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如何在地图上寻找最密集点的位置?

  最近我在工作中遇到了一个小的需求点,大概是需要在地图上展示出一堆点中的点密度最密集的位置。最开始没想到好的方法,就使用了一个非常简单的策略——所有点的坐标求平均值,这个方法大部分的时候好用,因为大部分城市所有点位基本上都是围绕某个中心点向四周发散的。但我们实际在线上使用的时候,遇到了两个特殊的case。

  首先就是当点位分布呈现出异形,比如哑铃型数据分布在两头,你们求平均值的方法就会找到中间数据密度最稀疏的地方,就比如我们在成都的数据上遇到的一样,下图中的红色点位就是按平均值求出来的中心点。
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  另外一种异常case就是数据呈现圆周分布的时候,比如北京的数据,北京的中心是故宫,我们不可能会有点位,如果直接求平均值的话,计算出来的中心点就在故宫附近,这里的数据反而是最稀疏的,如下图所示。
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  后来查询资料,了解到核密度这一方法可以解决我们所遇到的问题,经过实验后发现效果还不错,所以在这里分享给大家。 核密度的思路也很简单,就是遍历所有的点位,计算其他点到当前点的核密度总值,然后找出平均密度最大的点。举个简单例子,给定一个点,如果其他某个点距这个点距离近,密度值就高,反之就远,这个点到其他所有点的密度和求平均就是这个点最终的密度值,这里我们可以直接选用距离的倒数来当成核函数,不过这个核函数是线性的,最终结果和我求平均值差异不大。

  优化下思路,如果某个点的距离越远,是不是其带来的密度值应该越小? 前人也是这么想的,于是就有了很多非线性核函数,而我最终使用了高斯核,调整好核函数的带宽后,其他点带来的密度值也会随着距离,以正态分布的方式衰减如下图,举例越远纵轴的坐标值越低,图中的sigma就是我们核函数的里的带宽。
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  接下来看下计算过程和效果,由于我们是Java系统,我的最终实现是用了java调用了simle包,整体代码如下:

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