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

（西安歐亞學院，陜西 西安710065）

1 概述

“特色小鎮(zhèn)”是由時任浙江省長李強于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、位置獲取等技術的進步，大量時空數據在城市里產生，包括但不限于行人、車輛的位置數據和軌跡數據[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)域進行短時預測，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備以提供更好的服務。

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；從研究內容的角度來看，熱點區(qū)域的研究主要分為挖掘分析和預測兩個方面。李雪麗以出租車GPS 數據為對象，采用K-Means 算法對工作日和休息日的不同時段進行挖掘分析，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據通過聚類算法和可視化的方式對居民出行熱點區(qū)域進行分析[6]。周博以出租車GPS 數據為對象，運用時空拓展的軌跡數據場聚類方法提取城市交通熱點區(qū)域，結合城市POI(Point of Interest)數據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)域預測方法主要應用于城市范圍內，預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)域預測方法不能直接應用到特色小鎮(zhèn)熱點區(qū)域預測的研究中。

本文首先給出區(qū)域熱度的定義，確定熱點區(qū)域的衡量標準。在此基礎上，編程實現(xiàn)熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)，將預測結果以熱力圖的形式呈現(xiàn)，結合熱力圖和實際情況對預測結果進行可視化分析，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。

2 熱點區(qū)域衡量標準的確定

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)域內全部的流量。與區(qū)域面積無關的更具有普遍性的指標來對特色小鎮(zhèn)的熱點區(qū)域進行衡量，這個衡量指標就是區(qū)域熱度。

2.2 熱點區(qū)域的衡量標準

定義一個網格的區(qū)域熱度為x，區(qū)域熱度與顏色的對應關系如表1 所示。

表1 區(qū)域熱度與顏色對應關系表

3 熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構

熱點區(qū)域可視化系統(tǒng)的整體架構如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由三個部分組成：Web 服務器、數據庫服務器、GPU 服務器。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、數據管理模塊、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

可視化模塊主要提供將熱點區(qū)域數據以熱力圖的形式呈現(xiàn)的功能。數據管理模塊主要提供管理員對熱點區(qū)域數據進行維護的功能。個人信息管理模塊主要提供維護個人信息的功能。用戶信息管理模塊主要提供管理員對系統(tǒng)用戶信息進行維護的功能。

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)網站后端的開發(fā)，基于Vue.js 實現(xiàn)網站前端的開發(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址后進入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、密碼均正確則根據身份進入所對應的界面，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)會顯示對應日期對應時間間隔的熱力圖，同一天內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的熱力圖。

3.2.3 數據管理界面

在如表2 所示的數據管理界面中，管理員可以查看所有數據的信息、導入數據、導出數據、批量刪除數據。管理員單擊右上角的“導入”按鈕，在彈出的對話框中選擇需要導入的數據文件后單擊“打開”按鈕，系統(tǒng)即可自動將文件中的數據導入到系統(tǒng)中。管理員在需要導出的數據前面打鉤，單擊頁面右上角的“導出”按鈕，在彈出的選擇文件對話框中選擇導出文件地存放位置后單擊“保存”按鈕，系統(tǒng)即可自動將數據導出到指定的文件中。管理員在需要刪除的數據前面打鉤，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)即可自動將對應的數據刪除。

表2 數據管理界面

4 結論

本文首先通過公式給出區(qū)域熱度的定義，基于對數據的分析，確定了熱點區(qū)域的衡量標準。然后闡述了可視化系統(tǒng)的整體架構和實現(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。