1.3非監(jiān)督分類與矩陣分解在研究中的使用

　　分時(shí)人口密度數(shù)據(jù)作為曲線類數(shù)據(jù)，其自身特點(diǎn)非常適合使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行非監(jiān)督分類。筆者將數(shù)據(jù)整理為休息日的24小時(shí)分時(shí)人口數(shù)據(jù)與工作日的24小時(shí)分時(shí)人口數(shù)據(jù)，共48個(gè)時(shí)刻，結(jié)合20種不同類型POI的數(shù)量，對(duì)3層空間尺度的研究單元進(jìn)行k-means聚類分析。

　　為了能夠確定k-means中k的取值，筆者對(duì)每組數(shù)據(jù)均進(jìn)行了silhouette檢驗(yàn)，尋找每組合適的k值，保證在分類過程中，既不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閗值過小而忽略某些特征，也不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閗值過大使得多組分類結(jié)果高度重合的情況。

　　為了對(duì)時(shí)間活動(dòng)的趨勢(shì)規(guī)律和地塊人口活動(dòng)規(guī)模進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分，筆者分別使用了歸一化的48個(gè)時(shí)刻數(shù)據(jù)和未歸一化的數(shù)據(jù)進(jìn)行非監(jiān)督學(xué)習(xí)，使分類結(jié)果更加詳細(xì)。在進(jìn)行48個(gè)時(shí)刻的非監(jiān)督分類同時(shí)，筆者也嘗試了使用非負(fù)矩陣分解（NMF）的方法，將每個(gè)研究單元48個(gè)時(shí)刻中的特征提取出來，在放大特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行非監(jiān)督分類。

　　2研究結(jié)果

　　2.1地塊尺度研究結(jié)果

　　地塊尺度的分類方法是，采用非負(fù)矩陣分解（NMF）的方法先對(duì)歸一化后的48個(gè)變量進(jìn)行降維（降成5維），然后采用k-means聚類的方法對(duì)降維之后的5個(gè)變量進(jìn)行聚類。多次進(jìn)行silhouette檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)k=9時(shí)，分類精度最高。

　　從地塊尺度分類結(jié)果圖可以看出，該方法對(duì)商務(wù)辦公、商業(yè)商務(wù)混合、商業(yè)識(shí)別度最高，對(duì)游憩—公園、居住主導(dǎo)、商住混合—居住為主等功能的地塊也有較好的識(shí)別度，而混合—居住主導(dǎo)及其他兩類混合類則無法準(zhǔn)確判斷，實(shí)際上這3類在五環(huán)內(nèi)的地塊中所占比例非常小，可以說，總體上基于地塊尺度的地塊分類方法具有較高的精度。

地塊尺度分類結(jié)果

　　除對(duì)典型的功能區(qū)有較高的識(shí)別度之外，該分類對(duì)非典型功能區(qū)中精細(xì)地塊也能有較好的識(shí)別。以奧林匹克森林公園所在區(qū)域?yàn)槔@塊區(qū)域包括了居住、商業(yè)、辦公、游憩公園等多種類型。

　　地塊1經(jīng)過機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別出的結(jié)果是游憩公園類型，所表現(xiàn)的曲線特征為周末人多、平時(shí)人少、高峰在下午14—17點(diǎn)，與人們游憩娛樂的行為習(xí)慣一致，進(jìn)一步對(duì)比百度地圖的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該地塊為奧林匹克森林公園南園所在地，為綠地類型用地。

　　地塊2經(jīng)過機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別出的結(jié)果是商務(wù)主導(dǎo)用地，曲線特征為明顯的周末幾乎無人、平時(shí)人多、10—18點(diǎn)長(zhǎng)高峰的特征，與人們工作的行為習(xí)慣一致，而在百度地圖中顯示該地塊為京東總部未搬遷之前的辦公所在地，為商務(wù)辦公用地類型。

　　地塊3識(shí)別的結(jié)果是商業(yè)主導(dǎo)的用地類型，曲線表現(xiàn)為周末、平時(shí)略突出的雙高峰特征，由于該購物中心為片區(qū)級(jí)購物中心，主要服務(wù)周邊居住、辦公的人群，因此商業(yè)特征相較商業(yè)中心不太明顯，但仍表現(xiàn)為商業(yè)主導(dǎo)的特征，而百度地圖上顯示該地塊為漂亮陽光廣場(chǎng)，為商業(yè)服務(wù)業(yè)用地類型。曲線以及地圖實(shí)景均驗(yàn)證了本部分所用分類方法在精細(xì)地塊尺度上具有較高的識(shí)別度。

　　奧林匹克森林公園區(qū)域地塊識(shí)別功能、對(duì)應(yīng)曲線、實(shí)際功能