文｜本刊綜合報(bào)道

追逐城市的“原子”
——手機(jī)數(shù)據(jù)如何讓規(guī)劃更智能

文｜本刊綜合報(bào)道

《X戰(zhàn)警》里“教授”憑一己之超凡腦力，可以找到世界上的每一個(gè)人，把說話的聲音直接傳到所有人的腦子里。如果這是現(xiàn)實(shí)，可真夠奇妙的，也真夠可怕的。慶幸“教授”并不存在，否則不時(shí)鉆進(jìn)人們的意識(shí)里廣播一番，或者對(duì)人們的心智動(dòng)點(diǎn)手腳，豈不糟糕！

移動(dòng)通信系統(tǒng)雖然沒有“教授”神妙，恐怕也差不多了。在成年人幾乎“人手一機(jī)”的時(shí)代，通過移動(dòng)通信系統(tǒng)就能定位每一個(gè)人，還能在每個(gè)人的手機(jī)屏幕上顯示推送信息。沒有“魔音穿腦”那么厲害，但在手機(jī)成為“器官”的今天，移動(dòng)通信系統(tǒng)和想象中的《X戰(zhàn)警》“教授”之間，可怕程度正在迅速接近。

人類創(chuàng)造出一些自己駕馭不了的東西，大約是不可避免的吧?！度祟惡?jiǎn)史》的作者尤瓦爾·赫拉利說，1945年7月16日是歷史上最重要的一天；第一顆原子彈成功爆炸，意味著我們這個(gè)物種從此不僅有了創(chuàng)造歷史的能力，還有了終結(jié)歷史的能力。悲觀者不止這一位，葉夫根尼·莫羅佐夫?qū)懽鳌都夹g(shù)致死》（電子工業(yè)出版社2014年出了中譯本），直指數(shù)字技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的破壞，以及未來可能出現(xiàn)的更大破壞。

考慮到現(xiàn)在憂心忡忡也于事無補(bǔ)，咱們不妨收拾心情，轉(zhuǎn)換視角，看看技術(shù)有益人類的一面。繼續(xù)說手機(jī)，由于“人手一機(jī)”，手機(jī)位置分布與個(gè)人位置分布有極高的近似，或者說前者是后者重疊度極高的投影。個(gè)人是城市的“原子”，手機(jī)的分布和移動(dòng)，顯示著“原子”的分布和移動(dòng)。利用手機(jī)位置數(shù)據(jù)分析人群聚集和流動(dòng)，以此為基礎(chǔ)做交通規(guī)劃，正是手機(jī)數(shù)據(jù)的一大用途。

取數(shù)

想利用手機(jī)數(shù)據(jù)作為交通規(guī)劃的決策基礎(chǔ)，必須先獲得可用的手機(jī)數(shù)據(jù)。那么什么是手機(jī)數(shù)據(jù)呢？手機(jī)數(shù)據(jù)，泛指用戶在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中使用手機(jī)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)前應(yīng)用于交通領(lǐng)域的移動(dòng)通信數(shù)據(jù)，主要包括信令數(shù)據(jù)、話單數(shù)據(jù)及上網(wǎng)數(shù)據(jù)。手機(jī)數(shù)據(jù)定位采用的是基于基站小區(qū)的模糊定位技術(shù)。手機(jī)數(shù)據(jù)是由手機(jī)用戶使用手機(jī)，觸發(fā)一定的數(shù)據(jù)獲取機(jī)制而獲得。

手機(jī)信令數(shù)據(jù)——根據(jù)無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋特性，以及無線通信網(wǎng)絡(luò)需具備為移動(dòng)用戶連續(xù)提供服務(wù)的功能，移動(dòng)用戶的手機(jī)終端會(huì)定期或不定期、主動(dòng)或被動(dòng)地與無線通信網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，這些聯(lián)系被無線通信網(wǎng)絡(luò)識(shí)別成一系列的控制指令，即手機(jī)信令。手機(jī)信令的觸發(fā)事件包括接打電話、收發(fā)短信、開關(guān)機(jī)、小區(qū)切換、位置更新等數(shù)據(jù)。

手機(jī)話單數(shù)據(jù)——依托移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有話單計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，獲取匿名手機(jī)用戶在產(chǎn)生計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)時(shí)的位置信息，觸發(fā)事件類型包括接打電話、收發(fā)短信的數(shù)據(jù)。

手機(jī)上網(wǎng)數(shù)據(jù)——手機(jī)上網(wǎng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生于使用流量進(jìn)行上網(wǎng)的用戶，如進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽、社交軟件聊天等任意需要耗費(fèi)流量的活動(dòng)。

三大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商，以城市人群聚集和流動(dòng)圖像為目標(biāo)進(jìn)行手機(jī)數(shù)據(jù)分析，只用任意從一家運(yùn)營(yíng)商獲得數(shù)據(jù)就可以了。根據(jù)2016年的財(cái)報(bào)，移動(dòng)、聯(lián)通、電信的全國(guó)移動(dòng)通信服務(wù)用戶數(shù)分別約為8.37億、2.61億和2.07億，份額最小的中國(guó)電信，也擁有龐大用戶數(shù)，占據(jù)了超過15%的市場(chǎng)。三大運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)用戶在各城市的份額與全國(guó)的份額相仿，利用任何一家運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)，均可滿足統(tǒng)計(jì)抽樣的要求，提供足夠精度的人群分布和交通流量分析。

從任意一家運(yùn)營(yíng)商獲取手機(jī)數(shù)據(jù)之后，就可以進(jìn)行后續(xù)分析，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)輸出等。數(shù)據(jù)預(yù)處理是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、修補(bǔ)的過程，為數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性提供保障；數(shù)據(jù)計(jì)算是對(duì)分析模型的應(yīng)用體現(xiàn)，包括特征提取、數(shù)據(jù)擴(kuò)樣等，需要進(jìn)行交通專業(yè)知識(shí)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的儲(chǔ)備；數(shù)據(jù)輸出是對(duì)分析結(jié)果的展現(xiàn)。

應(yīng)用

本刊從北京晶眾智慧交通科技股份有限公司獲得了手機(jī)數(shù)據(jù)的城市應(yīng)用案例和相關(guān)圖像。晶眾是國(guó)內(nèi)較早將手機(jī)信令分析技術(shù)應(yīng)用于交通調(diào)查的高科技公司，擁有20多個(gè)城市的手機(jī)信令數(shù)據(jù)，覆蓋了15個(gè)省份，同時(shí)是中國(guó)移動(dòng)交通大數(shù)據(jù)SA戰(zhàn)略服務(wù)提供商。目前，在手機(jī)大數(shù)據(jù)交通方面的應(yīng)用中，晶眾交通已經(jīng)形成了包含居民出行及人口崗位調(diào)查兩大應(yīng)用面，通過兩大應(yīng)用層面的綜合應(yīng)用，形成了較為完全的應(yīng)用體系。

手機(jī)大數(shù)據(jù)應(yīng)用之一：居民出行分析。

基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋與道路交通網(wǎng)絡(luò)的相互映射關(guān)系，將移動(dòng)用戶所有信令數(shù)據(jù)匹配至道路交通網(wǎng)絡(luò)，得到手機(jī)用戶在道路交通網(wǎng)絡(luò)中的位置電子腳印，再將時(shí)間序列的電子腳印前后連接，即得到用戶的出行軌跡。

通過對(duì)所有用戶軌跡的集聚處理，能夠獲取區(qū)域出行量、出行強(qiáng)度及分布、軌道交通客流量、典型吸引點(diǎn)客流量、道口、樞紐客流量及客流來源等信息，服務(wù)于城市交通規(guī)劃及評(píng)估工作。

手機(jī)大數(shù)據(jù)應(yīng)用之二：人口及崗位分布分析。

通過多天手機(jī)信令的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)手機(jī)用戶夜晚活動(dòng)頻率規(guī)律，利用時(shí)空聚類技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，結(jié)合規(guī)劃用地性質(zhì)數(shù)據(jù)，能夠判斷用戶居住地、工作地所在的區(qū)域，從而研究區(qū)域內(nèi)居住人口及工作崗位的分布情況。

具體說來，能夠通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)的處理與分析，采用多天手機(jī)用戶信令數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)手機(jī)用戶夜間（如21時(shí)至次日7時(shí)）活動(dòng)頻率最大的地方判斷為居住地；同時(shí)，手機(jī)用戶白天（如7時(shí)至21時(shí)）活動(dòng)頻率最大的地方判斷為工作地，然后分析出某區(qū)域的職住關(guān)系（職住比）空間分布情況。還可以通過匹配每小時(shí)手機(jī)信令數(shù)據(jù)的位置信息，根據(jù)選擇時(shí)間段按小時(shí)生成人口密度的變化情況，研究人口的流動(dòng)情況。將人口崗位分布特征結(jié)果與居民出行分析結(jié)果相結(jié)合，能夠掌握城市通勤出行情況，對(duì)解決早、晚高峰特征明顯的通勤出行產(chǎn)生的擁堵具有重要的指導(dǎo)意義。

天河機(jī)場(chǎng)市內(nèi)客流分布示意圖

天河機(jī)場(chǎng)市內(nèi)客流來源占比

地鐵光谷廣場(chǎng)站客流去向分布

樞紐

我們先來看武漢天河機(jī)場(chǎng)案例。選取武漢天河機(jī)場(chǎng)2015年10月某一天的手機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)場(chǎng)的客流分析，分析機(jī)場(chǎng)客流的市外流向分布可以看出：天河機(jī)場(chǎng)的日均客流約為3萬人；來天河機(jī)場(chǎng)乘機(jī)的客流中，江漢區(qū)和洪山區(qū)占比最多，各占人數(shù)的15%和12.2%，來自黃陂區(qū)的客流占比最少，僅有2.9%。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)，武漢市內(nèi)天河機(jī)場(chǎng)至各區(qū)的主要道路的優(yōu)化方案已經(jīng)開始提交討論。

再看武漢地鐵光谷廣場(chǎng)站案例。光谷廣場(chǎng)站，是武漢地鐵2號(hào)線的起點(diǎn)站，同時(shí)服務(wù)整個(gè)光谷區(qū)域。光谷廣場(chǎng)每天客流集散量約15萬人，有明顯的早晚高峰，早7點(diǎn)為最高峰——這些信息，通過手機(jī)數(shù)據(jù)和公交售票（及刷卡）數(shù)據(jù)均能獲得。但手機(jī)數(shù)據(jù)比公交售票（及刷卡）數(shù)據(jù)顯示了更多信息；具體到地鐵光谷廣場(chǎng)站，分析手機(jī)發(fā)現(xiàn)此站周邊交通服務(wù)區(qū)域還需延伸，至少應(yīng)考慮方便乘客到達(dá)光谷大道、高新四路等方向的目的地，解決方案可為有針對(duì)性地梳理和完善公交接駁。

手機(jī)數(shù)據(jù)用于智能交通規(guī)劃，尤其是用于解決交通樞紐附近的擁堵問題，已經(jīng)有了比較成熟的方法。其他來源的數(shù)據(jù)，如來自監(jiān)控?cái)z像頭的數(shù)據(jù)，也能起到類似的作用，但和手機(jī)數(shù)據(jù)相比，可采集量、分析精度都受到更多條件的制約。在城市交通出行特征研究、智能交通規(guī)劃之外，手機(jī)數(shù)據(jù)還有城鎮(zhèn)聯(lián)系強(qiáng)度分析、建成區(qū)空間分析、流動(dòng)人口分析等等用途。