劉 佳

（陜西省煙草公司西安市公司信息中心，陜西 西安 710061）

商圈理論最早由德國地理學(xué)家克里斯·泰勒提出，在商圈理論提出后，就“商圈”這一名詞，形成了三類傳統(tǒng)商圈模型：第一類模型以單個(gè)零售店為圓心，輻射距離為半徑規(guī)劃出的圓形區(qū)域作為商圈，這類模型圍繞單個(gè)零售戶進(jìn)行商圈分析。第二類模型將研究區(qū)域劃分為邊長很小的正方形單元格，結(jié)合商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用反距離加權(quán)表面建模技術(shù)識別并顯示商圈分布，這類商圈的邊界劃分（較為粗糙）存在局限性。第三類模型將商業(yè)集群地的輻射影響區(qū)域作為商圈，這類商圈模型主要是圍繞城市商業(yè)繁華地區(qū)構(gòu)建商圈?，F(xiàn)階段隨著我國人民生活水平和消費(fèi)水平的提高、商業(yè)發(fā)展迅速，這一理論在地理系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的交叉領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

煙草行業(yè)零售戶一直存在商圈字段，針對這一行業(yè)，學(xué)者們對商圈的定義比較模糊，同時(shí)也缺少與之相關(guān)的應(yīng)用場景，傳統(tǒng)商圈模型與煙草行業(yè)的適用性較低。我國煙草行業(yè)基于361個(gè)市級單位進(jìn)行商業(yè)活動，零售戶呈現(xiàn)城區(qū)密集分布、郊區(qū)稀疏分布的特點(diǎn)，其分布與路網(wǎng)的分布特征相似。路網(wǎng)由城鎮(zhèn)管轄范圍內(nèi)的各不同功能干道和區(qū)域性道路組成，其構(gòu)成了城市總體規(guī)劃布局的骨架，城市基礎(chǔ)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展依托路網(wǎng)進(jìn)行延伸。路網(wǎng)作為一個(gè)天然的屏障，將城市劃分為一個(gè)個(gè)閉合的區(qū)域，這些閉合區(qū)域由于交通、地理位置等因素具有不同的消費(fèi)環(huán)境及商圈價(jià)值。因此，將路網(wǎng)作為基礎(chǔ)規(guī)劃商圈就有著重要的意義?；诖?，本文將路網(wǎng)引入圖像識別算法構(gòu)建商圈模型。

構(gòu)建煙草行業(yè)商圈體系具有重要的戰(zhàn)略意義，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)發(fā)展，各行各業(yè)正在快速推進(jìn)信息空間到地理空間的映射和關(guān)聯(lián)。全國煙草零售戶達(dá)500多萬戶，時(shí)刻在生成大量銷售數(shù)據(jù)，這些銷售數(shù)據(jù)構(gòu)成了龐大的信息空間。而商圈所表達(dá)的地理實(shí)體是所有社會經(jīng)濟(jì)活動的地理空間載體，將煙草信息數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到商圈地理空間維度中，能更好地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、可視化處理，進(jìn)而運(yùn)用更科學(xué)的算法模型挖掘有價(jià)值的業(yè)務(wù)信息。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 研究方法

1.1.1 連通域模型

本文構(gòu)建的商圈劃分模型，是基于路網(wǎng)框架的連通域識別模型。連通域一般是指圖像中具有相同像素值且位置相鄰的前景像素點(diǎn)組成的圖像區(qū)域。

像素相鄰關(guān)系：4-領(lǐng)域（圖1）、8-領(lǐng)域（圖2），本文算法采用4-鄰域（圖1）模式。

圖1 4-領(lǐng)域

圖2 8-領(lǐng)域

連通域分析是指將圖像中的各個(gè)連通域找出并進(jìn)行標(biāo)記。從連通域的定義可知，一個(gè)連通域是由具有相同像素值的相鄰像素所組成的像素集合，因此可以通過這兩個(gè)條件在圖像中尋找連通域。對于找到的每個(gè)連通域，賦予其一個(gè)唯一的標(biāo)識（label）以區(qū)別其他連通域。

連通域分析的基本算法如下所述。

例如，處理一張100*100像素的照片，首先將前景空白處像素值設(shè)為1，將背景道路和邊界線處像素值設(shè)為0，再初始設(shè)置一個(gè)唯一標(biāo)示（label）數(shù)值為1，作為第一次尋找到的連通域的唯一標(biāo)示。

第二步，在100×100即10000個(gè)像素點(diǎn)中隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn)，若該點(diǎn)像素值為0，label數(shù)值保持不變，跳過該次循環(huán)。

第三步，繼續(xù)從未處理過的點(diǎn)中隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn)，若該點(diǎn)像素值為1，將其像素值加上當(dāng)前的label值代替當(dāng)前像素值，然后繼續(xù)判斷該點(diǎn)上、下、左、右四個(gè)方向相鄰點(diǎn)的像素值。

（1）若四個(gè)相鄰點(diǎn)的像素值都為0，結(jié)束此循環(huán)，并將label值加1，作為下一次尋找到的連通域的唯一標(biāo)示。

（2）若四個(gè)相鄰點(diǎn)中有像素值為1的點(diǎn)，則將該點(diǎn)的像素值賦值為當(dāng)前像素值1加上當(dāng)前的label值，之后再尋找該點(diǎn)周圍的相鄰點(diǎn)，只要有相鄰點(diǎn)的像素值為1，則將其像素值加上label值并繼續(xù)沿著周圍不斷尋找并重新賦值，而像素值為0的相鄰點(diǎn)，則不做處理，并停止尋找相鄰點(diǎn)。直到?jīng)]有相鄰點(diǎn)的像素值為1時(shí)，結(jié)束此循環(huán)。此時(shí)，已找到一個(gè)連通域，且此連通域的唯一標(biāo)示（label）值為當(dāng)前的label值。

（3）將label值加1，作為下一次尋找到的連通域的唯一標(biāo)示。

不斷重復(fù)第二步和第三步操作，直到?jīng)]有未處理過的點(diǎn)，則圖像的連通域分析完成。

1.1.2 骨架算法模型

骨架結(jié)構(gòu)化是目標(biāo)圖像被二值化后的一個(gè)關(guān)鍵問題。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是目標(biāo)圖像處理的一種有力工具，本文將Khalid Sheed的K3M形態(tài)學(xué)變換細(xì)化骨架算法在路網(wǎng)圖像中實(shí)現(xiàn)，并討論了這種算法的優(yōu)越性和適用性。本文對原始路網(wǎng)圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行了預(yù)處理，為路網(wǎng)骨架的識別乃至細(xì)化都提供了有益的借鑒。

骨架圖像可以看作是一種以圖片中軸組成的圖片，其有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，可認(rèn)為是圖像細(xì)化的產(chǎn)物。目前已經(jīng)有許多細(xì)化算法，這些算法得到的骨架可能略有差異。本文實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于路網(wǎng)細(xì)化的骨架算法。該算法屬于迭代腐蝕邊界類算法的一種，該類算法的思想是假定從二值圖像中物體的邊界處同時(shí)開始燃燒，物體就會被逐步細(xì)化，但在燃燒過程中要滿足一定條件的點(diǎn)被保留或者被“燒掉”，以保證燃燒結(jié)束后剩下的最后一個(gè)像素寬的圖像為圖像的骨架。

一般來講，為了滿足計(jì)算的速度要求和算法的準(zhǔn)確性，迭代中算法會對圖像邊界上某點(diǎn)的3*3鄰域進(jìn)行檢查，判斷是否滿足要求。

算法簡化流程圖如圖3所示。

圖3 算法簡化流程圖

流程圖過程：

Phase0：標(biāo)記出圖像的邊界。

Phase1：如果該點(diǎn)的鄰域中有3個(gè)點(diǎn)（非零點(diǎn)）相鄰，刪除該點(diǎn)。

Phase2：如果該點(diǎn)的鄰域中有3或4個(gè)點(diǎn)（非零點(diǎn)）相鄰，刪除該點(diǎn)。

Phase3：如果該點(diǎn)的鄰域中有3，4，5個(gè)點(diǎn)（非零點(diǎn)）相鄰，刪除該點(diǎn)。

Phase4：如果該點(diǎn)的鄰域中有3，4，5，6個(gè)點(diǎn)（非零點(diǎn)）相鄰，刪除該點(diǎn)。

Phase5：如果該點(diǎn)的鄰域中有3，4，5，6，7個(gè)點(diǎn)（非零點(diǎn)）相鄰，刪除該點(diǎn)。

Phase6：剩余的邊界點(diǎn)取消標(biāo)記，如果Phase5中沒有點(diǎn)被修改，停止迭代，返回Phase0。

1.2 數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)圖層數(shù)據(jù)分為不同層級，第一層級主要展示國道，隨著級別提升顯示的道路精細(xì)程度遞增。本文的商圈劃分模型首先基于城市主要街道圖層做連通域分析，又因面積過小的連通域缺少作為單位商圈的基本條件，需要通過規(guī)則與鄰近商圈做融合處理。

融合處理規(guī)則：（1）分布于城市內(nèi)主干道兩側(cè)的連通域不能融合，主要因?yàn)槌鞘兄鞲傻缹煌ǖ淖韪舫潭容^大。（2）區(qū)縣邊界兩側(cè)的連通域不能融合，煙草行業(yè)通常從區(qū)縣層面出發(fā)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，商圈劃分模型同樣應(yīng)以區(qū)縣為基礎(chǔ)單位構(gòu)建。

路網(wǎng)圖像處理過程（圖4－圖9）：（1）將路網(wǎng)RGB圖像轉(zhuǎn)為灰度圖，對灰度圖進(jìn)行二值化處理。方法是分析圖像灰度值分布范圍，找到路網(wǎng)和背景的臨界值，把小于臨界值的數(shù)據(jù)替換成0，把大于臨界值的數(shù)據(jù)替換成1。（2）將二值化后的城市主干道圖層通過K3M算法進(jìn)行處理，提取城市主干道骨架圖。（3）將二值化處理后的城市主要街道路網(wǎng)圖層疊加區(qū)縣邊界數(shù)據(jù)，導(dǎo)入商圈劃分模型中，得到初始連通域。（4）疊加城市主干道骨架數(shù)據(jù)圖層作為限定條件，對面積小的連通域進(jìn)行融合處理，最終完成商圈的劃分。

圖4 路網(wǎng)灰度圖

圖5 城市主干道骨架

圖9 商圈最終顯示效果

2 煙草行業(yè)商圈體系應(yīng)用

2.1 商圈與精準(zhǔn)投放

近幾年，煙草行業(yè)大力推進(jìn)市場化取向改革，貨源投放作為卷煙營銷的核心組成部分，是維系零售戶盈利水平及品牌健康發(fā)展的重要保障。因此，如何完善客戶經(jīng)營能力評價(jià)體系，構(gòu)建面向市場的貨源供應(yīng)機(jī)制已經(jīng)成為適應(yīng)市場化取向改革的迫切要求。當(dāng)前，貨源投放采用的是V6模式，在該模式下，客戶檔位是評價(jià)零售戶經(jīng)營能力的最主要指標(biāo)，由評測周期內(nèi)零售客戶的卷煙購進(jìn)量、卷煙購進(jìn)金額和自主品牌卷煙購進(jìn)量三個(gè)維度進(jìn)行加權(quán)評分后綜合確定。貨源管理員按照評定檔位將卷煙貨源分配至各檔零售客戶，同檔位客戶享受一致的貨源分配策略。因此，現(xiàn)行投放模式雖然對客戶經(jīng)營能力進(jìn)行了量化，確保貨源分配有據(jù)可依，但由于檔位評價(jià)維度較為粗放，且其中的購進(jìn)量和購進(jìn)金額指標(biāo)具有較高的相關(guān)性，貨源管理員難以通過客戶檔位細(xì)分零售戶所面向的消費(fèi)環(huán)境，制定各檔位客戶貨源分配量時(shí)主要依據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)，容易造成部分規(guī)格低價(jià)銷售和二次流通。

圖6 區(qū)縣邊界數(shù)據(jù)

圖7 初始連通域展示

圖8 連通域融合處理

完善商圈字段后，可以采用檔位+商圈的組合投放策略，通過對零售客戶所在商圈消費(fèi)環(huán)境和品規(guī)在各檔位、各商圈的市場狀態(tài)表現(xiàn)（上柜率、訂足率、訂單滿足率等指標(biāo)）進(jìn)行分析，反復(fù)驗(yàn)證投放策略的精準(zhǔn)性，動態(tài)調(diào)整投放策略。同時(shí)，研究基于銷售、商圈、終端數(shù)據(jù)相似度的面向客戶的品牌推薦，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)與需求、品牌與品牌、客戶與客戶狀態(tài)相協(xié)調(diào)，提高精準(zhǔn)投放水平。

2.2 基于商圈的GIS平臺

隨著信息化的不斷深入，煙草系統(tǒng)積累了獨(dú)有的豐富的煙草大數(shù)據(jù)，借助GIS技術(shù)能更形象地對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示和數(shù)據(jù)挖掘分析。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是融合計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫于一體，用來存儲和處理空間信息的高新技術(shù)。GIS作為一種空間信息輸入、處理、存貯、管理、分析和輸出的技術(shù)，其獨(dú)有的空間分析功能和可視化表達(dá)功能，可以輔助進(jìn)行各種管理決策。

GIS平臺集成多維度大數(shù)據(jù)信息，分為四個(gè)可視化圖層：地圖層、商圈層、煙草數(shù)據(jù)層、非煙數(shù)據(jù)層。GIS的引入在精細(xì)化客戶管理方面提供了一個(gè)直觀的顯示平臺，如在電子地圖上顯示客戶的分布，平臺精準(zhǔn)定位全市零售戶的物理絕對位置，結(jié)合零售戶銷售信息和屬性信息，圖文并茂地實(shí)現(xiàn)對零售戶多維度信息快速準(zhǔn)確的展示和查詢分析。以不同地圖符號來表達(dá)客戶的基本信息，客戶的分類、銷售狀況、忠誠度、貢獻(xiàn)度、生產(chǎn)經(jīng)營狀態(tài)等等都可以在地圖上直觀地反映出來。同時(shí)，對客戶的統(tǒng)計(jì)信息如銷售品牌的分布等，也可以在地圖上以統(tǒng)計(jì)圖的方式顯示出來。在非煙數(shù)據(jù)層中，平臺基于商圈位置關(guān)聯(lián)主流房地產(chǎn)、旅游、交通、美食、生活服務(wù)網(wǎng)站的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以建立覆蓋全面、坐標(biāo)相對精確、時(shí)效性好、屬性內(nèi)容豐富的商圈矢量數(shù)據(jù)，完善商圈畫像并與煙草數(shù)據(jù)進(jìn)行全方面對比。

GIS的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是建立在矢量化基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，與系統(tǒng)中的相應(yīng)程序模塊可以建立一一對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而來分析現(xiàn)實(shí)中各對象之間的拓?fù)潢P(guān)系;二是基于可視化的終端使用設(shè)備，可以讓操作簡單化，使各種信息更生動地顯示出來。

2.3 商圈與合理化布局

商圈飽和度反映的是商業(yè)供給和消費(fèi)需求之間的動態(tài)關(guān)系。煙草行業(yè)商圈飽和度分析需從多維度出發(fā)，包括業(yè)態(tài)配比、交通狀況、常住人口、旅游人口、商圈內(nèi)商店關(guān)門情況、商圈內(nèi)零售戶盈利能力、商圈單位面積銷售額、商圈內(nèi)大戶所占份額、商圈內(nèi)零售戶卷煙總購進(jìn)金額和總營業(yè)面積的比值等。

在科學(xué)評價(jià)商圈的飽和情況后，明確商圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向，進(jìn)而可以促進(jìn)煙草零售戶合理化布局。對于處于失衡狀態(tài)的商圈，應(yīng)立足修正不良指標(biāo)、優(yōu)化良性指標(biāo)，優(yōu)化商圈業(yè)態(tài)結(jié)構(gòu)、品牌結(jié)構(gòu)、消費(fèi)者結(jié)構(gòu)，從多維度提升商圈的吸引力，促進(jìn)商圈實(shí)現(xiàn)供求均衡狀態(tài)。對于未飽和商圈，說明商業(yè)體量布局上仍存在潛力，可根據(jù)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行改善，引導(dǎo)更多零售戶及業(yè)態(tài)入駐。對于商圈飽和程度高，甚至處于過飽和狀態(tài)的，需要進(jìn)行業(yè)態(tài)結(jié)構(gòu)、商業(yè)空間布局的調(diào)整，同時(shí)加大宣傳及交通等周邊環(huán)境的改造，擴(kuò)大客流量，讓商圈從飽和狀態(tài)向均衡狀態(tài)發(fā)展。

3 結(jié)束語

隨著行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的不斷深化，需要進(jìn)一步明確高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)容，其中就包括零售戶商圈字段的精準(zhǔn)定義，商圈是零售戶開展經(jīng)營的環(huán)境基礎(chǔ)，本文通過圖像處理技術(shù)對城市路網(wǎng)進(jìn)行分析，構(gòu)建出了符合煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的商圈體系。

同一商圈內(nèi)零售戶的經(jīng)營環(huán)境是相似的，商圈畫像就是圈內(nèi)零售戶的市場畫像，結(jié)合GIS和大數(shù)據(jù)技術(shù)將煙草營銷數(shù)據(jù)在商圈層面進(jìn)行展示，刻畫多維度零售戶市場畫像。完善的市場畫像能更好地統(tǒng)計(jì)出市場需求，以市場需求為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)揮市場在行業(yè)資源配置中的作用，按需投放，達(dá)到精準(zhǔn)投放的目的。商圈飽和度的分析能更好定義商圈內(nèi)的經(jīng)營競爭狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)做出針對性優(yōu)化。