特色小鎮(zhèn)熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)研究

李楚君 殷穎迪 張 麗 鐘康杰

（西安歐亞學(xué)院，陜西 西安710065）

1 概述

“特色小鎮(zhèn)”是由時任浙江省長李強(qiáng)于2014 年10 月參觀杭州云棲小鎮(zhèn)時提出。2016 年7 月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等決定在全國范圍開展特色小鎮(zhèn)培育工作，聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開展特色小鎮(zhèn)培育工作的通知》[1]。對于城市來說，城市化進(jìn)程在帶來現(xiàn)代化生活的同時也帶來了諸多問題和挑戰(zhàn)，如人口劇增、能耗增加、規(guī)劃落后等。隨著移動計算、位置獲取等技術(shù)的進(jìn)步，大量時空數(shù)據(jù)在城市里產(chǎn)生，包括但不限于行人、車輛的位置數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)[2-4]。特色小鎮(zhèn)同城市一樣，也面臨著城鎮(zhèn)化帶來的問題與挑戰(zhàn)。因此，將城市計算的思想方法運用到特色小鎮(zhèn)中，對特色小鎮(zhèn)中的熱點區(qū)域進(jìn)行短時預(yù)測，有利于解決人群聚集安全、交通擁堵問題，同時提醒商戶們提前做好準(zhǔn)備以提供更好的服務(wù)。

從地理環(huán)境的角度來看，目前熱點區(qū)域的研究主要集中在城市范圍內(nèi)；從研究內(nèi)容的角度來看，熱點區(qū)域的研究主要分為挖掘分析和預(yù)測兩個方面。李雪麗以出租車GPS 數(shù)據(jù)為對象，采用K-Means 算法對工作日和休息日的不同時段進(jìn)行挖掘分析，得到城市居民出行熱點區(qū)域及其時空分布特征[5]。王璐基于共享單車數(shù)據(jù)通過聚類算法和可視化的方式對居民出行熱點區(qū)域進(jìn)行分析[6]。周博以出租車GPS 數(shù)據(jù)為對象，運用時空拓展的軌跡數(shù)據(jù)場聚類方法提取城市交通熱點區(qū)域，結(jié)合城市POI(Point of Interest)數(shù)據(jù)和地理實況對熱點區(qū)域加以分析，探究城市交通和居民出行的時空規(guī)律[7]。以上熱點區(qū)域預(yù)測方法主要應(yīng)用于城市范圍內(nèi)，預(yù)測的范圍和粒度較大，而特色小鎮(zhèn)的占地面積明顯小于城市，交通狀況多變，適合采用粒度更小的研究方法。因此，已有的熱點區(qū)域預(yù)測方法不能直接應(yīng)用到特色小鎮(zhèn)熱點區(qū)域預(yù)測的研究中。

本文首先給出區(qū)域熱度的定義，確定熱點區(qū)域的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，編程實現(xiàn)熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)，將預(yù)測結(jié)果以熱力圖的形式呈現(xiàn)，結(jié)合熱力圖和實際情況對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行可視化分析，為解決人群聚集安全、交通擁堵等問題提供一定的參考依據(jù)。

2 熱點區(qū)域衡量標(biāo)準(zhǔn)的確定

2.1 區(qū)域熱度的定義

區(qū)域流量描述的是特色小鎮(zhèn)某一個區(qū)域內(nèi)的全部流量，不論該區(qū)域的面積多大，統(tǒng)計的都是該區(qū)域內(nèi)全部的流量。與區(qū)域面積無關(guān)的更具有普遍性的指標(biāo)來對特色小鎮(zhèn)的熱點區(qū)域進(jìn)行衡量，這個衡量指標(biāo)就是區(qū)域熱度。

2.2 熱點區(qū)域的衡量標(biāo)準(zhǔn)

定義一個網(wǎng)格的區(qū)域熱度為x，區(qū)域熱度與顏色的對應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

表1 區(qū)域熱度與顏色對應(yīng)關(guān)系表

3 熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由三個部分組成：Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、GPU 服務(wù)器。特色小鎮(zhèn)熱點區(qū)域可視化Web 系統(tǒng)分為兩個主要部分：管理員端、用戶端。管理員端的主要功能模塊包括熱點區(qū)域可視化模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、用戶信息管理模塊、個人信息管理模塊。用戶端的主要功能模塊包括熱點區(qū)域可視化模塊、個人信息管理模塊，如圖1。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

可視化模塊主要提供將熱點區(qū)域數(shù)據(jù)以熱力圖的形式呈現(xiàn)的功能。數(shù)據(jù)管理模塊主要提供管理員對熱點區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)的功能。個人信息管理模塊主要提供維護(hù)個人信息的功能。用戶信息管理模塊主要提供管理員對系統(tǒng)用戶信息進(jìn)行維護(hù)的功能。

特色小鎮(zhèn)熱點區(qū)域可視化Web 系統(tǒng)采用JavaScript 語言實現(xiàn)前后端的開發(fā)，基于Node.js 實現(xiàn)網(wǎng)站后端的開發(fā)，基于Vue.js 實現(xiàn)網(wǎng)站前端的開發(fā)，采用Echarts.js 實現(xiàn)熱點區(qū)域可視化模塊。

3.2 Web 系統(tǒng)界面

3.2.1 登錄界面

用戶在瀏覽器中輸入網(wǎng)址后進(jìn)入Web 系統(tǒng)的登錄界面，在如圖2 所示的登錄界面中，用戶輸入用戶名、密碼后，單擊“登錄”按鈕，若用戶名、密碼均正確則根據(jù)身份進(jìn)入所對應(yīng)的界面，若用戶名或密碼錯誤，則提示登錄失敗。

圖2 登錄界面

3.2.2 熱點區(qū)域可視化界面

用戶登錄系統(tǒng)以后，即進(jìn)入熱點區(qū)域可視化界面。用戶可以在上方選擇想要查看的日期和時間間隔，單擊“查看”按鈕后，系統(tǒng)會顯示對應(yīng)日期對應(yīng)時間間隔的熱力圖，同一天內(nèi)各個時刻的熱力圖會自動循環(huán)播放展示。用戶也可以單擊底部時間線中的任一時刻，系統(tǒng)則會顯示該時刻所對應(yīng)的熱力圖。

3.2.3 數(shù)據(jù)管理界面

在如表2 所示的數(shù)據(jù)管理界面中，管理員可以查看所有數(shù)據(jù)的信息、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、導(dǎo)出數(shù)據(jù)、批量刪除數(shù)據(jù)。管理員單擊右上角的“導(dǎo)入”按鈕，在彈出的對話框中選擇需要導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件后單擊“打開”按鈕，系統(tǒng)即可自動將文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中。管理員在需要導(dǎo)出的數(shù)據(jù)前面打鉤，單擊頁面右上角的“導(dǎo)出”按鈕，在彈出的選擇文件對話框中選擇導(dǎo)出文件地存放位置后單擊“保存”按鈕，系統(tǒng)即可自動將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到指定的文件中。管理員在需要刪除的數(shù)據(jù)前面打鉤，然后單擊頁面右上角的“刪除”按鈕，系統(tǒng)彈出確認(rèn)是否刪除對話框，如果確定要刪除則單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)即可自動將對應(yīng)的數(shù)據(jù)刪除。

表2 數(shù)據(jù)管理界面

4 結(jié)論

本文首先通過公式給出區(qū)域熱度的定義，基于對數(shù)據(jù)的分析，確定了熱點區(qū)域的衡量標(biāo)準(zhǔn)。然后闡述了可視化系統(tǒng)的整體架構(gòu)和實現(xiàn)方法，采用Vue.js、Node.js、Echarts.js 編程實現(xiàn)熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)，并對主要的系統(tǒng)界面做出說明。