工具书或参考书；对于高等院校的本科生或研究生，本书可作为教材或参考书。
　　由于作者水平有限，书中难免存在纰漏，敬请各位读者不吝指正。

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