Forsøk på karakterisering av objektbevegelsesmønstre fra sekvenser av punktregistreringer i rom-tid. Håvard Tveite, IMT, UMB havard.tveite@umb.

Transkript

1 Forsøk på karakterisering av objektbevegelsesmønstre fra sekvenser av punktregistreringer i rom-tid Håvard Tveite, IMT, UMB

2 Innhold Bakgrunn Utfordringer Undersøkte metoder Resultater

3 Forskningsprosjektet "Ungdommens utearealer" Formål: Kartlegging av fysisk aktivitet hos ungdom Deltakere: UMB (landskapsarkitektur og geomatikk) og HiT Forsøk: Aktivitetsmåling av ungdom i Fredrikstad 9.-klasse, Begby og Gudeberg skole (81 elever totalt) Formiddagsregistreringer ("storefri") og ettermiddagsregistreringer (skoleslutt til kveld) Overvåking av sted (GPS) og hjertefrekvens (pulsbelte) Garmin ForeRunner 305 Registreringer omtrent hvert 7. sekund ("smart recording") punktregistreringer posisjon (rom-tid) hjertefrekvens

4 "Digitalt barnetråkk" - Digital registrering av barns bevegelser Norsk Form har utviklet et digitalt verktøy hvor barn og unge lager kart som beskriver skoleveier, lekeområder, utrygge arealer og fremtidsønsker. I følge Plan- og bygningsloven, har kommunene et særskilt ansvar for å sørge for medvirkning fra de yngste. Barnetråkk imøtekommer dette kravet og reflekterer barn og unges erfaringer og meninger.

5 Data «Trajectories» - spor For hvert objekt et sett med punkt i rom-tid Kjenner ikke objektenes nøyaktige bevegelsesmønster Sampling Hvert 7. sekund (avhengig av aktivitet) Ukjent posisjonsnøyaktighet Fra god (noen få meter) til dårlig (>100 meter)

6 Ønske om å identifisere aktivitetsrelaterte traséer og områder Identifisere "ruter" som ungdommen benytter Bevegelse (linjegeometri) monoton rimelig jevn progresjon (kun korte stopp) ikke bilkjøring Bruk av GPS/puls-data Håndtering av "støy" Unøyaktige posisjonsregistreringer

7 Bevegelsesmønstre Oppdeling av sporene ut fra typen bevegelse Klassifisering (Mål)rettet bevegelse Bil, buss, tog Ridning Sykling, løping, gåing "Tilfeldig" bevegelse Lek, ballspill, utforsking Ro (i 2D romlig forstand) Hvile, lekser, trampolinehopping,...

8 Ro Ro: Svært lav hastighet v= d p 1, p 2 t Varierende posisjonsnøyaktighet for p 1 og p 2 er et problem GPS - multipath (bygninger, fjellsider) GPS - for få satellitter ("skygge" - objekter som sperrer) GPS - svake signaler (i tett vegetasjon, inne i bygninger) Krevende å identifisere ro innendørs nær bygninger i kuppert terreng i tett vegetasjon

9 Rettet og tilfeldig bevegelse - mål Retningsendringer Brudd på monotonisitet (retningsendring over 90 ) Punkt til punkt (andel snupunkt) Seksjon (relativt til hovedretning) Avvik fra hovedretning Med og uten vekting (avstand eller tid) Avstand Forhold mellom direkte avstand og akkumulert avstand Fraktaldimensjon

10 Segmentering og generalisering Segmentering Segmenter av lengde n Generalisering - varianter Sampling: Flere nivåer Alle punkt Hvert nte punkt Hvert n 2 te punkt... Glatting: Sliding window m/ varierende vindustørrelse n n 2...

11 Forsøk med mål for monotonisitet ([0..1]) Kun avstand: Vinkelmål (α er vinkel relativt til hovedretning): Vektet: Vendepunkt (>90 ):

12 Eksempeldata brukt i eksperimentene Fredrikstad, ungdom Orienteringsløp

13 Noen resultater - ungdom Flere mål samlet Avstand: fiolett (distance), Retning: blå (angle), Vendinger: grønn (turns), Hvile: cyan (rest), Hastighet: rød (speed) De to mest detaljerte nivåene Nivå 0 Nivå 1

14 Noen resultater - o-løp Nivå 0 Nivå 1

15 "Sliding window" - flere nivå (ungdom) Avstand Retning/tid Vendinger

16 "Sliding window" - flere nivå (o-løp) Avstand Retning/tid Vendinger

17 Korrelasjon mellom metodene Ungdom Ma - angle Mas - angle/dist Mat - angle/time Md - distance Mm - turns O-løper

18 Implementasjon Postgresql relasjonsdatabasesystem PostGIS for geografiske data Python-script mot databasen Gnuplot R