基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)的北京市景區(qū)游客時(shí)空活動(dòng)特征研究

萬(wàn) 意 張翼然 謝文瑄 丁 月 陶迎春 祝曉坤

(1. 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院, 北京 100038;2. 城市空間信息工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100038)

0 引言

北京市2020年接待旅游游客達(dá)31833萬(wàn)人,旅游收入5866億元[1],隨著游客數(shù)量逐年上升,越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注旅游景點(diǎn)的擁堵情況和人員安全問(wèn)題[2]。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)景區(qū)客流對(duì)景區(qū)發(fā)展具有重要的參考價(jià)值,實(shí)時(shí)收集景區(qū)內(nèi)駐留游客數(shù)量,掌握景區(qū)游客時(shí)空分布可以有效監(jiān)測(cè)城市旅游業(yè)發(fā)展,對(duì)景區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)防范、公共資源調(diào)度、旅游業(yè)開(kāi)發(fā)和城市規(guī)劃起到至關(guān)重要的作用[3-6]。探究景區(qū)內(nèi)游客在時(shí)間和空間上的活動(dòng)特征可以有效監(jiān)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間序列下客流峰值分布規(guī)律,也可以為公共安全評(píng)估、旅游業(yè)健康發(fā)展和數(shù)字化智慧城市管理提供參考[7-8]。

目前已有不少學(xué)者針對(duì)景區(qū)公共安問(wèn)題進(jìn)行了研究,如WANG Jia[9]提出了目的地旅游安全容量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系,鐘曉君[10]基于統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)地調(diào)研提出了針對(duì)廣州白云湖景區(qū)的客流調(diào)控機(jī)制和對(duì)策,胡成等人[11]提出了人群聚集空間不平衡系數(shù)和波動(dòng)系數(shù),對(duì)北京什剎海景區(qū)的人均聚集安全容量進(jìn)行了計(jì)算。手機(jī)信令數(shù)據(jù)具有樣本數(shù)量大、覆蓋面廣、時(shí)間連續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[12],近年來(lái)在人口統(tǒng)計(jì)、職住關(guān)系、通勤行為、城市結(jié)構(gòu)剖析、公共設(shè)施服務(wù)和區(qū)域關(guān)系[13-20]等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于手機(jī)信令數(shù)據(jù)來(lái)源于移動(dòng)設(shè)備,可以獲取游客的時(shí)空活動(dòng)軌跡,對(duì)游客的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行判別,為景區(qū)游客動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了新的研究思路[21]。

基于此,本文采用手機(jī)信令數(shù)據(jù),以北京市32個(gè)景區(qū)為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)客流活動(dòng)軌跡進(jìn)行提取和判別,構(gòu)建景區(qū)擁堵指數(shù)、客流活動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)、景區(qū)吸引力指標(biāo)和晝夜、工作日和周末客流比指標(biāo),對(duì)北京市景區(qū)的游客時(shí)空活動(dòng)特征進(jìn)行分析,以期為公共安全評(píng)估、公共資源調(diào)度和旅游規(guī)劃發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)與研究數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

本研究選擇北京市東城區(qū)、西城區(qū)、海淀區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)、順義區(qū)、門頭溝區(qū)、石景山區(qū)和豐臺(tái)區(qū)8個(gè)市轄區(qū)內(nèi)共32個(gè)景區(qū)作為研究對(duì)象,總占地面積約78.94 km2,涵蓋公園、博物館、歷史古跡、人文景觀等多個(gè)類別,表1是32個(gè)景區(qū)的具體信息。

表1 景區(qū)信息

1.2 研究數(shù)據(jù)

本研究采用2021年3月1日至2021年5月13日(共計(jì)74 d)的北京市用戶的手機(jī)信令數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)來(lái)源于手機(jī)與基站主動(dòng)或被動(dòng)交互產(chǎn)生的記錄,包括瞬時(shí)游客數(shù)量和歸屬信息,更新周期為30 min,其中瞬時(shí)游客數(shù)指當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)在景區(qū)停留超過(guò)15 min的用戶(剔除自然月內(nèi)滿足一半天數(shù)及以上的區(qū)域穩(wěn)定用戶),瞬時(shí)游客歸屬地指基于瞬時(shí)游客用戶的號(hào)段歸屬地信息,共計(jì)3868208條記錄。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

大數(shù)據(jù)分析中,原始數(shù)據(jù)往往存在大量不完整、不一致的異常數(shù)據(jù),會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果產(chǎn)生影響,本研究針對(duì)手機(jī)信令原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)清洗,包括原始數(shù)據(jù)的異常值識(shí)別、缺失值補(bǔ)0、離群值剔除和與本文研究區(qū)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)篩除。

2 研究方法

2.1 空間分布特征指標(biāo)構(gòu)建

2.1.1景區(qū)總體客流活動(dòng)強(qiáng)度

對(duì)74 d內(nèi)每30 min的手機(jī)信令數(shù)據(jù)中32個(gè)景點(diǎn)的瞬時(shí)客流人數(shù)進(jìn)行提取，景區(qū)內(nèi)48個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)客流的日均值可以反映該景區(qū)今日的客流活動(dòng)強(qiáng)度，本文將全天48個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)客流日均值作為客流活動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，其計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中，i是統(tǒng)計(jì)景區(qū)的編號(hào)；t是時(shí)段序號(hào)；T是總時(shí)段數(shù)量；S(d,t)是第d天32個(gè)景區(qū)的全天48個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)客流總數(shù)；Po(d,t)是第i個(gè)景區(qū)第d天的瞬時(shí)客流總數(shù)；Pd,t是第i個(gè)景區(qū)第d天的第t個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)客流數(shù)；Mean(d,t)是32個(gè)景區(qū)瞬時(shí)客流日均值；Meani(d,t)是第i個(gè)景區(qū)第d天瞬時(shí)客流日均值。

2.1.2景區(qū)擁堵指標(biāo)

分別對(duì)32個(gè)景區(qū)每個(gè)時(shí)段的客流密集程度進(jìn)行計(jì)算，以時(shí)間Tp段景區(qū)i內(nèi)的瞬時(shí)客流總數(shù)均值和景區(qū)i的面積的比值作為該景區(qū)在時(shí)間段Tp的平均擁堵指數(shù)Cip(t)；以第d天第t個(gè)時(shí)段景區(qū)i的客流數(shù)和面積的比值作為該景區(qū)在該時(shí)段的擁堵指數(shù)Ci,d,t，其值越大表示擁堵程度越高，擁堵指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

(3)

(4)

式中，Cip(t)是時(shí)間段Tp內(nèi)景區(qū)i的平均擁堵指數(shù)；Pipavg(t)是景區(qū)i在時(shí)間段Tp內(nèi)的瞬時(shí)客流總?cè)藬?shù)；Ci,d,t是景區(qū)i在第d天的第t個(gè)時(shí)段的擁堵指數(shù)；Ai是景區(qū)i的占地面積。

2.1.3景區(qū)吸引力指標(biāo)

分別對(duì)32個(gè)景區(qū)每個(gè)時(shí)段的客流歸屬進(jìn)行提取和統(tǒng)計(jì)分類，計(jì)算時(shí)間段Tp內(nèi)景區(qū)i的本地游客占同時(shí)段景區(qū)內(nèi)游客總數(shù)的比例作為景區(qū)i在該時(shí)間段的內(nèi)向吸引力指數(shù)，時(shí)間段Tp內(nèi)景區(qū)i的外地游客占同時(shí)段景區(qū)內(nèi)瞬時(shí)客流總數(shù)的比例作為景區(qū)i在該時(shí)間段的外向吸引力指數(shù)，其值越大表示該景點(diǎn)對(duì)本地或外地人群的吸引力越大，景區(qū)吸引力指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

(5)

(6)

式中，Atri_nat(t)是時(shí)間段Tp內(nèi)景區(qū)i的內(nèi)向吸引力指數(shù)；Atriout(t)是時(shí)間段Tp內(nèi)景區(qū)i的外向吸引力指數(shù)；pnat是時(shí)間段Tp內(nèi)該景區(qū)的本地游客數(shù)；Pout(t)是時(shí)間段Tp內(nèi)該景區(qū)的外地游客數(shù)。

2.2 時(shí)間變化特征指標(biāo)構(gòu)建

2.2.1晝夜客流強(qiáng)度比指標(biāo)

以06:00—17:30景區(qū)的日均客流量和18:00—05:30的日均瞬時(shí)客流數(shù)的比值作為晝夜客流強(qiáng)度比指標(biāo)Iida，計(jì)算公式如下：

(7)

式中，Pday(t)是景區(qū)在06:00—17:30時(shí)間段內(nèi)的日均瞬時(shí)客流數(shù)；Pnight(t)是景區(qū)在18:00—05:30的日均瞬時(shí)客流數(shù)。

2.2.2 周末—工作日、節(jié)假日—工作日客流強(qiáng)度比指標(biāo)

對(duì)每個(gè)景區(qū)，以研究時(shí)間段中13天周末的日均瞬時(shí)客流數(shù)和53天工作日的日均瞬時(shí)客流數(shù)的比值作為該景區(qū)周末—工作日客流強(qiáng)度比指標(biāo)Iiww，以8天節(jié)假日(4月3日—4月5日清明節(jié)假期和5月1日—5月5日勞動(dòng)節(jié)假期)的日均瞬時(shí)客流數(shù)和53天工作日的日均瞬時(shí)客流數(shù)的比值作為該景區(qū)節(jié)假日—工作日客流強(qiáng)度比指標(biāo)Iihw，計(jì)算公式如下：

(8)

(9)

式中，Pwkd(t)是景區(qū)i13天周末的日均瞬時(shí)客流數(shù)；Pwork(t)是景區(qū)i53天工作日的日均瞬時(shí)客流數(shù)；Phld(t)是景區(qū)i8天節(jié)假日的日均瞬時(shí)客流數(shù)。

3 分析與討論

3.1 客流空間分布格局

研究時(shí)段內(nèi)北京32個(gè)景區(qū)的瞬時(shí)客流數(shù)日均值為16 503人；瞬時(shí)客流數(shù)最大為4月4日(清明節(jié)假期第二天)的下午15:30時(shí)段，北京32個(gè)景區(qū)內(nèi)瞬時(shí)游客數(shù)高達(dá)74 485人；瞬時(shí)客流數(shù)最低為3月9日(工作日，周二)上午02:00時(shí)段，32個(gè)景區(qū)內(nèi)游客總數(shù)為1 653人。圖1是各個(gè)景區(qū)的客流日均值，從圖中可以看到景區(qū)間的“冷熱”也存在較大的差距，瞬時(shí)客流的日均值超過(guò)1 000的有：奧林匹克公園(7 811人)、奧林匹克森林公園(2 470人)、玉淵潭公園(1 532人)、紫竹院公園(1 330人)、故宮博物院(1 190人)、世界公園(1 100人)、北京園博園(1 095人)和北宮森林公園(1 074人)。同時(shí)也有一些比較冷門的景點(diǎn)瞬時(shí)客流的日均值低于100人，如孔廟國(guó)子監(jiān)(85人)和龍?zhí)段骱珗@(56人)。

圖1 北京32個(gè)景區(qū)客流日均值

由于不同景區(qū)間的面積差異較大，單純地從客流數(shù)量上并不能較全面地評(píng)估景區(qū)的客流環(huán)境，本文結(jié)合32個(gè)景區(qū)的面積來(lái)計(jì)算景區(qū)的擁堵指數(shù)，采用兼顧要素范圍個(gè)數(shù)、組內(nèi)相似性和組間差異性的自然斷點(diǎn)聚類法將32個(gè)景點(diǎn)的擁堵指數(shù)分為5個(gè)擁堵等級(jí)，等級(jí)越高表示該景區(qū)擁堵程度越嚴(yán)重，具體分級(jí)見(jiàn)表2。

表2 基于自然斷點(diǎn)法的景區(qū)擁堵系數(shù)等級(jí)劃分

32個(gè)景點(diǎn)中擁堵等級(jí)為一級(jí)的有15個(gè)，二級(jí)有5個(gè)，三級(jí)6個(gè)，四級(jí)4個(gè)，五級(jí)2個(gè)。其中，戒臺(tái)寺和中塔公園為五級(jí)擁堵，擁堵指數(shù)超過(guò)4 000，游客密度大，擁堵程度較嚴(yán)重，而什剎海、奧林匹克水上公園等景區(qū)的擁堵指數(shù)低于20，較為寬敞舒適。除此之外，景區(qū)占地面積以及封閉與否也一定程度上影響著景區(qū)內(nèi)的擁堵程度，一些占地面積較大的景區(qū)(如奧林匹克森林公園、頤和園、圓明園遺址公園)和非封閉的景區(qū)(如什剎海等)，即使瞬時(shí)客流數(shù)日均值較高，擁堵指數(shù)卻并不高，擁堵等級(jí)大多在二級(jí)以下。

在景區(qū)吸引力指標(biāo)上，北京32個(gè)景點(diǎn)的游客中，外地游客是主要的客流來(lái)源，平均占比高達(dá)68.65%，本地游客占比約31.35%，圖2是各景區(qū)內(nèi)本地游客和外地游客的占比情況，本地游客占比最多的景點(diǎn)是奧林匹克森林公園，有41.94%的游客來(lái)自北京，外地游客和本地游客的比例為1.38∶1。外地游客占比最多的景點(diǎn)是天安門廣場(chǎng)，占比高達(dá)84.22%，是本地游客的5倍左右。

3.2 客流時(shí)間變化特征

客流變化時(shí)間特征方面，節(jié)假日和周末的客流量相比工作日有明顯的增加，研究時(shí)段中53個(gè)工作日期間的瞬時(shí)客流的日均值為15 093人，13個(gè)周末期間的瞬時(shí)客流的日均值為1 8184人，比工作日的瞬時(shí)客流日均值高20.48%，清明節(jié)期間瞬時(shí)客流日均值為23 600人，比工作日的瞬時(shí)客流日均值高56.36%，勞動(dòng)節(jié)期間瞬時(shí)客流日均值為23 526人，比工作日的瞬時(shí)客流日均值高出55.87%。

將06:00—17:30時(shí)段的客流量歸為晝客流量，18:00—05:30的客流量歸為夜間客流量，對(duì)32個(gè)景區(qū)的晝夜客流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖3所示，78.5%的客流量來(lái)源于白天，晝夜客流比均值為3.64。日均客流量的差異主要體現(xiàn)在晝客流量的增減上，兩個(gè)明顯的客流高峰分別對(duì)應(yīng)清明節(jié)和五一勞動(dòng)節(jié)，其他客流小高峰出現(xiàn)在周末。夜間客流量的變化程度微弱，但在周末和節(jié)假日仍然有較小的起伏，與晝客流量節(jié)假日的增減幅度明顯高于周末不同，夜客流量在節(jié)假日和周末的增幅差異不大。

圖2 各景區(qū)本地游客和外地游客比例

圖3 景區(qū)晝夜客流分布情況

圖4是景區(qū)工作日、周末和節(jié)假日客流變化情況，凌晨00:00—06:30和晚上20:00—23:00期間客流量較少，且工作日、周末和節(jié)假日的客流量差異很小，游客的活躍時(shí)段是07:00—19:30期間。以工作日的客流量為參照，00:00—06:30時(shí)段內(nèi)，節(jié)假日期間客流量與工作日客流量比值在維持在1左右，09:00—12:00節(jié)假日客流量顯著增加，節(jié)假日—工作日客流比值也攀升至1.5以上，并在15:30達(dá)到峰值，此時(shí)段節(jié)假日客流量是平時(shí)工作日的兩倍以上，在15:30后客流量逐漸降低，節(jié)假日—工作日客流比值也逐漸回歸至1左右。與節(jié)假日和工作日客流量相比，周末的客流量總體也呈現(xiàn)一致的增減趨勢(shì)，但周末的客流量?jī)H在活躍時(shí)段(07:00—19:30)較高，在非活躍時(shí)段則低于工作日，00:00—10:30期間周末的客流量均低于平時(shí)工作日的客流量，11:00后則高于工作日客流量并在16:30達(dá)到峰值，約為工作日客流量的1.4倍，20:30之后客流量再度低于工作日。

圖4 景區(qū)工作日、周末和節(jié)假日客流變化

對(duì)于單個(gè)景區(qū)，本文提取景區(qū)的營(yíng)業(yè)時(shí)段內(nèi)的客流數(shù)據(jù)，將工作日、周末和節(jié)假日分類進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)3種日期類型的客流量強(qiáng)度特征將景區(qū)的客流模式分為3類：節(jié)假日型(節(jié)假日的客流量日均值最高)、周末型(周末的客流量日均值最高)和工作日型(工作日的客流量日均值最高)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，在北京32個(gè)景區(qū)中有25個(gè)景區(qū)屬于節(jié)假日型，周末型的有5個(gè)，工作日型的有2個(gè)，近80%的景區(qū)在節(jié)假日會(huì)面臨較高的客流壓力。

表3 景區(qū)客流模式分類

3.3 討論

手機(jī)信令數(shù)據(jù)以其大樣本、高覆蓋、低成本等優(yōu)點(diǎn)在越來(lái)越多的領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)支撐和分析功能。本文通過(guò)手機(jī)信令數(shù)據(jù)對(duì)北京市32個(gè)景區(qū)的游客時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析,得到了不錯(cuò)的結(jié)果；但手機(jī)信令數(shù)據(jù)在客流統(tǒng)計(jì)上仍然存在一些不足,例如，手機(jī)信令數(shù)據(jù)盡管通過(guò)某些算法可以對(duì)用戶的類型進(jìn)行判別,但仍然不能完全符合現(xiàn)實(shí)情況,例如，景區(qū)范圍內(nèi)的工作人員和商家店員等也容易被誤判為游客,使統(tǒng)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生誤差。同時(shí)，本文也存在一些需要改進(jìn)和提升的地方,例如，本文使用的是74天的客流數(shù)據(jù),在本研究的基礎(chǔ)上增加研究時(shí)段,可以進(jìn)一步細(xì)化游客時(shí)空分布的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)和活動(dòng)傾向,做到更精細(xì)的時(shí)空特征研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于手機(jī)信令數(shù)據(jù),通過(guò)構(gòu)建景區(qū)擁堵指數(shù)、客流活動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)、景區(qū)吸引力指標(biāo)和晝夜、工作日和周末客流比指標(biāo)對(duì)北京市32個(gè)景區(qū)游客時(shí)空活動(dòng)特征進(jìn)行分析,得到結(jié)論如下：

(1)研究時(shí)段內(nèi)北京32個(gè)景區(qū)的客流數(shù)日均值為16 503人,瞬時(shí)客流數(shù)最高高達(dá)74 485人,最低為1 653人?！袄錈峋包c(diǎn)”間客流量有較大的差異,戒臺(tái)寺和中塔公園為五級(jí)擁堵,擁堵指數(shù)超過(guò)4 000,而什剎海、奧林匹克水上公園等景區(qū)的擁堵指數(shù)不足20,較為寬敞舒適。

(2)在景區(qū)吸引力指標(biāo)上,北京32個(gè)景區(qū)的游客中,外地游客是主要的客流來(lái)源,平均占比高達(dá)68.65%,本地游客約31.35%。不同景區(qū)間的游客類型也有差異,外地游客占比最多的景點(diǎn)是天安門廣場(chǎng),占比高達(dá)84.22%,是本地游客的5倍多,本地游客占比最多的景點(diǎn)是奧林匹克森林公園,有41.94%的游客來(lái)自北京。

(3)節(jié)假日和周末的客流量有明顯的增加,瞬時(shí)客流日均值分別增加20.48%和56.12%,日均客流量中,78.5%的客流量來(lái)于白天,平均晝夜客流比為3.64。對(duì)單個(gè)景區(qū)的分析可知,32個(gè)景區(qū)中有25個(gè)景區(qū)屬于節(jié)假日型,即近80%的景區(qū)在節(jié)假日會(huì)面臨較高的客流壓力。