基于时空关联动态图谱的场馆功能诊断方法与流程

本发明属于数据处理与智能分析，具体涉及一种基于时空关联动态图谱的场馆功能诊断方法。

背景技术：

1、在场馆功能配置与空间布局的诊断评估中，传统方法通常依赖静态的功能分区规划和有限次数的问卷调查，难以反映场馆实际运营过程中用户行为与物理空间之间的动态耦合关系。现有技术往往将功能需求分析、空间可达性评估和设施利用效率计算相互割裂，缺乏对用户在场馆内连续移动行为序列的系统性采集与分析，导致功能点之间的关联强度无法基于真实行为数据进行量化，进而使得功能配置是否冗余或不足难以获得客观判断。

2、同时，现有方案在确定各功能点的需求属性时，多采用单一的问卷评分或简单的客流量统计，未能充分利用用户交互行为数据与感知评价数据中的多源信息，致使需求类别判定结果受限于样本偏差或数据稀疏性，难以稳定支撑后续的诊断计算。由于缺乏对功能点之间空间可达性约束的有效建模，许多评估方法将功能点视为相互独立的单元，忽略了建筑物理结构（如墙体、隔断、通道距离）对用户实际移动路径的制约，由此得出的功能关联度往往偏离真实使用场景。

3、此外，已有技术对于功能冗余和缺口的识别，通常基于固定的阈值或经验规则，无法根据场馆运营时段、客流密度变化以及用户需求演进而动态调整，诊断结果时效性差，难以及时反映场馆功能状态的变化趋势。在场馆功能布局调整决策中，现有方法多依赖人工经验制定改造方案，缺少以最小化改造成本和最大化需求匹配为目标的定量优化手段，且改造策略的生成往往不受到实际空间面积和工程预算等约束条件的有效制约，导致优化方案可行性不足。上述问题的存在，使得场馆管理者难以科学、高效地诊断现有功能配置的健康状况，也无法为布局调整提供可靠的数据支撑和策略指导。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于时空关联动态图谱的场馆功能诊断方法，其能够融合用户交互行为、感知评价与物理布局等多源数据，构建并动态更新反映空间-行为耦合关系的时空关联动态图谱，量化评估各功能点的冗余与缺口程度，并通过多目标优化在空间面积和工程预算约束下自动生成布局调整策略，实现场馆功能配置的精准诊断与科学优化。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于时空关联动态图谱的场馆功能诊断方法，包括：

3、s1、获取目标场馆内多个功能点的用户交互行为数据、用户感知评价数据以及所述目标场馆的物理布局数据；

4、s2、将所述用户交互行为数据输入预训练的需求分类模型，得到各功能点的客观需求类别，并结合所述用户感知评价数据确定的类别，通过置信度加权融合生成各功能点的混合需求类别；

5、s3、基于用户在场馆内移动过程中产生的连续行为序列数据，挖掘功能点间的转移概率，并结合所述物理布局数据对功能点间的可达性约束，构建反映场馆空间-行为耦合关系的时空关联动态图谱，并依据时间衰减函数对时空关联动态图谱中表征功能点间关联强度的边权重进行动态更新；

6、s4、基于所述混合需求类别和动态更新的时空关联动态图谱，量化计算各功能点的功能冗余指数和功能缺口指数，其中，所述功能缺口指数通过计算目标功能点的兴奋型需求隶属度与其在所述时空关联动态图谱中关联互补功能的完备度之间的差值来确定，所述关联互补功能的完备度基于功能点在场馆空间中的空间耦合度和功能关联度联合确定；

7、s5、以最大化场馆内用户需求-功能匹配度和最小化物理空间改造成本为优化目标，在场馆可改造空间面积约束和工程预算约束下，利用多目标优化算法搜索功能点布局调整的优化策略参数集，并输出所述优化策略参数集。

8、优选的是，步骤s1中，获取用户感知评价数据，具体为：

9、在场馆各功能点出入口处部署的交互式触控终端上，采集用户在离场前对当前功能点的多维感知评分数据，所述多维感知评分至少包括功能重要性维度和使用体验维度，各维度采用李克特量表形式采集量化分值；

10、以及，采集所述交互式触控终端上用户输入的文本评论数据，利用部署在场馆本地服务器的情感分析模型对所述文本评论数据进行实时情感极性提取，将提取出的情感倾向值与所述多维感知评分数据进行时间戳对齐后，作为该功能点用户感知评价数据的补充量化项。

11、优选的是，步骤s2中，通过置信度加权融合生成各功能点的混合需求类别，具体为：

12、获取所述需求分类模型输出的客观需求类别所对应的第一概率分布，以及基于所述用户感知评价数据映射得到的第二概率分布；

13、根据各功能点的用户交互行为数据在预设诊断周期内的总采样次数计算第一时间覆盖度，根据各功能点的用户感知评价数据的有效问卷回收数量与总发放数量之比计算第二采样完整度，并根据场馆各功能点的日均客流密度对所述第一时间覆盖度进行加权修正；

14、将修正后的第一时间覆盖度和第二采样完整度作为两个原始权重，首先将两者相加得到一个总权重值，然后用每个原始权重除以该总权重值，得到两个归一化后的最终权重；若两者相加为零，则直接赋予两者相等的默认权重；以归一化后的最终权重作为加权系数，对所述第一概率分布和所述第二概率分布进行线性加权组合，得到各功能点归属于不同需求类别的融合概率分布，并取最大概率对应的类别作为所述混合需求类别。

15、优选的是，步骤s3中，所述挖掘功能点间的转移概率，具体为：

16、获取用户在预设时间窗口内、通过场馆内部署的蓝牙定位基站或射频识别读卡器采集的连续空间位置序列，将连续空间位置序列中用户依次访问的多个功能点按时间排序构建连续交互序列，将每个功能点作为节点，统计用户从一个功能点转移至另一个功能点的有向转移频次，并以该有向转移频次作为有向边的初始权重；

17、对于交互序列中因场馆内定位信号遮挡或读卡器盲区导致的数据空洞，采用部署在场馆边缘计算节点的基于时空图卷积网络的填补模型进行数据补全，所述填补模型由堆叠的图卷积层和时间卷积层构成，其中所述图卷积层利用功能点间基于所述场馆物理布局数据构建的邻接矩阵捕捉空间依赖关系，所述时间卷积层采用门控线性单元捕捉用户在场馆内活动序列的长程时间依赖关系，以功能点间的物理通道邻近距离和历史上同时段场馆客流转移模式作为先验约束对补全结果进行正则化。

18、优选的是，所述结合所述物理布局数据对功能点间的可达性约束，具体为：

19、所述物理布局数据包括场馆的建筑信息模型数据，从所述建筑信息模型中提取各功能点的三维空间坐标，并解析墙体、隔断、立柱、扶梯和消防通道的建筑构件空间坐标信息，构建标注有可通行区域和不可通行区域的二维网格地图；

20、利用a*路径搜索算法在所述二维网格地图上，以功能点的三维空间坐标作为起止节点，计算场馆内任意两个功能点之间的最短物理可达路径和对应的实际行走距离，其中，路径搜索过程中的代价函数包含路径长度代价和途经人流密度代价的加权和；

21、将不存在任何物理可达路径的两个功能点之间的有向边从时空关联动态图谱中直接剪除，并将实际行走距离超出预设舒适步行阈值的边权重乘以按距离分段设定的衰减系数，其中所述舒适步行阈值根据场馆类型和场馆内平均功能区间距动态设定。

22、优选的是，步骤s3中，所述依据时间衰减函数对时空关联动态图谱中表征功能点间关联强度的边权重进行动态更新，具体为：

23、所述时间衰减函数采用非对称指数衰减模型，其衰减速率参数根据场馆运营的时段类型动态切换，所述时段类型包括场馆开馆前准备时段、正常运营时段和闭馆前清场时段；

24、在正常运营时段内进一步按场馆实时客流密度将运营时段划分为高峰子时段和平峰子时段，在高峰子时段采用第一衰减速率，在平峰子时段采用第二衰减速率，所述第一衰减速率小于所述第二衰减速率；

25、各条有向边的权重值按照其对应转移行为发生的时间戳与当前诊断时刻的时间差，经所述时间衰减函数逐条加权累加后实时刷新。

26、优选的是，步骤s4中，所述功能冗余指数的计算，具体为：

27、以所述混合需求类别为标签，在所述时空关联动态图谱中搜索具有相同混合需求类别且相互之间边权重大于预设冗余阈值的功能点，形成候选冗余子群，其中所述冗余阈值根据场馆内各功能点的平均连接强度和场馆空间密度系数自适应确定；

28、对于所述候选冗余子群内的任一目标功能点，提取其与候选冗余子群内其它所有功能点之间的有向边权重值，构建局部有向邻接矩阵，将所述局部有向邻接矩阵的行向量进行l1归一化处理后，计算归一化后各元素值的算术平均值，再将该算术平均值与所述候选冗余子群的全局聚集系数相乘，得到所述目标功能点的功能冗余指数，所述全局聚集系数反映子群内功能点在场馆空间中的紧密程度。

29、优选的是，步骤s4中，所述关联互补功能的完备度的确定方式，具体为：

30、在所述时空关联动态图谱中，以目标功能点作为起始节点，沿有向边的方向执行广度优先搜索，提取深度为n的有向邻域节点集合，其中n为预设正整数，且n的取值与目标功能点在场馆空间中所属的功能区层级相关联；

31、从所述邻域节点集合中筛选出混合需求类别与所述目标功能点的兴奋型需求具有预设协同互补关系的节点，标记为互补节点，所述预设协同互补关系由场馆功能配置知识库预定义；

32、基于各互补节点与目标功能点在场馆空间中的物理邻近程度以及二者之间的图谱边权重，计算各互补节点的空间-功能联合支撑度，并将所有互补节点的所述联合支撑度进行累加后归一化，得到所述关联互补功能的完备度。

33、优选的是，步骤s5中，所述多目标优化算法为带精英策略的非支配排序遗传算法，其变异操作受所述时空关联动态图谱的约束，具体为：

34、在所述遗传算法的变异算子执行过程中，基于所述时空关联动态图谱计算任意两个功能点之间的功能耦合度，所述功能耦合度等于两个功能点之间相互有向边的权重之和乘以二者在场馆二维网格地图上的物理距离反比；

35、当任意两个功能点之间的所述功能耦合度大于预设耦合阈值时，在变异操作中对这两个功能点的布局调整基因施加协同约束：若其中一个功能点的功能缺口指数高于预设缺口阈值，则另一个与该功能点存在强耦合关系的功能点的删除基因位被锁定为非激活状态以禁止删除；同时，高缺口功能点被允许向其耦合功能点方向移动以改善空间可达性，但反向移动导致两者距离拉大的变异被禁止；对于新增操作，仅当新增候选位置位于高缺口功能点的预设邻域范围内且新增功能类别与其兴奋型需求具有协同互补关系时，该新增变异获得偏好保留。

36、优选的是，步骤s5中，任意两个功能点间的实际行走距离预存为静态空间距离矩阵，并在所述多目标优化算法迭代过程中直接读取，禁止实时调用a*路径搜索算法；所述多目标优化算法输出的优化策略参数集需经数字孪生仿真环境验证，仿真未通过则回退至该算法重新搜索直至收敛；物理改造实施后，仅在季度或半年度周期对所述需求分类模型和所述时空关联动态图谱进行离线更新；两次离线更新之间，仅在线调整时间衰减函数的衰减速率参数，图谱拓扑及所述静态空间距离矩阵保持不变，且迭代中功能耦合度的计算范围限于目标功能点及其邻域排名前k个节点，k为预设正整数且取值介于10至15之间。

37、本发明至少包括以下有益效果：

38、第一、通过构建融合用户交互行为数据、感知评价数据和物理布局数据的统一诊断框架，将功能需求分析、空间可达性评估和行为模式挖掘纳入同一建模体系，有效解决了多源异构数据难以协同利用的问题。在数据采集层面，通过在功能点出入口部署交互式触控终端采集多维感知评分，并结合文本评论情感的实时提取，丰富了感知数据的维度和信息量，避免了事后回忆带来的评分偏差。在需求融合层面，引入基于数据实际采集情况动态计算的置信度加权系数，根据第一时间覆盖度和第二采样完整度自适应调整融合权重，有效抑制了因某一数据源在特定时段或区域采样不足所导致的类别判定波动，提升了混合需求类别输出结果的稳定性和鲁棒性。

39、第二、基于用户连续行为序列挖掘功能点间转移概率，并结合建筑信息模型数据构建标注可通行区域的二维网格地图，利用a*路径搜索算法以路径长度和人流密度加权为代价函数计算最短可达路径，将不可达边直接剪除、超阈值边按距离分段衰减，有效净化了时空关联动态图谱中的无效连接，使时空关联动态图谱的边权重真实反映建筑物理结构约束下的用户实际移动可能性。同时，针对定位信号缺失导致的数据空洞，采用时空图卷积网络进行补全，通过图卷积层捕捉空间依赖关系、时间卷积层利用门控线性单元提取长程时间依赖，并以物理通道邻近距离和历史客流转移模式作为先验约束进行正则化，保障了数据填补的统计一致性。在此基础上，采用非对称指数衰减模型并按运营时段动态切换衰减速率参数，使边权重能够随场馆运营节奏和客流密度变化而自适应刷新，始终保持对当前状态关联强度的准确刻画。

40、第三，以混合需求类别为标签、以根据平均连接强度和空间密度系数自适应确定的冗余阈值为条件筛选候选冗余子群，通过局部有向邻接矩阵行向量的l1归一化平均值与子群全局聚集系数的乘积计算冗余指数，同时度量了目标功能点在候选冗余子群内部的连接强度贡献以及整个子群的空间紧密程度，使冗余判定具备了空间敏感性和自适应性。在功能缺口评估方面，通过广度优先搜索提取有向邻域节点，筛选具有预定义协同互补关系的节点，综合物理邻近程度和图谱边权重计算空间-功能联合支撑度并进行累加归一化，使得完备度评估同时反映了空间可达支撑和功能协同支撑两个维度，对功能缺口指数的计算质量形成了关键保障。

41、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。