giao thông[14,16]
Thực hiện mô hình trực quan hóa dữ liệu trạng thái giao thông trình bày tại mục 2.2.3, để xây dựng trực quan hóa tình trạng giao thông trên các tuyến đường cụ thể, luận văn đề xuất kỹ thuật sử dụng kết hợp thông tin về tình trạng giao thông của từng tuyến đường và đặc trưng địa lý của từng tuyến đường.
Đầu vào của bước này bao gồm thông tin địa lý của tuyến đường và giá trị trạng thái giao thông của nó tại những thời điểm xác định.
Tại mỗi tuyến đường giao thông ta có các điểm đặc trưng cố định. Tùy theo tình trạng giao thông nhận được, ta sẽ tiến hành bổ sung thêm các điểm khác nằm trên tuyến đường đó đồng thời thể hiện tình trạng giao thông trên tuyến đường đó bằng màu sắc của các điểm. Để biểu diễn những điểm này luận văn đề xuất sử dụng bản đồ Heatmaps với cách pha màu là màu đỏ cho giá trị lớn nhất và màu xanh cho giá trị nhỏ nhất.
Như vậy, tình trạng giao thông trên các tuyến đường được thể hiện trực quan trên bản đồ bao gồm:
- Thể hiện bằng màu sắc ứng với giá trị trạng thái giao thông của các điểm đại diện trên tuyến đường.
Đặc điểm tính chất, kỹ thuật và phương pháp sử dụng bản đồ Heatmap biểu diễn trực quan hóa sẽ được trình bày kỹ hơn ở các phần sau. Dưới đây giới thiệu Thuật toán tạo heatmap để trực quan hóa những điểm khác biệt theo phương pháp mật độ nhân:
Ví dụ đối với dữ liệu đầu vào như sau:
x y cat 0.8 8.1 B 1.1 8.9 A 1.6 7.7 C 2.2 8.2 D 7.5 0.9 A 7.5 1.2 A 8.1 1.5 A 8.7 0.3 A 1.9 2.1 B 4.5 7.0 C 3.8 4.0 D 6.6 4.8 A 6.2 2.4 B 2.2 9.1 B 1.7 4.7 C 7.5 7.3 D 9.2 1.2 A
Hình 2.5 Kết quả hiển thị các điểm trên bản đồ
Ở góc phía trên, bên trái là vùng mà dữ liệu có sự khác biệt rất lớn trong khi phía dưới bên phải tập trung nhiều điểm nhưng không có sự khác biệt. Có 2 cách trực quan hóa sự khác biệt có thể sử dụng heatmap truyền thống hoặc tính toán số mức hiển thị ở mỗi vùng. Như những hình 2.6 thể hiện thì những phương pháp này có giới hạn sử dụng khi heatmap hiển thị sự tập trung nhất trong vùng phía dưới bên phải trong khi phương pháp “đóng hộp” có vẻ chỉ đúng nếu chỉ có 1 mức (thể hiện ở chỗ tăng kích thước vùng đóng hộp thì kết quả dẫn đến không thể phân biệt được).
Hình 2.6 Kết quả vẽ theo phương pháp “đóng hộp”
Một phương thức khác để cải tiến thuật toán heatmap truyền thống là tính số điểm có mức khác nhau trong bán kính xác định và sử dụng số tính được như trọng số của điểm khi sinh ra heatmap. Tuy nhiên, nó có thể dẫn đến một kết quả không mong muốn khác là sự tăng cường lẫn nhau sẽ dẫn đến kết quả chênh lệch quá mức. Như vậy, những điểm gần nhau có cùng mức sẽ tiếp tục thể hiện sự tập trung cao không như những khu vực như nhau.
Phương pháp mật độ nhân có lẽ tốt hơn nhưng tốn kém tài nguyên tính toán hơn có thể được mô tả như sau:
1. Tính toán số mức của tập dữ liệu 2. Với mỗi pixel ở hình ảnh đầu ra:
Với mỗi mức:
o Tính toán khoảng cách gần nhất đến điểm đại diện (r)[giới hạn các bán kính có ảnh hưởng nhỏ]
o Đặt trọng số 1/r2
Tính toán heatmap cho mỗi mức thực hiện theo công thức sau:
((heatmap_A@1 >= 1) + (heatmap_A@1 < 1) * heatmap_A@1) + ((heatmap_B@1 >= 1) + (heatmap_B@1 < 1) * heatmap_B@1) + ((heatmap_C@1 >= 1) + (heatmap_C@1 < 1) * heatmap_C@1) + ((heatmap_D@1 >= 1) + (heatmap_D@1 < 1) * heatmap_D@1)
Hình 2.7 Kết quả vẽ theo phương pháp mật độ nhân