手機信令數(shù)據(jù)在城市道路交通量預(yù)測中的應(yīng)用

頡帶黎

摘 要 隨著手機普及率及覆蓋范圍的增加，基于手機信令數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測將是今后發(fā)展的必然趨勢。因此，文章首先概述了手機信令數(shù)據(jù)在城市道路交通量預(yù)測中應(yīng)用的原理，并詳細論述了手機信令數(shù)據(jù)實現(xiàn)交通量預(yù)測的應(yīng)用細節(jié)，以期更好的解決城市交通量預(yù)測中存在的問題。

關(guān)鍵詞 手機信令；城市道路；交通量預(yù)測；有效應(yīng)用

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）233-0127-02

針對交通量預(yù)測而言，傳統(tǒng)的OD調(diào)查（以下簡稱OD調(diào)查）所采用的方式主要有OD反推法或問卷調(diào)查法，但是在人口密集的大城市區(qū)域內(nèi)使用，復(fù)雜程度較高，并且抽樣率較低，致使預(yù)測結(jié)果的準確性和可靠性得不到有效的保障。由此，在現(xiàn)階段的OD調(diào)查中，應(yīng)用基于手機信令數(shù)據(jù)的調(diào)查方式，不但具有較高的抽樣率，還具有更加細化的范圍分割，有利于城市交通量預(yù)測的進一步優(yōu)化突破。

1 手機信令數(shù)據(jù)調(diào)查方式與傳統(tǒng)OD調(diào)查方式的特點分析

傳統(tǒng)的OD調(diào)查方式主要有問卷調(diào)查法和OD反推法，就問卷調(diào)查法進行分析，其需要對城市居民的住房情況、出行方式以及居民特點進行詳細的調(diào)查，在數(shù)據(jù)采樣的過程中，抽樣數(shù)據(jù)較低，并且居民出行使用交通工具并不是必然現(xiàn)象，在調(diào)查時無法認定居民長期使用同一種出行工具。此外，問卷調(diào)查這一方式在實際的實施過程中，復(fù)雜程度較高，為相關(guān)部門的協(xié)調(diào)工作增加了難度。往往在投入大量精力、物力、人力后無法實現(xiàn)理想的調(diào)查效果。

而手機信令數(shù)據(jù)調(diào)查方式改善了傳統(tǒng)OD調(diào)查方式的不足，只需要對城市居民的交通出行方式進行調(diào)查，擴大了樣本數(shù)量，在實施過程中所需要的人員數(shù)量較少，節(jié)省了成本消耗。同時，手機信令數(shù)據(jù)調(diào)查方式還可以更快的對城市交通數(shù)據(jù)進行更新，提高了調(diào)查的專業(yè)化程度。

2 基于手機信令數(shù)據(jù)的OD調(diào)查原理

基于手機信令數(shù)據(jù)進行OD調(diào)查的原理如下：手機信令數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)化為OD表格，其中顯示的數(shù)據(jù)主要反映的是城市道路交通的流量及流向，也就是在某一時間段內(nèi)手機所屬用戶處在的基站位置標定。其位置標定具體是依靠正常位置更新、周期性位置更新以及切換這三個功能進行實現(xiàn)。其中正常位置更新能夠獲取到手機所屬用戶的當(dāng)前位置[ 1 ]。而在此功能的應(yīng)用中，收集信令數(shù)據(jù)主要含有IMSI、TimeStamp以及經(jīng)度和緯度。其中IMSI數(shù)據(jù)是手機所屬用戶的唯一標識，TimeStamp數(shù)據(jù)表示的是發(fā)生手機信令數(shù)據(jù)的時間，而經(jīng)緯度則是對用戶當(dāng)前位置的描述，由此對手機信令數(shù)據(jù)的位置進行區(qū)域編號LAC的明確。而周期性位置更新功能是為了避免手機處在“附著”的狀態(tài)，采用GSM系統(tǒng)對其位置進行強制性周期更新的手段。此功能可以通過周期的自動更新，來對用戶的下一個位置進行確定。功能切換主要是指手機位置由一個基站小區(qū)轉(zhuǎn)移至另一個基站小區(qū)時進行的通信鏈路轉(zhuǎn)換，這一功能是為了確保每個手機用戶的位置都能通過線性方式進行模型表述。

針對一般情況而言，城市道路交通可行性研究的主要對象為長度大于500m的城市道路，而基站覆蓋小區(qū)范圍的半徑普遍為100m，這樣可以將城市道路劃分為基站覆蓋小區(qū)范圍半徑大小的正方形格狀區(qū)域，從而滿足城市交通量預(yù)測對基站劃分的精度要求。同時其也是交通預(yù)測數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)[2]。

3 應(yīng)用手機信令數(shù)據(jù)進行交通量預(yù)測的方法

在城市道路可行性研究中交通預(yù)測主要采用的是四階段法，并且這種方法在不斷的發(fā)展中已經(jīng)趨于成熟。而手機信令數(shù)據(jù)在交通量預(yù)測中的應(yīng)用并不會對四階段法的關(guān)鍵步驟造成影響，只是提高了四階段法各步驟的便捷程度和準確度。

3.1 交通生成步驟

一般情況下，交通生成的基礎(chǔ)OD調(diào)查是通過居民現(xiàn)場調(diào)查的方式或基于斷面流量的OD反推法進行調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取。而在此過程中手機信令數(shù)據(jù)的應(yīng)用則是依靠對虛擬基站小區(qū)信息的整理來獲取相應(yīng)的OD數(shù)據(jù)[ 3 ]。基于手機信令數(shù)據(jù)的OD調(diào)查主要包括兩個方面，一部分是生成虛擬小區(qū)，主要是應(yīng)用地理信息系統(tǒng)對手機信令數(shù)據(jù)定位進行多對一的映射，將其映射到相應(yīng)的交通區(qū)域范圍內(nèi)，并根據(jù)定位數(shù)據(jù)信息以及區(qū)域空間內(nèi)位置數(shù)據(jù)的相互聯(lián)系對各個手機信令數(shù)據(jù)的詳細位置進行明確。之后對生成虛擬小區(qū)內(nèi)的聯(lián)系進行整理則能生成相應(yīng)的OD表。另一部分則是對虛擬小區(qū)的整合，因生成的虛擬小區(qū)OD表細化程度高，劃分的小區(qū)數(shù)量較多，并不能直接用作OD現(xiàn)狀表。由此，需要結(jié)合實際的項目情況，對生成的小區(qū)之間的活動聯(lián)系進行數(shù)據(jù)篩查整合，最終得到基年OD表之后，可以依照相關(guān)的規(guī)劃對基站小區(qū)功能的調(diào)整狀況進行明確，采用定量或定性的分析方式，構(gòu)建相關(guān)模型，進而確定基站小區(qū)的未來交通發(fā)生吸引量[ 4 ]。

3.2 交通分布步驟

交通分布這一步驟主要是將上述進行的交通發(fā)生吸引量預(yù)測所得出的各基站出行量轉(zhuǎn)變?yōu)榛拘^(qū)相互間的空間OD量，也就是形成空間OD矩陣。在進行較為成熟的城市道路區(qū)域交通量預(yù)測時，假設(shè)未來OD交通量的分布形式與當(dāng)前的OD交通量形式相同，普遍應(yīng)用增長系數(shù)法進行處理，例如可以選用底特律法[5]。通過手機信令數(shù)據(jù)的應(yīng)用則可獲取到更為可信的現(xiàn)狀OD表，在很大程度上提升了現(xiàn)狀OD表的擬合度。如果對新區(qū)范圍內(nèi)的道路進行交通量預(yù)測，交通分布會因區(qū)域范圍內(nèi)用地規(guī)劃存在著較大的變化情況，因此必須對分布交通量的實際情況進行分析，利用數(shù)學(xué)模型找出OD交通量的分布規(guī)律，并利用標定模型對分布交通量進行細致的預(yù)測。這種情況下多數(shù)使用約束重力模型進行預(yù)測處理。

3.3 方式劃分步驟

方式劃分這一交通量預(yù)測步驟主要指的是將每一個出行與相應(yīng)的出行方式進行對應(yīng)，從OD表的角度進行分析，這一步驟的關(guān)鍵是將以人為單位建立的出行矩陣轉(zhuǎn)化成以車輛為單位。因當(dāng)前手機信令數(shù)據(jù)的相關(guān)處理仍處于起步階段，所能提取出的字段較為有限，所以在此步驟中，手機信令數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要是對位置變換的確定，并不能根據(jù)停止時間或數(shù)據(jù)軌道對每一次出行的交通方式進行細致的分析，所以此步驟的進行仍需要依靠傳統(tǒng)OD調(diào)查的數(shù)據(jù)進行分析。與此同時，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，今后必將可以依照多種途徑，例如信號密集度或手機用戶行為等大數(shù)據(jù)分析方式對出行交通方式進行確定，進而有效提高方式劃分步驟的精準程度。因城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，城市道路交通系統(tǒng)愈加完善，每個人出行的方式也逐漸變的多元化。所以在進行此步驟時，最為合適的方法應(yīng)選用非集計模型進行描述[ 6 ]。具體來講，首先要利用OD調(diào)查所獲取的單體數(shù)據(jù)進行分析估算，之后再依照解釋性變量對交通量進行預(yù)測。普遍來講，可以選用NL模型或MNL模型進行分析，其中解釋性變量可以選為出行方式所顯示的服務(wù)狀況。

3.4 交通分配步驟

針對交通出行的行為來看，交通分配此步驟主要指的是將單體出行的路徑進行選擇性的匯總，具體來講是將起迄點之間的交通流量的OD矩陣表示當(dāng)作系統(tǒng)的輸入文件。并且依照能夠選擇的出行阻抗，將各個OD矩陣交通流量在路網(wǎng)上進行分配。一般情況下，在交通分配步驟進行的過程中，可以選用隨機用戶平衡法來進行描述分析，而將手機信令數(shù)據(jù)在此步驟中的應(yīng)用，可以使這種方法與現(xiàn)實中的路網(wǎng)流量更為接近[ 7 ]。并且在路網(wǎng)流量達到與隨機用戶相平衡時，使出行的手機用戶在主觀上認為自身不會因路徑選擇差異而造成預(yù)期內(nèi)的增加。與此同時，在交通分配步驟中，為了能夠完全實現(xiàn)隨機用戶的平衡，普遍采用TransCAD軟件利用MSA計算方法也就是逐次平均法進行詳細的計算分析，進而在描述過程中實現(xiàn)收斂的目的。

4 結(jié)論

綜上，本文主要針對手機信令數(shù)據(jù)在城市道路交通量預(yù)測工作中的應(yīng)用進行研究，并對其應(yīng)用的要點及方法進行細致的分析，提出應(yīng)用手機信令數(shù)據(jù)實現(xiàn)“四階段法”交通預(yù)測的具體步驟。根據(jù)本文的分析結(jié)果顯示，將手機信令數(shù)據(jù)作為城市道路交通量預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以在一定程度上降低交通量預(yù)測的難度，使預(yù)測工作更為簡便，并且保證了交通量預(yù)測結(jié)果的準確和可靠，值得在交通領(lǐng)域進行深入的研究和應(yīng)用。

參考文獻

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