大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)體出行模式與城市空間結(jié)構(gòu)交互研究

曹勁舟

1. 自然資源部城市國(guó)土資源監(jiān)測(cè)與仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518060； 2. 深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，廣東 深圳 518060

快速城市化背景下，個(gè)體移動(dòng)行為變得復(fù)雜多元，人類活動(dòng)對(duì)于城市結(jié)構(gòu)的影響和約束越來越大，產(chǎn)生了一系列人與城市互動(dòng)過程中的問題。人的活動(dòng)與移動(dòng)如何改變城市結(jié)構(gòu)以及如何被城市結(jié)構(gòu)限制仍然缺乏有效的研究。論文利用城市時(shí)空大數(shù)據(jù)，以“活動(dòng)—行為—結(jié)構(gòu)”3個(gè)維度構(gòu)建個(gè)體出行模式與城市空間結(jié)構(gòu)交互的框架模型，研究個(gè)體的移動(dòng)與活動(dòng)模式，其與城市空間結(jié)構(gòu)的交互影響機(jī)制。論文工作從以下4個(gè)方面開展：

(1) 提出了多源數(shù)據(jù)集成的大規(guī)模個(gè)體軌跡重構(gòu)和活動(dòng)語義增強(qiáng)方法。傳統(tǒng)方法無法獲得全覆蓋、大規(guī)模、可靠的個(gè)體活動(dòng)語義數(shù)據(jù)。論文融合手機(jī)定位大數(shù)據(jù)和社交媒體簽到數(shù)據(jù)，基于隱馬爾可夫模型提出了個(gè)體時(shí)空約束的行進(jìn)式活動(dòng)類型標(biāo)記算法，結(jié)合位置變化與活動(dòng)轉(zhuǎn)換之間的共生規(guī)律，在個(gè)體尺度實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)語義的高精度標(biāo)記。研究結(jié)果顯示模型可行有效，具有很好的準(zhǔn)確率和遷移性。在群體尺度下分析居民活動(dòng)時(shí)空分布特征，結(jié)果顯示：個(gè)體移動(dòng)具有時(shí)空規(guī)則性，群體活動(dòng)具有空間異質(zhì)性和時(shí)序動(dòng)態(tài)性。大量的居民活動(dòng)類型單一，集中在少數(shù)幾個(gè)區(qū)域，且具有很強(qiáng)的時(shí)間周期性。

(2) 提出了出行行為的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)抽象模型和實(shí)證了模態(tài)決策的物理特性。對(duì)活動(dòng)軌跡進(jìn)行拓?fù)涑橄蠡?，將人的出行行為抽象成以位置、活?dòng)、出行為元素的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)；提取有限個(gè)位置和活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，對(duì)其物理特性進(jìn)行建模，量化網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的決策行為，揭示出行偏好特征。研究結(jié)果顯示人類出行看似很混亂，但它具有高度規(guī)則性和偏好特征。進(jìn)一步理解個(gè)體對(duì)于不同模態(tài)的決策行為和出行距離的影響，證實(shí)了出行決策遵循某種統(tǒng)一的偏好機(jī)制，即“最小省力原則”，成為個(gè)體選擇出行結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力。

(3) 提出了一種基于個(gè)體活動(dòng)特征來揭示城市功能及其時(shí)空動(dòng)態(tài)的新方法。遵循“數(shù)據(jù)—活動(dòng)—功能”的邏輯，匯集識(shí)別的活動(dòng)數(shù)據(jù)集，基于群體時(shí)空聚類，推斷出每小時(shí)的城市功能類型，揭示功能日變化。研究表明真實(shí)的城市功能與傳統(tǒng)土地利用存在差異；城市格網(wǎng)在不同時(shí)間承載著不同人類活動(dòng)，城市功能結(jié)構(gòu)具有時(shí)空動(dòng)態(tài)的多樣性、不確定性、晝夜轉(zhuǎn)換特性；個(gè)體通過其時(shí)空活動(dòng)的類型影響城市功能結(jié)構(gòu)。該研究揭示“人影響城市”的作用機(jī)制在于通過具體的活動(dòng)參與使得城市功能結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化。

(4) 提出了一種基于城市空間資源分配假設(shè)的出行網(wǎng)絡(luò)扭曲識(shí)別方法。通過匯總形態(tài)異質(zhì)的出行模態(tài)，構(gòu)建考慮個(gè)體出行異質(zhì)的多層出行網(wǎng)絡(luò)，揭示了由于空間資源分布不均導(dǎo)致個(gè)體出行網(wǎng)絡(luò)的扭曲特性。研究結(jié)果顯示城市資源分布導(dǎo)致真實(shí)出行網(wǎng)絡(luò)既不是規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，也不是隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具有等級(jí)層次結(jié)構(gòu)特征；個(gè)體異質(zhì)的出行網(wǎng)絡(luò)的扭曲具有不同的程度；復(fù)雜性越高的網(wǎng)絡(luò)具有越高的扭曲度該研究揭示了“城市影響人”的作用機(jī)制在于城市通過不均勻的資源配置來使得個(gè)體出行網(wǎng)絡(luò)扭曲化。