劉苑明，黃志豪，林培群

（中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

隨著城市發(fā)展及人口增長，城市已有的道路需要隨之調(diào)整，才能保證城市居民的出行方便及提高道路運營效益。而現(xiàn)有道路優(yōu)化的調(diào)整規(guī)劃所使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般使用人員抽樣調(diào)查或者居民問卷方法，這兩種方法耗時耗人力，且準(zhǔn)確度不高，是道路優(yōu)化規(guī)劃中的痛點。而移動通信擁有全國客戶總量已經(jīng)達(dá)到7.67億，移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到99%等優(yōu)勢。移動通信信令數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)挖掘可以及時方便地獲得道路規(guī)劃所需要的道路情況信息。本文以移動網(wǎng)絡(luò)信令的大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究一種基于客戶軌跡分析的道路規(guī)劃方法。該方法以移動通信網(wǎng)絡(luò)中客戶移動和通信的信令作為基礎(chǔ)，以特定算法標(biāo)識工作日上下班時間、周末、節(jié)假日中人員流動的主要方向和特征，并標(biāo)識現(xiàn)有道路的擁堵情況，以該標(biāo)識結(jié)合GIS地圖系統(tǒng)，結(jié)合規(guī)劃部門相關(guān)資源數(shù)據(jù)，綜合計算分析輸出最佳的道路設(shè)計方案，能夠系統(tǒng)合理的利用有限的資金對公路進(jìn)行更有效的規(guī)劃。

1 研究原理

1.1 移動網(wǎng)絡(luò)信令數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

移動網(wǎng)絡(luò)信令數(shù)據(jù)是指移動用戶進(jìn)行通話、短信、位置更新等行為時在移動網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備中產(chǎn)生的信令等數(shù)據(jù)。廣東移動CS域移動網(wǎng)絡(luò)的信令采集的位置主要位于核心網(wǎng)絡(luò)MGW和MSC之間的IP承載網(wǎng)設(shè)備CE的入端口，該接口在移動網(wǎng)絡(luò)中也被稱為Mc口。從該接口采集的信令經(jīng)過采集、篩選和解釋后將送往信令采集系統(tǒng)的服務(wù)器，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

Mc接口中的A接口過程可以分為呼叫管理（CM）、移動性管理（MM）、無線資源管理（RR）、補充業(yè)務(wù)（SS）和短消息（SM）5類。其中：SS和SM都屬于用戶應(yīng)用層面；RR是無線資源管理層面；CM是處理呼叫的過程；MM是移動性管理。

圖1 移動采集系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1） CM信令和SM主要依靠于用戶的主動操作，或通話或接發(fā)短信，從信令中均可以精確獲取相關(guān)用戶的操作時間和所在位置（以移動網(wǎng)絡(luò)最小定位單位“小區(qū)”）。

（2） MM信令主要包括位置更新信令和切換信令，本研究主要使用位置更新信令。移動網(wǎng)絡(luò)中的位置更新是指網(wǎng)絡(luò)為了解用戶位置以快速完成被叫操作目的的定期的網(wǎng)絡(luò)與用戶手機終端的交互。一般來說，在現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是以30 min為時間間隔，定期與手機終端進(jìn)行交互，確認(rèn)手機終端所在的位置。

1.2 用戶主要活動流向及活動速率模型

移動客戶數(shù)據(jù)流程及結(jié)果示意圖如圖2所示。

（1）從移動信令采集系統(tǒng)中的呼叫信令、短信信令和位置更新信令中截取用戶號碼、時間、位置相關(guān)信息，可匯總成表D1。

（2）以用戶號碼為主鍵，統(tǒng)計每個用戶的相關(guān)信息，對位置更新信息的IMSI信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換用戶號碼操作，對小區(qū)CGI信息進(jìn)行名稱轉(zhuǎn)換，匯總成記錄用戶位置的信息表D2。

（3）以1h為時間段，進(jìn)行用戶流向的統(tǒng)計，并按照起點與終點的距離進(jìn)行速率運算，算法如圖3所示，以客戶為基準(zhǔn)，統(tǒng)計不同流向的速率匯總成表D3。

2 研究成果

圖2 移動客戶數(shù)據(jù)流程及結(jié)果示意圖

圖3 移動客戶活動速率算法示意圖

針對現(xiàn)有道路進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃，故需要結(jié)合現(xiàn)有道路信息，并進(jìn)行道路與移動小區(qū)間的關(guān)聯(lián)，再基于用戶軌跡的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總計算，完成從客戶到道路的轉(zhuǎn)換操作，實現(xiàn)以準(zhǔn)確的客戶流向和客戶特征數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的道路規(guī)劃方法。基于移動客戶軌跡的道路規(guī)劃方法的算法流程如圖4所示。

最終模型具體說明如下。

（1） 基于客戶軌跡已經(jīng)輸出D3表格，并且結(jié)合現(xiàn)有道路信息，統(tǒng)計計算每個時間段每條道路不同方向的客戶、平均速率以及各種速率客戶量的占比。

（2） 通過工作日、周末和節(jié)假日3個方向進(jìn)行匯總計算，輸出不同時間特征路段的各時間段客流量和平均速率，根據(jù)算法匯總計算各路段擁塞時段、擁塞指數(shù)和需求指數(shù)。

（3） 以（2）計算為基礎(chǔ)，排除擁塞時間段，結(jié)合道路的不同速率用戶數(shù)量和現(xiàn)有道路的功能分配，計算合理化指數(shù)。說明：合理化指數(shù)算法可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行調(diào)整，本次主要考慮是否存在需要的道路進(jìn)行合理化指數(shù)計算，若兩種功能道路分配或需求相差較大則為1；其中一種功能道路則為0.5；均滿足需求則為0。

（4） 根據(jù)前面計算結(jié)果，進(jìn)行各道路的優(yōu)化指數(shù)計算并參考需求指數(shù)進(jìn)行匯總，確認(rèn)道路是否需要進(jìn)行優(yōu)化。

需要優(yōu)化調(diào)整的道路，根據(jù)第一步輸出的道路情況和現(xiàn)有道路情況，結(jié)合公路部門輸入的資源情況和道路規(guī)劃原則（相關(guān)原則由各個城市的相關(guān)資源決定），輸出調(diào)整優(yōu)化建議規(guī)劃方案，以分析中山地區(qū)某路為例，分析結(jié)果如下。路段中存在工作日嚴(yán)重?fù)砣闆r，其中某方向到另一方向利用率為1.58，嚴(yán)重?fù)砣聪蚶寐蕿?.78，從人流分析出現(xiàn)單向擁塞情況；路段中自行車與行人比例為13%；根據(jù)道路優(yōu)化規(guī)則，建議擁塞方向從2車道改為3車道，每車道從原來的1.75 m縮窄到1.5 m，并從左右人行道各借用0.35 m，修改示意圖如圖5所示。

圖4 最終分析模型流程圖

圖5 道路規(guī)劃方案輸出舉例圖

4 結(jié)束語

隨著移動服務(wù)轉(zhuǎn)型，移動數(shù)據(jù)化服務(wù)是未來移動發(fā)展的一個方向，如何使用豐富的移動通信信令是一個研究的新課題。本文嘗試基于移動電話龐大的客戶群體和移動電話相應(yīng)的信令數(shù)據(jù)，為道路規(guī)劃提供客觀準(zhǔn)確的人員活動流向軌跡及特征標(biāo)識，基于準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)城市道路規(guī)劃原則和現(xiàn)有道路資源情況，研究最佳的道路設(shè)計的方法。本研究為移動數(shù)據(jù)化服務(wù)對外的方向提供一個有益的嘗試和建議。

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