基于大数据分析的客流走廊判别方法研究

王啸君

（上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200125）

0 引言

城市居民出行调查和公交客流调查是开展公交类交通规划的基础，随着新型公交方式的出现以及轨道交通的普及，亟需准确判断一个城市的主要和次要客流走廊。因此，必须开展居民出行调查和公交客流调查，解析城市客流主通道。目前，居民出行特征调查主要采用人工问卷调查为主，调查工作开展艰难。传统的调查存在如下缺陷：一是调查时间长；二是数据处理、录入工作量大；三是数据精度不高，在数据收集、数据录入过程，都可能导致数据精度的折损；四是后续分析缺乏灵活性；五是数据的可靠性不足，出行数据多为受访者的回忆，无法准确获取居民一天的出行轨迹[4]。相比之下，基于手机信令的交通调查优势明显：抽样率高，样本量大，通常其抽样率能达到80%以上；调查的对象丰富，可以获取全体活动人员的数据；调查范围广，能够获得广域、大范围的人员出行统计特征信息；分析灵活，可结合实际分析需求，不断调整交通小区、查核线以及调查的日期；反映动态特征，由于收集数据的实时性，人员出行特征调查的分析周期更短，数据粒度也将显著小于传统调查方法，可获得每日出行特征数据，甚至随着技术水平的成熟，还能实现实时的出行特征数据展示；调查成本低。因此，将两种调查方式结合，一是可以减少传统调查的工作量，二是通过两种调查方式的结果比较和核对，得到的调查成果也更为准确。

本文以湖北省黄石市为列，在轨道交通线网规划阶段，将两种调查方式结合，进行公交客流调查和居民出行调查。并且，将两种调查结果相校准，判断出黄石市的公交客流主要走廊，为规划阶段做好前期铺垫工作。

1 常规公交调查成果

根据当地部门提供的依据以及常规公交调查结果，黄石市共有公交线路43条，总长为479.2 km。城区居民日平均出行次数为2.78次，全市居民全日出行总量为208万人次。全市公交线网长度214 km，公交分担率24%，全市居民公交出行总量为49万人次/d。年客流量最大的3条公交线路为3路、9路、12路，1路，年客流量在900万人次以上，占所有线路总客流的29%。其次为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500～900万人次之间，其余线路客流量较小。从大客流的公交线路走向可以看出，公交客流主要分布在黄石港、胜阳港、团城山3个组团之间的联系上。现状黄石大道、湖滨大道、沿湖路、杭州东路、杭州西路、武汉路、颐阳路是主要的公交走廊。图1为黄石市区现状公交客流量示意图。

2 手机信令数据分析

手机信令的产生原理是由于移动通信网络的覆盖特性及其需提供给移动用户连续服务的功能，移动用户的手机终端会和移动通信网络主动或被动地、定期或不定期地保持着联系，相应地移动通信网络将这些联系识别成一系列的控制指令。手机信令数据的提取主要是从移动通信系统中获取手机的切换基站与切换时间戳。每次发生手机跨区切换时，会将相关数据传至基站系统（BSC），同时上报移动业务交换中心（MSC）。通过监测A接口的信令，对信令进行解析，可获得手机发生切换的数据[1]。

图 1黄石市区现状公交客流量示意图

分析获取的手机信令主要通过在移动机房内部，通过远程登录客户端，从其数据库服务器与数据分析服务器读取相应的数据，对提取的数据通过自主开发C程序，在Oracle 11g Server中进行数据库的搭建，基于Arcgis等地理信息系统分析软件，实现空间数据库的建立及分析。手机信令数据采集由信令采集层和解析层实现，具体的采集流程如图2所示。

图2 数据采集示意图

2.1 居住地和工作地识别

本次研究的范围主要集中在黄石市城区，结合相关行政区划，同时考虑交通节点的分布，以社区为基本单位，同时兼顾黄石市自然条件及现状道路网络，最终在调查区域内划分29个交通大区，254个交通小区。

根据传统调查的相关经验，结合获取的手机信令数据相关特征，在对黄石市进行职住平衡分析时，针对白天工作时间、晚上居家时间、持续时间等概念进行详细界定（见表1）。其中，确定白天工作时间为9:00-18:00，晚上居家时间为19:00至次日早上8:00。针对用户居住地域工作地的识别，本次分析主要从在某一地点的持续时间以及一个月中在该点满足持续时间要求的天数所占比例，以进行确定。本文分析，将持续时间共划分为2 h、3 h、4 h、5 h以及6 h五个等级，其中2 h是指用户在同一地点所处的时间超过2 h，其他等级的概念以此类推。另外，针对满足条件的天数所占比例，又划分为40%、50%、60%、70%、80%共五级，其中40%是指一个月中满足持续时间需求的天数占全月总天数的百分比。另外，当数据出现用户在某一地点持续时间超过12 h时，需对该数据进行剔除。

表1 职住分析相关参数定义

根据以上定义，对不同持续时间与满足条件天数比例的情况下，分别分析两者的拟合系数R2变化，分别统计其识别到的居住人口量、到岗人口量、有居住地又有工作地的人口量占实际常住人口的比例，结合相关的敏感性分析，可以看出参数的变化对可识别的有效采样用户数量有一定程度的影响。综合考虑，本次研究取持续时间2 h，满足条件天数比例60%作为判断居住地与工作地的识别参数[3]。

2.2 居民出行分析

从出行OD的空间分布上，可以定量测算城市组团之间的联系。黄石市的空间结构为：以黄石港组团、胜阳港组团、团城山组团、磁湖南组团为核心形成主中心，以大冶组团和金湖组团为核心形成次中心，且主中心与次中心的联系较弱，现状相对独立[2]。

表2 高峰小时出行OD表人次

在对黄石市域范围内的出行OD空间分布后，本小节将聚焦主城区的4个核心组团，它们依次是黄石港、团城山、胜阳港、磁湖南。可以看出，联系最强的是黄石港与胜阳港，高峰小时双向出行总量为17 935人次。其次是胜阳港与团城山之间联系，高峰小时双向出行总量为9 266人次。再其次是胜阳港与磁湖南。在这4个核心组团中，胜阳港无疑是中心，对其余3个组团均有明显的吸引力。图3为基于交通大区的出行OD分布图。

3 客流走廊判断分析

3.1 两种方式结论对比

根据常规公交调查数据结果，公交客流主要分布在黄石港、胜阳港、团城山3个组团之间的联系上。现状黄石大道、湖滨大道、沿湖路、杭州东路、杭州西路、武汉路、颐阳路是主要的公交走廊。根据手机信令数据分析结果，黄石市联系最强的是黄石港与胜阳港，其次是胜阳港与团城山之间联系，再其次是胜阳港与磁湖南。两钟分析结果结论相对一致。

3.2 客运走廊判断

根据黄石市中心城城区道路网络，黄石港和胜阳港之间的主要道路是黄石大道，胜阳港和团城山之间的主要道路是杭州路，胜阳港和慈湖南之间的主要道路是颐阳路。整个城市现状以常规公交作为公交出行的主要方式，常规公交主要敷设在主要道路上，由此可以判断出，现状黄石市最主要的客流走廊为以上道路。

4 结语

本次客流走廊的判断采用传统方式和大数据分析两种方式相结合，可以避免由于传统方式的抽样率较低导致的调查结果误差较大，并且大大降低了传统方式调查的工作量。同时，也可以判断手机信号数据的可靠性，以及对手机信号数据处理、清洗、筛选的参数取值进行校核。采用多种交通研究方式，可以确保在前期规划阶段对现状交通需求和交通走廊判断更加准确，为后续的公交规划、轨道交通规划打下坚实的基础。

基于两种不同方式，也可以使用历年的交通大调查数据和手机信令数据拟合，在若干年后，对手机信令数据再次分析。如两者结论出入较大，可以考虑采用常规调查手段对误差较大的方面进行补充调查。

[1]倪玲霖，张帅超，陈喜群.基于手机信令数据的居民出行空间效应[J].浙江大学学报,2017，51（5）：888-895.

[2]唐语灏.基于手机信令大数据获取城市居民OD特征的新方法[J].信息通信,2016(2):267-269.

[3]贾会林.,杨勇.基于手机信令的人口出行分布调查[J].现代电信科技,2013(9):35-44.

[4]冉斌.手机数据在交通调查和交通规划中的应用[J].城市交通,2013(1):72-74.