許哲

（中交海西投資有限公司，福建 廈門 361021）

0 引言

從本質(zhì)上來說，手機(jī)信令就是在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?，這種信號通常涉及打電話、上網(wǎng)和手機(jī)定位等功能[1]。手機(jī)信令的傳輸需要巨大的信令網(wǎng)絡(luò)作為支撐，所以通常手機(jī)信令都來源于手機(jī)運(yùn)營商。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普遍應(yīng)用和移動終端制造成熟的當(dāng)今現(xiàn)代，手機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代人的必備隨身工具，當(dāng)人們在使用手機(jī)的過程中，不可避免會產(chǎn)生大量出行特征相關(guān)的信令數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)也為交通規(guī)劃提供了信息支持。另外，相較于傳統(tǒng)的交通檢測手段，手機(jī)信令數(shù)據(jù)具有覆蓋范圍廣、實施成本低和連續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點，所以手機(jī)信令應(yīng)用交通規(guī)劃已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)的研究熱點[2]。

1 手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析方法

1.1 手機(jī)信令數(shù)據(jù)采集

手機(jī)信令主要來源于手機(jī)運(yùn)營商，就我國主要運(yùn)營商移動通信系統(tǒng)來看，常見的方法是對A接口和E接口進(jìn)行檢測，采集并導(dǎo)出信令數(shù)據(jù)副本[3]。結(jié)合手機(jī)信令采集內(nèi)容可以知道，信令中包含的信息有經(jīng)過加密處理的SIM卡號、事件類型、位置區(qū)、基站控制器和交換機(jī)號等信息。

另外，手機(jī)運(yùn)營商在給用戶提供服務(wù)的同時，會對部分類型的信令進(jìn)行周期性采集，如收發(fā)短信、位置更新、BSC切換等，都將作為采集對象進(jìn)行處理。采集流程如圖1。

1.2 手機(jī)信令數(shù)據(jù)處理

關(guān)于手機(jī)信令數(shù)據(jù)在交通規(guī)劃應(yīng)用方面的研究早已有之，我國絕大多數(shù)城市都有利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析交通出行數(shù)據(jù)的經(jīng)驗，尤其是部分主要城市已經(jīng)對手機(jī)信令的應(yīng)用達(dá)到的可觀的水平。此外，相關(guān)方面的研究也在不斷趨于完善，如借助手機(jī)信令還原城市道路流量分布狀況；通過信令分析交通出行OD；使用信令總結(jié)特定時期的交通特征；利用信令獲取車輛OD分布、檢測實時車速等[4]。

手機(jī)信令在交通規(guī)劃中的應(yīng)用主要是通過研究居民動態(tài)分步實現(xiàn)，即在判斷用戶處于移動或停留的狀態(tài)下描述區(qū)域人口流動特性。當(dāng)用戶手機(jī)輸出信令后，將會按照時間進(jìn)行排序，記為Ri(k)，表示用戶i的第Ri(k)條信令記錄。當(dāng)然，Ri(k)中也包含附著基站的位置信息Pi(k)和時間信息ti(k)。當(dāng)用戶信令中的部分{Ri(q)，Ri(q+1)，…Ri(q+n)}同時滿足式（1）和式（2）時，那么用戶狀態(tài)將被判定為停留。需要注意的是，在出行分析中，需要對用戶的起點和終點進(jìn)行判斷，如此才能更大限度地開展分析。所以在研究中，通常將q視為該數(shù)據(jù)的起點，n則為該數(shù)據(jù)的終點。

其中，k和j指信令數(shù)據(jù)中的任意兩點編號，{Ddist[pi(j)，pi(k)]}代表兩點間的距離。

從公式中可以認(rèn)識到，判別用戶是否停留的主要標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)定半徑為S的范圍，若是用戶在S范圍內(nèi)的停留時間超過T，則可以認(rèn)為用戶處于停留狀態(tài)。因此，設(shè)定時間閾值T和距離閾值S就顯得尤為重要，如果只是依賴主觀經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)置，就會導(dǎo)致信令數(shù)據(jù)的分析呈現(xiàn)隨意性，進(jìn)而難以準(zhǔn)確表達(dá)和普遍應(yīng)用[5]。文章為了準(zhǔn)確的識別出行，選擇將30min和100m作為時間閾值和距離閾值，而后對用戶狀態(tài)進(jìn)行判別。

將手機(jī)信令數(shù)據(jù)應(yīng)用在交通規(guī)劃中除了要對用戶出行做出有效判別外，還要適當(dāng)分析空間單元，劃分交通大區(qū)和小區(qū)。在此基礎(chǔ)上，需要分別對交通大區(qū)和小區(qū)的用戶數(shù)量及類型進(jìn)行統(tǒng)計。考慮到不同運(yùn)營商的計算結(jié)果可能存在差異，故選取區(qū)域用戶所占比例進(jìn)行研究。大區(qū)交通用戶比例計算為：

其中 指的是m交通區(qū)中T型用戶的數(shù)量，stop則代表停留用戶數(shù)量，相應(yīng)的move就代表移動的用戶數(shù)量。按照公式計算后，可以得到大區(qū)m型用戶在城市用戶中的占比。

以面積90km2和人口均值36萬人的交通大區(qū)為例，按交通小區(qū)占大區(qū)10%的設(shè)想使用上述三個公式，最終得到關(guān)于兩大運(yùn)營商在大區(qū)內(nèi)的用戶分布狀況。

由圖2、圖3可知，盡管運(yùn)營商有所差異，但是經(jīng)過兩個數(shù)據(jù)源計算得到的大區(qū)級別用戶分布基本保持一致，不過從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯拷嵌瘸霭l(fā)，描述兩者間的差異依然有必要。所以需要通過對應(yīng)的公式計算交通大區(qū)級別移動和停留用戶的相關(guān)系數(shù)。經(jīng)過式（4）計算后，分別得出相關(guān)系數(shù)為0.98和0.99。

2 手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析應(yīng)用方向及案例

2.1 手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析應(yīng)用方向

手機(jī)移動和用戶相互綁定，手機(jī)信令能夠?qū)τ脩艋顒右?guī)律進(jìn)行直觀的反應(yīng)。對連續(xù)采集的手機(jī)信令進(jìn)行分析后，可以在一定程度上緩解因為調(diào)查次數(shù)不足而導(dǎo)致的局限性。將對單一個體的信令分析上升到城市群體后，大量個體的活動特征將會集合為城市整體人流特征，而這種大范圍的空間移動特征，也正是交通規(guī)劃的導(dǎo)向信息[6]。在準(zhǔn)確認(rèn)知人流空間位移特征的前提條件下，手機(jī)信令數(shù)據(jù)可用于分析軌跡聚集和出行分析。這兩種應(yīng)用方向的區(qū)別主要在于是否對用戶出行進(jìn)行界定，即軌跡聚集不需要進(jìn)行界定，出行分析則需要識別用戶的起點和終點，以及出行過程中的停留點等。在實際應(yīng)用中，軌跡聚集分析的主要內(nèi)容有活動空間強(qiáng)度分析、人口分布分析和居住地分析等，經(jīng)過這些分析后，城市功能分布和建設(shè)實情都能得到有效反映，而這無疑有利于幫助城市建設(shè)和規(guī)劃方面的決策優(yōu)化。出行分析主要有通勤OD分析、人流集散、時段出行特征等，在有效處理此類信息的基礎(chǔ)上，城市交通系統(tǒng)的構(gòu)建將更加趨于智能化，相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)也將變得更加科學(xué)。

2.2 手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析案例

手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析在城市規(guī)劃中應(yīng)用廣泛，重慶市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃至2020年已是收官之年，該規(guī)劃立足于重慶市功能區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略需要，對多種因素和資源進(jìn)行了妥善考慮，從而進(jìn)行了城市布局和功能等方面的規(guī)劃完善。不過需要注意的是，相關(guān)規(guī)劃在實施的過程中要充分考慮縣區(qū)聯(lián)系狀況[7]。

3 手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析局限性

3.1 信令采樣頻率低下導(dǎo)致的局限性

信令采樣頻率與用戶使用頻率和周期性位置更新時間有關(guān)，簡而言之，就是用戶在不使用手機(jī)功能的情況下，信令采集只能依靠周期性的位置更新采集信息。在信令采集頻率過低的情況下，對于手機(jī)軌跡的呈現(xiàn)往往不是連續(xù)的，而這也導(dǎo)致用戶的出發(fā)時間、到達(dá)時間和停留時間難以準(zhǔn)確的記錄[8]。在這種情況下，信令數(shù)據(jù)的有效性也會相對降低，誤差產(chǎn)生的可能性也會隨著信令采集間隔的增大而提高。

3.2 非全樣本檢測導(dǎo)致的局限性

信令采集的遺漏不可避免，這是因為信令采集會受到移動通信機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備等多種因素的限制。在實際采集過程中，以下幾種狀況都會導(dǎo)致信令采集缺失：首先是兩條信令數(shù)據(jù)時間間隔大于更新周期時，至少會有一條信令缺失；此外，在切換基站時也有可能導(dǎo)致信令采集缺失。不過需要注意的是，在位置區(qū)切換時，信令可以得到有效采集，而這也在一定程度上保障了跨區(qū)出行檢測的有效性。但是相應(yīng)的，跨基站的停留和不符合周期性位置更新機(jī)制的出行還是會對檢測率造成消極影響。

4 結(jié)論

手機(jī)信令數(shù)據(jù)大樣本、連續(xù)性、獲取方便的優(yōu)勢使研究人員能夠直觀便捷地了解區(qū)域內(nèi)人流出行特征，從而在此基礎(chǔ)上獲得有關(guān)居民出行、人口分布和交通模型的正確認(rèn)識。因此，在手機(jī)信令數(shù)據(jù)的支持下，交通規(guī)劃將會呈現(xiàn)出智慧性的轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的交通管理理念和體系也會發(fā)生變革，最終促使城市基礎(chǔ)社會更好的發(fā)揮作用，給人們帶來便利。