编写基于dbscan的GPS数据热点区域分析（一）

来源：互联网发布：java 判断奇数偶数编辑：程序博客网时间：2024/06/05 23:05

首先，谈谈这个编写任务介绍。此次是在win下开发，后续项目会在linux下结合hadoop或spark开发。这次要实现以下几点：

1. 能够将GPS数据在地图上呈现出来
2. 编写dbscan算法
3. 根据dbscan算法将GPS数据点分簇。并且在地图上用不同颜色标记各个簇。

4. 绘制地图围栏，也就是绘制每个簇形成的多边形

5. 给出一系列GPS数据，求出其经过密集区的顺序

在开发之前，我们需要明确用哪种地图，如果是用C#写，直接基于ArcGis Enginer二次开发倒是个不错的方法。不过，我决定用python来写，地图就用百度地图就行了。

本次开发涉及知识：百度Map API调用 + PyQt4开发+ dbscan算法设计。所以这一篇，主要是讲讲百度地图API的相关使用和PyQt4的基本运用。百度地图我们选用js版本的API。我没学过js，所以就写写简单版本。使用百度地图APi之前，需要去申请一个开发者ke。然后我们直接参考官网API来写。（点我）。。基本代码如下：

<!DOCTYPE html><html><head>    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0, user-scalable=no">    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />    <title>        基于DBSCAN的热点区域分析    </title>    <style type="text/css">        html{height:100%;width:100%} body{height:100%;margin:0px;padding:0px;width:100%} #container{height:100%;width:100%}    </style>    <script type="text/javascript" src="http://apps.bdimg.com/libs/jquery/2.1.1/jquery.min.js"></script>    <script type="text/javascript" src="http://api.map.baidu.com/api?v=2.0&ak=你的key">    </script></head><body><div id="container"></div><script type="text/javascript" src="Mapv.js"></script><script type="text/javascript" src="GeoUtils_min.js"></script><script type="text/javascript">    var map = new BMap.Map("container");    var point = new BMap.Point(116.404, 39.915 );    map.centerAndZoom(point, 10);    addMapControl();    enableScrollWheelZoom();    function addMarker(latitude, longitude, iconPath) // 添加标记的函数    {        var pointTmp = new BMap.Point(longitude,latitude);        map.centerAndZoom(pointTmp , 15);        var marker = 0;        if (iconPath=="")            marker = new BMap.Marker(pointTmp); // 创建标注        else {            var myIcon = new BMap.Icon(iconPath, new BMap.Size(23, 25), {anchor: new BMap.Size(6, 20)});            marker = new BMap.Marker(pointTmp, {icon: myIcon});        }        map.addOverlay(marker); // 将标注添加到地图中    }    function enableScrollWheelZoom() // 开启滚轮缩放    {        map.enableScrollWheelZoom();    }    function disbleScrollWheelZoom() // 关闭滚轮缩放    {        map.disableScrollWheelZoom();    }    function enableDoubleClickZoom()  // 开启双击放大    {        map.enableDoubleClickZoom();    }    function disableDoubleClickZoom()   // 关闭双击放大    {        map.disableDoubleClickZoom();    }    //地图控件添加函数：    function addMapControl(){        //向地图中添加比例尺控件        var ctrl_sca = new BMap.ScaleControl({anchor:BMAP_ANCHOR_BOTTOM_LEFT});        map.addControl(ctrl_sca);    }    function clearMarkers() {        map.clearOverlays();    }</script></body></html>

我一开始绘点方法时，循环调用上面标记函数，几百个数据倒是没问题，但是标记几十万个数据时就不行了。速度完全跟不上。后来用了下百度Mapv包。网址在这里，直接看吧。http://mapv.baidu.com/ 作者已经给了很多歌例子了。看着调用就行了。下面给出效果图：

放大后：

接下来是第二个需要解决的问题，就是如何绘制地图围栏。这里我们通过查看api可以看到：

看完之后容易了吧，我们要绘制围栏的时候，只要调用这个api就好了。不过，真正写起来可没那么好。我采用的方法是先用js写围栏函数，参数是points 如下：

var fencingAreas = new Array();    function getFencing(points) { // 参数是Array类型的 元素是Point        // 实现： 通过一些列的点 生成多边形覆盖物（聚合区）        // 把每次获取到的多边形 变量存放到fencingAreas变量当中        var polygon = new BMap.Polygon(points);        polygon.setStrokeColor("red");// 设置红色的边缘线        polygon.disableMassClear(); // 禁止调用removeOvlays方法移除        fencingAreas.push(polygon);        map.addOverlay(polygon);    }

这时候出现了个问题，怎么调用这个函数？ PyQt4里面，我是采用QWebView来加载网页的。代码如下：

 def addFencing(self, points):        """        @brief: 生成地图围栏 其实就是绘制一个多边形        :param points: 这个是list对象存放的数据 元素是DataObject类型的 表示点集合        :return: None        """        js_order = "var tmp = new Array();var pointTmp =0;"        for p in points:            js_order += "pointTmp = new BMap.Point("+str(p.getLongitude())\                        +","+str(p.getLatitude())+");tmp.push(pointTmp);"        js_order += "getFencing(tmp);"        self.__js(js_order)        self.isFencing = True

其中

    def __js(self, arg):#为减少重复代码量 封装成js私有函数        self.webView.page().mainFrame().evaluateJavaScript(arg)

参数points是list类型的，我定义了GPS数据类，用来存放地图数据。

效果图如下：

在上图中，我是测试一个人的数据，黄色点事噪音点。另外两个围栏属于不同的簇。效果满意吧？接下来是如何判断一个点在这个地图围栏里面。说实话，百度API真的有点坑，找起来真麻烦。这里我提供地址：http://api.map.baidu.com/library/GeoUtils/1.2/docs/symbols/BMapLib.GeoUtils.html

<static> {Boolean} BMapLib.GeoUtils.isPointInPolygon(point, polygon)判断点是否多边形内参数:{Point} point点对象{Polyline} polygon多边形对象返回值:{Boolean} 点在多边形内返回true,否则返回false

就是上面这个函数。使用前，需要下载他的包。文件在你这里： http://api.map.baidu.com/library/GeoUtils/1.2/src/GeoUtils_min.js 直接下载就好了。当然直接网络加载也没问题。我也直接和绘制围栏函数放一起了。代码如下：

   function  isInTheFencing(lng, lat){        var point = new BMap.Point(lng, lat);        for(var i=0;i<fencingAreas.length;i++) {            var b = BMapLib.GeoUtils.isPointInPolygon(point, fencingAreas[i]);            if (b == true) {                return i;            }        }        return -1;    }

最后要测试GPS数据经过密集区的顺序。如果解决了上面的问题，这个问题就不是问题了。直接遍历下就好了。但是，这里说个小技巧，因为如果循环通过QWebView调用js必然耗时，有人说那我放到多线程里面处理不就行了吗？错！你是通过QWebView来调用js的，已经涉及到UI了。切记不要在非UI线程里面调用UI。效果图如下：

接下来谈谈PyQt4的几个重点。因为我之前学过Qt开发，在PyQt里面，函数名，通信思想是一样的。不过涉及到信号和槽时，我还是折腾了会。这里简单说说PyQt4里面如何自定义信号和槽。

1）如何编写槽函数：

    @QtCore.pyqtSignature("int")    def fun(self, index):        ......

如上，定义槽函数时，先用装饰器来声明我这个是Qt的槽函数，并且它有个形参，参数是int类型的。。不要参数的话就留空“”。。顺带一提，那我要定义一个字符串类型的形参呢？？这里需要留意下，是这样声明

@QtCore.pyqtSignature("QString")

这个QString是Qt里面封装的字符串类。。

那么如何定义一个信号呢？？

_signal_clearMarkers = QtCore.pyqtSignal(int) 这里，把信号弄成了一个变量。 注意，字符串参数填写str

   最后一个问题：如何绑定信号和槽？

 1）非自定义信号的绑定：

 self.connect(self.action_file_save_pic, QtCore.SIGNAL('triggered()'), \                           QtCore.SLOT('menuActionTriggered()'))

说明下，如果带参数，是填写类型而不是变量名。。。。

2）自定义信号的绑定：

  self._signal_testOver.connect(self.slotTestOver)
   好了，ui部分就写到这里。下一篇，说说dbscan算法的代码实现。

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