基础软件国产化：不仅要做，还要坚持做 ——《时空轨迹大数据处理与分析系统》（二期）上线了

特别说明：《时空轨迹大数据处理与分析系统》由华东师范大学地理科学学院李响博士开发完成，“大数据攻城狮”为李响博士个人公众号。新版的《时空轨迹大数据处理与分析系统》是对同名旧版软件的重写和优化，基于李响博士开发的底层GIS控件 “XGIS”。

(如下是新增功能的部分视频演示，请阅读下文，了解详情）

相关文章（建议首次接触此软件的读者先行顺序阅读以下文章）：

二期来了！

如上图所示，同一期相比，在二期中，我们增加了如下功能：

• 功能5：构建时空索引结构

• 功能6：针对轨迹数据的时刻分析

• 此外，针对前期功能也做了部分的调整和优化

构建时空索引结构

构建时空索引结构的目的是为了加快针对海量轨迹数据的分析速度，目前并无一个公认的最佳索引结构，而攻城狮采用的是一种称为时空立方体的索引结构，其原理就是通过时空插值实现数据的对齐。

点击按钮6可打开构建时空索引结构的功能，如下：

操作方法如下：

1. 打开利用功能3生成的排序后的轨迹数据文件（扩展名为sdf），其详细数据特征会相应的列出。

2. 确定轨迹点间隔：如果连续两个轨迹点之间超过此时长，则认为其中间轨迹无效，比如通常来说，轨迹点（位置点）采集间隔可能是几秒或十几秒，而如果说一辆汽车在上午10点采集了一个位置点，到11点才采集了下一个位置，那么这中间的一个小时，恐怕很难确认其移动位置，因此，可以考虑认为是无效的而舍弃。当然，用户也可以认为再大的间隔也是有效的，如果是这样，那么请给出一个小于或等于0的数值。

3. 确定索引时间粒度：这里的时间粒度指的是最小的时间分析单元，比如说，如果我们定义时间粒度为5秒，则我们在今后的分析中，将仅能将移动目标定位在5秒、10秒、15秒......，小于5秒的位置将无法获得。较小的时间粒度可能获得更精致的分析结果，但同时也可能快速增大索引文件数据量。索引时间粒度最好应与原始轨迹点采集间隔一致或稍小。比如说，如果原始间隔为10秒，那么，这里的时间粒度可以是5秒、10秒等，如果过大或过小则分析精度可能不够。原始轨迹点采集时间间隔并不一定是固定的，平均的采集间隔可能从数据提供者处获知，或者利用功能4打开排序后的轨迹数据，目测理解。

4.  最短载客时间：针对出租车或有类似特征的移动目标，有明确出行目的的轨迹通常是载客行程，显然，太短的载客行程可能不与现实相符，而由于数据采集错误，可能会在轨迹数据中出现特别短的载客行程，比如20秒，这时，通过设置最短载客行程时长，可部分的解决此类问题。

5. 确定并行线程数量：这通常取决于电脑的配置，用户可以自行尝试，一般来说，选择多个线程构造索引结构的运行时间会更短。针对10GB的轨迹数据，运行时间大概需要几分钟。

6. 点击“创建”。生成扩展名为“idf”的索引文件。完成后，就可启动相关的分析功能了。
   

针对轨迹数据的时刻分析

时刻分析指的是在分析轨迹数据时，我们设定的时间分析条件是一个时间点，而非一个时间段。这是一个有一定复杂程度的功能，在二期中，我们完成了大部分的功能，尚待今后的补充。

点击按钮6，打开时刻分析功能，然后打开一个轨迹索引文件，可看到如下结果：

这里有一定数量的功能或时空条件的组合，我们在相应的控件下方给出了提示，但仍需用户不断熟悉后才可能熟练掌握。

但一个不变的原理是，通过设定时空条件，在地图窗口中会实时显示满足当前条件的所有移动目标位置以及当前行程的路线和起止点。

左上角这几个按钮分别用于

• 清空当前地图上的轨迹数据显示

• 打开动画模式，实现自动调整时间点，让移动目标动起来

• 向前调整一个时间粒度单位

• 向后调整一个时间粒度单位

上述界面显示了

• 当前的分析时刻：通过拖动时间进度条或微调按钮可修改此值，在动画模式下，此值会自动修改。

• 动画模式下的模拟速度：从左到右，会提高对象的移动速度。

左侧的列表框列出了

所有移动目标的名称，如果不选择任何对象，则会在地图中显示所有对象的满足时空查询条件的轨迹和行程信息。否则，会仅显示选中对象的信息。如果仅选中了一个空间对象，则还可以点击“定位”，在地图中定位此对象。

上述选择决定了

我们在地图可视化时，是采用实际的轨迹线还是采用连接行程起止点的直线。如下图所示，实际的轨迹线可能是这样的。

而如果选择直线，则看到的结果会变成这样：

上述两张图中：

• 红色的线代表载客行程，绿色的线代表空载行程。

• 针对红色载客线，其红色小圈圈端点代表起点，绿色小圈圈端点代表终点。

• 针对绿色空载线，其绿色小圈圈端点代表起点，红色小圈圈端点代表终点。

说起来有点绕，请慢慢体会。

此外，在上述两张图中，我们为了展示行程线特征，关闭了移动目标显示，也关闭了底图显示，如打开移动对象显示及移动对象标识后，可能看到如下的结果。显然，如果是选择“轨迹”，则移动目标的实时位置可能更接近现实，而如果选择“直线”，则移动目标的实时位置仅是直线插值后的结果。

在上图中，你可以看到移动对象标识，但看不到移动对象本身，因为他们太小了，请放大，再放大，这是你有可能会看到他们：

可以通过设置如下三组开关，决定上述显示内容。

除了“车”，我们还可以选择“人”，“船”，“飞机”，“图标”来代表移动对象，其中人、车、船、飞机的图标是可缩放的，因此，当比例尺太小时，是看不到的，而“图标”图标是不会缩放的，保证随时显示。

当然，遗憾的是，我们目前的图标并不令人满意，欢迎用户为我们提供更高质量的图标文件。

特别提醒：如果选择“轨迹”，并打开“轨迹线显示”，则当移动对象数量较多时，显示恐怕非常慢，这时，就建议不要启动动画模式了。

起止点分析区

当我们不限制行程的起止点区域时，可能看到的分析结果时这样的：

这也许很漂亮，但可能很难理出头绪。通常，我们如果只关心行程来自部分区域或前往特定区域，那么就可以通过设定起止点分析区的方法来实现。

比如说，我们特别关注在当前时刻，行程的起点来自于区域A的轨迹数据，则可通过起止点分析工具组合添加一个分析区，之前请记得打开生效开关，然后，你将立刻得到一个分析结果，如下：

你甚至可以定义多个起点区、终点区或者混合区（既可以是起点也可以是终点），他们会同时发挥作用，找到满足条件的行程。比如下面这样，定义了一个起点区A和一个终点区B，则找到了三条符合条件的行程轨迹：

起止点分析工具的几个按钮功能如下：

• +：添加一个分析区

• -：删除一个分析区

• E：编辑一个分析区

• S：保存当前分析区

• L：加载已保存的分析区

当添加或编辑一个分析区的时候，可以设定分析区的属性，如下：

用户可以设定分析区的名称、类型及生效时段。

显然，在时刻分析中，满足特定分析区查询条件的行程数量也许很少，因为它仅查询当前时刻快照下满足条件的行程。今后，在时段分析中，这样的应用也许更具实际价值。因此，请持续关注，了解进一步的更新。

关于选择一个分析区的方法是：Alt+鼠标左键点击。更多关于地图的操作方法请点击地图工具栏中的“？”了解。

关于结果的导出

除了在动画时刻，用户可以随时点击“导出”命令，将当前符合条件的数据导出出来。当选择”轨迹“时，可导出起止点数据、移动目标当前位置数据及行程数据；当选择”直线“时，可导出起止点数据及行程数据。

导出的数据可能是如下任意一种：

• Shapefile：这显然是最通行的空间数据格式。

• GIS：这是攻城狮开发的XGIS控件支持的一种数据格式，其更加高效，但仅能在攻城狮所开发的软件工具间实现数据交换。

• GeoJson：这也是目前流行的一个空间数据格式，但其由于标准尚在逐步修改中，本工具不保证输出的数据文件可在其它系统中有效打开。

• CSV：是一个记录二进制表格的文本文件，其前面两列包含经纬度，或者XY。

软件获取方法 

• 在此文章下方，点击“喜欢作者”，并支付任意额度的费用（就不要自定义金额了，攻城狮不需要惊人的额度），之后，会自动通过微信公众号消息发送软件下载地址。

• 关注公众号“大数据攻城狮”。

• 在公众号中，输入“xstar”，获得软件授权码

• 下载软件，首次运行，需要给出注册信息，如下：

!!!除了软件下载，你还可能在下载文件夹中看到难得的样本数据 > 10GB 

运行环境

本系统需要运行在Windows操作系统下，运行时，它可能要求你下载“.net Framework”，不必担心，只要按照提示进行即可。通常，此系统会是一个64位的应用程序，当然，如果用户的电脑及操作系统仅支持32位，那么请致信[e-mail]，软件作者会尝试生成一个32位的程序。但是显然，32位应用程序的数据量适用性会远低于64位应用程序。

关于有偿使用该软件的目的及说明

• 确认狮友是一个严肃的软件工具使用者。

• 部分承担软件工具网络存储与分发费用。

• 此项费用并非软件购买费用，因此攻城狮无义务保证软件可正常运行，但狮友的建议或意见会被攻城狮所认真考虑。

• 软件工具可能因任何原因而停用，攻城狮对此无责任和说明义务。

版权声明

该软件工具版权归属微信公众号“大数据攻城狮”及开发者李响博士所有，其仅可用于非商业用途，如有商业用途需求，请致信 [e-mail]。点击原文链接可了解软件开发者。

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大数据攻城狮

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