謝 瀟

1.中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽 110016；2.慕尼黑工業(yè)大學，德國 慕尼黑 80333

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語義感知的地理視頻大數(shù)據(jù)自適應(yīng)關(guān)聯(lián)組織方法

謝 瀟1,2

1.中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽 110016；2.慕尼黑工業(yè)大學，德國 慕尼黑 80333

地理視頻是智慧城市和城市安全領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略資源。復雜城市環(huán)境中公共安全事件大范圍流動、多階段演化及多因素并發(fā)等新特征，使現(xiàn)有基于攝像機位置分布存儲與分區(qū)管理的地理視頻組織產(chǎn)生涉案數(shù)據(jù)檢索中迅速擴大的虛警輸出規(guī)模與急劇降低的涉案信息價值密度。發(fā)展支持涉案數(shù)據(jù)快速整合和案件知識高效理解的數(shù)據(jù)組織新機制成為發(fā)揮地理視頻安防價值的重要科學內(nèi)容。

本文充分挖掘了監(jiān)控網(wǎng)環(huán)境下多路地理視頻數(shù)據(jù)集在視頻內(nèi)外監(jiān)控場景的時空、對象、行為、尺度等多維地理要素關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)核心價值特征，面向“數(shù)據(jù)內(nèi)容關(guān)聯(lián)表達”與“離散數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分組聚集”的核心組織機制問題，以“地理視頻內(nèi)容的時空變化”為創(chuàng)新切入點，在傳統(tǒng)視頻內(nèi)容語義基礎(chǔ)上有機融合變化的地理環(huán)境語義，發(fā)展“語義感知的地理視頻大數(shù)據(jù)自適應(yīng)組織”模式，并通過支持多粒度地理視頻的關(guān)聯(lián)約束檢索與關(guān)聯(lián)分析，提高涉案數(shù)據(jù)快速整合能力和案件知識理解效率。主要研究內(nèi)容如下：

(1) 系統(tǒng)分析了地理視頻內(nèi)容的時空變化語義，從監(jiān)控場景與監(jiān)控環(huán)境聯(lián)合作用的變化成因、外在表征到內(nèi)在機制層次遞進的變化特征及基于時間維的變化關(guān)聯(lián)三方面，參數(shù)化其語義要素，建立了地理視頻語義建模要素框架；繼而分類總結(jié)各類型變化成因?qū)斫獗O(jiān)控場景動態(tài)演變的影響以及各層次變化特征對變化含義和變化關(guān)聯(lián)性的表達能力，明確了基于框架中變化過程特征建模的合理性。

(2) 提出了面向時空變化的多層次地理視頻語義模型：首先提出顯示表達監(jiān)控場景變化過程的語義層次結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了地理視頻大數(shù)據(jù)各維度時空語義集成的高層次關(guān)聯(lián)表達機制；進而設(shè)計了映射各語義層次的多粒度地理視頻數(shù)據(jù)層次，支持異構(gòu)地理視頻和地理環(huán)境的統(tǒng)一描述與映射規(guī)則；繼而構(gòu)建了地理空間數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)對象緊耦合的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，支持屬性與結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)特征異構(gòu)的地理視頻與地理實體對象間可共享與互操作的數(shù)據(jù)組織存儲，提高了地理視頻復雜時空關(guān)系的認知計算能力與表達效率。

(3) 系統(tǒng)分析了產(chǎn)生大數(shù)據(jù)價值的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控環(huán)境多地理視頻區(qū)別于傳統(tǒng)社會媒體視頻數(shù)據(jù)集的內(nèi)容變化特征，從變化要素時空非均衡分布、變化過程時空多要素耦合及變化過程耦合的多尺度效應(yīng)三方面，綜合歸納其特征項對數(shù)據(jù)聚類組織的需求及影響，提供聚類策略的科學依據(jù)。

(4) 提出了內(nèi)容變化感知的多地理視頻數(shù)據(jù)自適應(yīng)關(guān)聯(lián)聚類方法：定義了面向地理視頻內(nèi)容異常變化的事件概念，建立了變化過程認知驅(qū)動的多層次事件感知模型，設(shè)計了聯(lián)合異常變化發(fā)現(xiàn)與變化過程關(guān)聯(lián)的事件分層感知測度與感知測度函數(shù)，實現(xiàn)了地理視頻大數(shù)據(jù)復雜時空關(guān)聯(lián)關(guān)系的定量計算；進而提出了面向事件任務(wù)的時變空變關(guān)聯(lián)約束自動構(gòu)建策略以及事件感知驅(qū)動的地理視頻數(shù)據(jù)多層次關(guān)聯(lián)聚類方法，顯著提高數(shù)據(jù)集的價值密度，縮小搜索任務(wù)的計算代價，支持對反映多尺度復雜公共安全事件信息的地理視頻進行快速整合與高效知識理解。

(5) 設(shè)計并實現(xiàn)了支持關(guān)聯(lián)約束檢索的地理視頻數(shù)據(jù)組織管理系統(tǒng)與綜合實驗：具體首先基于關(guān)聯(lián)模型設(shè)計了視頻GIS數(shù)據(jù)管理原型系統(tǒng)，為地理視頻大數(shù)據(jù)智能檢索與分析計算提供了功能平臺；同時，面向具有數(shù)據(jù)特征典型性和領(lǐng)域應(yīng)用代表性的室內(nèi)公共安全監(jiān)控數(shù)據(jù)，構(gòu)建了專題語義關(guān)聯(lián)模型，實現(xiàn)了離散數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)聚類組織；繼而結(jié)合室內(nèi)監(jiān)控專題需求實施了事件自動探測與事件聚焦檢索綜合實驗，驗證了本文理論方法在地理視頻大數(shù)據(jù)組織管理與綜合利用中的有效性與創(chuàng)新價值。

Author：XIE Xiao(1986—)，female，received her doctoral degree from Wuhan University on June 2016,majors in VGE and Video GIS．

E-mail：xiexiao@iae.ac.cn; xiao.xie@tum.de

A Semantics-aware Self-adaptive Associated Organization Method of GeoVideo Big Data

XIE Xiao1,2

1.Institute of Applied Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China; 2.Technical University of Munich,Munich 80333,Germany

謝瀟.語義感知的地理視頻大數(shù)據(jù)自適應(yīng)關(guān)聯(lián)組織方法[J].測繪學報，2016,45(10)：1260.

10.11947/j.AGCS.2016.20160327.

XIE Xiao.A Semantics-aware Self-adaptive Associated Organization Method of GeoVideo Big Data[J].Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(10):1260.DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160327.

P208

D

1001-1595(2016)10-1260-01

國家自然科學基金(41571392；41471320；41261086)；四川循環(huán)經(jīng)濟研究中心規(guī)劃項目(XHJJ-1604)；綠洲生態(tài)教育部重點實驗室開放課題(XJDX0201-2013-01)

2016-06-27

謝瀟(1986—)，女，助理研究員，2016年6月畢業(yè)于武漢大學，獲工學博士學位(指導教師：朱慶教授，孟立秋教授)，研究方向為虛擬地理環(huán)境與視頻GIS。