基于B/S的區域流動模式預測系統

王薇

摘要：本文提出了空間區域中對象流動模式的構建問題，將區域的流動規律以時間序列進行定量表示，通過概括某一區域一段時間內到達和離開對象的數量序列得到模式。本文構建了了空間區域中對象流動模式預測系統，設計了空間區域中對象流動模式構建模型，將出行數據離散化、按周期統計出入的數量進行序列化，將序列化的數據采用層次聚類方法進行聚類，進而實現對區域流動模式的預測。

關鍵詞：流動模式;預測

引言

隨著時空數據獲取設備的快速發展及應用，產生了大量反映移動對象活動的位置數據，這些數據的海量性及分析的復雜性決定了該類數據為典型的大數據。位置數據中所蘊涵的規律可以有效地用于改進城市規劃、智能交通系統以及城市安全管理等方面[1]。

區域流動模式構建及預測系統對于城市規劃及建設而言是一個非常重要的管理系統，當然這個系統也要根據時代的不同而不斷地發展、更新，這是一個長期發展的工程。如果開發出一個實用且先進的區域流動模式構建及預測系統是一項很有意義的項目。

基于以上實際需求，本文提出了空間區域中對象流動模式的構建問題，將區域的流動規律以時間序列進行定量表示，通過概括某一區域一段時間內到達和離開對象的數量序列得到模式。對象流動模式是空間區域的動態屬性，不同的空間區域具有不同的流動模式，一個空間區域可以表現出多個模式。

開發方法

本程序在Windows操作系統下，以信息網絡為載體，利用JSP+Tomcat +MYSQL開發環境和B/S開發模式來對軟件進行開發，采用了Eclipse作為開發工具，并用MYSQL完成后臺數據庫的設計。在該模式中，充分利用了JSP技術優點，插入一些JavaScript腳本，最后生成一個靈活多用的動態JSP網頁信息系統，最終實現了區域流動模式構建及區域流動模式預測。

系統分析

1 經濟可行性分析

區域流動模式構建及預測系統是B/S結構的系統，本系統開發經費在經濟上是可以接受的，并且本系統實施后可以提高城市規劃的合理性及城市安全管理，因此在經濟上該系統的開發是完全可行的。

2 技術可行性分析

技術上的可行性分析主要分析技術條件能否順利完成開發工作，硬、軟件能否滿足開發者的需要等。本軟件采用三層體系結構，即表示層（Web瀏覽器）、功能層（Web服務器）、數據層（數據庫）。在本系統的開發過程中采用的是JSP模式，以Microsoft SQL Server 2008為數據庫，在該模式中，充分利用了JSP技術優點，插入一些JavaScript腳本，最后生成一個靈活多用的動態JSP網頁信息系統。

3 需求分析

城市化的進展給我們帶來了現代化的生活，但是也帶來很多問題，比如說交通的擁堵、能耗的增加和環境的污染，要解決這些問題在很多年前看似幾乎不可能，因為城市的設置過于復雜，牽一發而動全身，環環相扣。但是現在，由于傳感器技術的發展和大規模計算基礎單元的成熟，產生了大量的大數據，從我們的社交媒體，到我們的氣象數據，從我們的地理地圖數據，到交通流數據，如果使用得當的話，這些大數據可以幫助我們發現這個城市的問題，并進一步幫助我們去解決這個城市的問題。基于這個，我們提出了區域流動模式構建及預測系統，包括：用戶信息管理、區域信息管理、數據序列化管理、區域流動模式構建管理、區域流動模式預測管理。

系統設計

本系統根據功能分析、模塊化分析，得到系統的工作流程圖。

系統包含功能：系統維護、用戶管理、編碼管理、數據維護、安全管理。

系統管理部分可分為：普通用戶、城市建設部分、城市安全管理部門。

系統維護部分可分為：區域基本信息錄入、區域數據序列化、區域流動模式展示結果。

區域流動模式展示可分為：預測區域流動模式、區域公共設施選址、預警城市安全防護。

系統設計實現

1 開發環境的搭建

由于Java具有跨平臺的特點，所以只要能夠安裝JDK，就能夠安裝JSP服務器。JSP服務器能夠運行在目前絕大多數的操作系統上，目前在普通用戶中用到的系統絕大多數為Windows系統和UNIX系列。要使用JSP，在服務端和客服端必須有對應的運行環境。服務端主要是Servlet兼容的Web服務。

2 登錄功能詳細設計與實現

登錄界面可進行以下操作，在用戶名所對應的編輯欄內輸入用戶名，在密碼所對應的編輯欄內輸入用戶名所對應的密碼，在用戶類型下拉列表選擇角色，點擊確定，系統將檢驗輸入的用戶名和密碼及身份是否正確。

3主界面詳細設計與實現

主界面的左邊是功能導航欄，分別點擊可以展開功能列表，點擊具體功能進入功能界面。頁面的上方式狀態欄，顯示當前用戶的姓名、部門和用戶身份。頁面上方還有三個按鈕，分別是關閉或展開左側區域、關閉或展開頂部區域和注銷系統。

4區域基本信息管理模塊詳細設計及實現

區域基本信息錄入頁面提供用戶輸入區域信息，如：區域的橫縱坐標具體信息、時間范圍等。然后點擊“序列化”按鈕，生成序列化結果。

5數據序列化模塊詳細設計及實現

根據區域基本信息的設置，如區域范圍、時間范圍，可以將區域中離散的數據序列化，展示結果根據時間顯示每組序列化后的具體結果。

6區域流動模式模塊詳細設計及實現

區域流動模式展示界面是根據數據序列化處理后，通過層次聚類算法[2]，經偏斜度去除異常之后，采用一種自動選擇的機制得到該區域的流動模式。

7預測區域模式模塊詳細設計及實現

預測區域模式的界面是根據已知的本分區域信息，可以通過手工錄入或者導入的方式錄入系統。

總結

本文研究了空間區域中對象流動模式構建方法。設計了空間區域中對象流動模式構建模型，將出行數據離散化、按周期統計出入的數量進行序列化。將序列化的數據采用層次聚類方法進行聚類，所提出的偏斜度可用于有效去除局部異常序列、均衡模式規模。利用現有技術設計并實現幾種比較算法，對算法的有效性和精確性進行分析，結果驗證了本文所提出預測系統具有較高的預測精度。

參考文獻

[1] 城市計算概述[J]. 鄭宇. ?武漢大學學報（信息科學版）. 2015（01）.B299CC56-421D-46F1-9612-AC469A46361A