基于大數據分析的客流走廊判別方法研究

王嘯君

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200125）

0 引言

城市居民出行調查和公交客流調查是開展公交類交通規劃的基礎，隨著新型公交方式的出現以及軌道交通的普及，亟需準確判斷一個城市的主要和次要客流走廊。因此，必須開展居民出行調查和公交客流調查，解析城市客流主通道。目前，居民出行特征調查主要采用人工問卷調查為主，調查工作開展艱難。傳統的調查存在如下缺陷：一是調查時間長；二是數據處理、錄入工作量大；三是數據精度不高，在數據收集、數據錄入過程，都可能導致數據精度的折損；四是后續分析缺乏靈活性；五是數據的可靠性不足，出行數據多為受訪者的回憶，無法準確獲取居民一天的出行軌跡[4]。相比之下，基于手機信令的交通調查優勢明顯：抽樣率高，樣本量大，通常其抽樣率能達到80%以上；調查的對象豐富，可以獲取全體活動人員的數據；調查范圍廣，能夠獲得廣域、大范圍的人員出行統計特征信息；分析靈活，可結合實際分析需求，不斷調整交通小區、查核線以及調查的日期；反映動態特征，由于收集數據的實時性，人員出行特征調查的分析周期更短，數據粒度也將顯著小于傳統調查方法，可獲得每日出行特征數據，甚至隨著技術水平的成熟，還能實現實時的出行特征數據展示；調查成本低。因此，將兩種調查方式結合，一是可以減少傳統調查的工作量，二是通過兩種調查方式的結果比較和核對，得到的調查成果也更為準確。

本文以湖北省黃石市為列，在軌道交通線網規劃階段，將兩種調查方式結合，進行公交客流調查和居民出行調查。并且，將兩種調查結果相校準，判斷出黃石市的公交客流主要走廊，為規劃階段做好前期鋪墊工作。

1 常規公交調查成果

根據當地部門提供的依據以及常規公交調查結果，黃石市共有公交線路43條，總長為479.2 km。城區居民日平均出行次數為2.78次，全市居民全日出行總量為208萬人次。全市公交線網長度214 km，公交分擔率24%，全市居民公交出行總量為49萬人次/d。年客流量最大的3條公交線路為3路、9路、12路，1路，年客流量在900萬人次以上，占所有線路總客流的29%。其次為5路、8路、14路、16路、2路、13路、20路、6路、11路、8路，年客流量在500～900萬人次之間，其余線路客流量較小。從大客流的公交線路走向可以看出，公交客流主要分布在黃石港、勝陽港、團城山3個組團之間的聯系上?，F狀黃石大道、湖濱大道、沿湖路、杭州東路、杭州西路、武漢路、頤陽路是主要的公交走廊。圖1為黃石市區現狀公交客流量示意圖。

2 手機信令數據分析

手機信令的產生原理是由于移動通信網絡的覆蓋特性及其需提供給移動用戶連續服務的功能，移動用戶的手機終端會和移動通信網絡主動或被動地、定期或不定期地保持著聯系，相應地移動通信網絡將這些聯系識別成一系列的控制指令。手機信令數據的提取主要是從移動通信系統中獲取手機的切換基站與切換時間戳。每次發生手機跨區切換時，會將相關數據傳至基站系統（BSC），同時上報移動業務交換中心（MSC）。通過監測A接口的信令，對信令進行解析，可獲得手機發生切換的數據[1]。

圖 1黃石市區現狀公交客流量示意圖

分析獲取的手機信令主要通過在移動機房內部，通過遠程登錄客戶端，從其數據庫服務器與數據分析服務器讀取相應的數據，對提取的數據通過自主開發C程序，在Oracle 11g Server中進行數據庫的搭建，基于Arcgis等地理信息系統分析軟件，實現空間數據庫的建立及分析。手機信令數據采集由信令采集層和解析層實現，具體的采集流程如圖2所示。

圖2 數據采集示意圖

2.1 居住地和工作地識別

本次研究的范圍主要集中在黃石市城區，結合相關行政區劃，同時考慮交通節點的分布，以社區為基本單位，同時兼顧黃石市自然條件及現狀道路網絡，最終在調查區域內劃分29個交通大區，254個交通小區。

根據傳統調查的相關經驗，結合獲取的手機信令數據相關特征，在對黃石市進行職住平衡分析時，針對白天工作時間、晚上居家時間、持續時間等概念進行詳細界定（見表1）。其中，確定白天工作時間為9:00-18:00，晚上居家時間為19:00至次日早上8:00。針對用戶居住地域工作地的識別，本次分析主要從在某一地點的持續時間以及一個月中在該點滿足持續時間要求的天數所占比例，以進行確定。本文分析，將持續時間共劃分為2 h、3 h、4 h、5 h以及6 h五個等級，其中2 h是指用戶在同一地點所處的時間超過2 h，其他等級的概念以此類推。另外，針對滿足條件的天數所占比例，又劃分為40%、50%、60%、70%、80%共五級，其中40%是指一個月中滿足持續時間需求的天數占全月總天數的百分比。另外，當數據出現用戶在某一地點持續時間超過12 h時，需對該數據進行剔除。

表1 職住分析相關參數定義

根據以上定義，對不同持續時間與滿足條件天數比例的情況下，分別分析兩者的擬合系數R2變化，分別統計其識別到的居住人口量、到崗人口量、有居住地又有工作地的人口量占實際常住人口的比例，結合相關的敏感性分析，可以看出參數的變化對可識別的有效采樣用戶數量有一定程度的影響。綜合考慮，本次研究取持續時間2 h，滿足條件天數比例60%作為判斷居住地與工作地的識別參數[3]。

2.2 居民出行分析

從出行OD的空間分布上，可以定量測算城市組團之間的聯系。黃石市的空間結構為：以黃石港組團、勝陽港組團、團城山組團、磁湖南組團為核心形成主中心，以大冶組團和金湖組團為核心形成次中心，且主中心與次中心的聯系較弱，現狀相對獨立[2]。

表2 高峰小時出行OD表人次

在對黃石市域范圍內的出行OD空間分布后，本小節將聚焦主城區的4個核心組團，它們依次是黃石港、團城山、勝陽港、磁湖南?？梢钥闯觯撓底顝姷氖屈S石港與勝陽港，高峰小時雙向出行總量為17 935人次。其次是勝陽港與團城山之間聯系，高峰小時雙向出行總量為9 266人次。再其次是勝陽港與磁湖南。在這4個核心組團中，勝陽港無疑是中心，對其余3個組團均有明顯的吸引力。圖3為基于交通大區的出行OD分布圖。

3 客流走廊判斷分析

3.1 兩種方式結論對比

根據常規公交調查數據結果，公交客流主要分布在黃石港、勝陽港、團城山3個組團之間的聯系上?，F狀黃石大道、湖濱大道、沿湖路、杭州東路、杭州西路、武漢路、頤陽路是主要的公交走廊。根據手機信令數據分析結果，黃石市聯系最強的是黃石港與勝陽港，其次是勝陽港與團城山之間聯系，再其次是勝陽港與磁湖南。兩鐘分析結果結論相對一致。

3.2 客運走廊判斷

根據黃石市中心城城區道路網絡，黃石港和勝陽港之間的主要道路是黃石大道，勝陽港和團城山之間的主要道路是杭州路，勝陽港和慈湖南之間的主要道路是頤陽路。整個城市現狀以常規公交作為公交出行的主要方式，常規公交主要敷設在主要道路上，由此可以判斷出，現狀黃石市最主要的客流走廊為以上道路。

4 結語

本次客流走廊的判斷采用傳統方式和大數據分析兩種方式相結合，可以避免由于傳統方式的抽樣率較低導致的調查結果誤差較大，并且大大降低了傳統方式調查的工作量。同時，也可以判斷手機信號數據的可靠性，以及對手機信號數據處理、清洗、篩選的參數取值進行校核。采用多種交通研究方式，可以確保在前期規劃階段對現狀交通需求和交通走廊判斷更加準確，為后續的公交規劃、軌道交通規劃打下堅實的基礎。

基于兩種不同方式，也可以使用歷年的交通大調查數據和手機信令數據擬合，在若干年后，對手機信令數據再次分析。如兩者結論出入較大，可以考慮采用常規調查手段對誤差較大的方面進行補充調查。

[1]倪玲霖，張帥超，陳喜群.基于手機信令數據的居民出行空間效應[J].浙江大學學報,2017，51（5）：888-895.

[2]唐語灝.基于手機信令大數據獲取城市居民OD特征的新方法[J].信息通信,2016(2):267-269.

[3]賈會林.,楊勇.基于手機信令的人口出行分布調查[J].現代電信科技,2013(9):35-44.

[4]冉斌.手機數據在交通調查和交通規劃中的應用[J].城市交通,2013(1):72-74.