空中交通管理中的拓扑数据分析：大型航班数据集的形状
代数拓扑
2025-02-18 v3
摘要
分析飞行轨迹数据集存在挑战，因为各因素间相互关联错综复杂且数据具有高维性。拓扑数据分析（TDA）是一种分析大数据集的方法，侧重于这些数据集作为某度量空间中点云时所具有的拓扑特征。诸如TDA所提供的技术适用于处理高维性和复杂互连。本文介绍TDA及其工具与方法，作为从ATM数据中提取有意义洞察的途径。我们的焦点在于运用TDA提取与机场相关的有价值信息。具体而言，通过利用持久性景观（一种强有力的TDA工具），我们为每个机场生成足迹。这些足迹通过在特定时间段内取平均获得，基于轨迹偏差与延误。我们将此方法应用于2018年夏季西班牙机场集合。值得注意的是，我们的结果与既有的西班牙机场分类一致，并提出了引人深思的待探索问题。该分析作为概念验证，展示了TDA在ATM领域的潜在应用。尽管先前工作已概述了TDA在航空中的普遍适用性，本文标志着TDA首次对大量ATM数据的全面应用。最后，我们给出结论与应对ATM领域未来挑战的指南。
引用
@article{arxiv.2304.08906,
title = {Topological Data Analysis in Air Traffic Management: the shape of big flight data sets},
author = {Manuel Cuerno and Luis Guijarro and Rosa María Arnaldo Valdés and Fernando Gómez Comendador},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.08906},
year = {2025}
}
备注
36 pages. Accepted for publication in PLOS ONE