摘要
相对于传统的居民出行调查方式，手机信令大数据是一种新兴的调查手段，具有在短时间内更有效地获取居民出行的方向、数量、时间、距离等特征规律的优势。在城市交通规划尤其是有轨电车线网规划中，手机信令大数据技术能够为研究者提供更为真实、可靠的基础数据，所获得的居民出行特征和城市交通分布特征可为有轨电车线网规划提供科学有效的基础支撑。以东营市有轨电车线网规划为例，通过对该规划线网的客流预测，证实了线网规划的科学性，从而印证了手机信令大数据在有轨电车线网规划应用中的优越性。
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引言
城市居民现状出行特征是有轨电车线网规划的基础，对于科学指导有轨电车线网规划具有指导意义。传统的城市居民出行调查工程量浩大，耗时耗力且经济投入巨大，其调查结果的精度存在较大的误差。随着手机普及率的提高，城市绝大多数人口拥有并熟练使用手机，因而采用基于手机信令分析技术的居民出行调查替代传统的出行调查成为了可能［1］。对于中心城区服务于中短公交出行的有轨电车而言，在常规客流调查的基础上，通过手机信令数据分析的手段，采用多种方法进行拟合，研究判断出城市的主要客流走廊，其成果可为后续有轨电车的规划设计提供充足的依据［2］。
手机信令大数据对交通特征的分析以现状出行为基础，对于城市发展格局已经基本定型、城市人口增长已趋于平稳的城市，利用手机信令大数据作为城市有轨电车线网规划的基础分析数据具有较好的效果。
01
手机信令大数据的特征及技术
1.1手机信令大数据的特征与优势
居民出行特征数据的传统获取大多依据人工观测计数统计、多年一次的人口普查或抽取居民出行问卷调查等方式进行。传统的调查方法耗费成本高、涉及人员多、组织难度大，且获取的数据为准静态数据，无法把握信息的动态变化特征。通过手机信令大数据可以获取用户在某时刻的空间位置及随时间变化其位移的变化情况，具有时间、空间的多重维度，可以成为人口调查及其出行特性研究的一种新的技术选择方向［3］。
相比于传统的居民出行特征调查手段，手机信令大数据分析技术具有以下优势:
1)真实性。拥有大量的数据样本，能够真实反映具有当地特点的居民出行特征。
2)覆盖范围广。能够最大程度地覆盖本地居民和外地居民的出行，确保调查样本的全面性。
3)数据精度高。在大样本覆盖情况下仍具备较高的数据精度。经测算，该技术的平均相对偏差小于10%。
4)分析颗粒度小。在城市调查需求的基础上，从时间和空间上细化调查内容，采用定量分析和定性分析相结合的方式，为有轨电车规划提供更小区域、更小时间段的基础数据。
5)连续性。以信息化手段自动获取交通基础数据与出行特征数据，在调查期间和调查期外都具备较好的数据连续性。
为了更有效地掌握居民出行的方向、数量、时间、距离等特征规律，为有轨电车的线网规划工作提供真实、可靠的基础数据，在有轨电车线网规划中引入手机信令大数据技术是很有意义的。
1.2手机信令大数据处理技术
1.2.1手机信令调查的技术路线
利用融合数据提取居民出行时空分布特征的方法，通过对收集到的重复冗余数据进行处理，运用地理信息系统将手机数据映射至所研究的交通区域，通过划分交通小区、定义出行识别、建立OD(起讫点)矩阵、绘制出行期望线等对出行数据进行挖掘，得到了居民的出行时空分布特征。如图1所示，基于手机信令大数据的交通出行调查，其具体步骤如下:
1)步骤一:手机信令大数据的清洗和预处理。
对原始的手机信令数据进行清洗和预处理，去掉错误数据和乒乓切换数据等。
2)步骤二:居民出行调查数据的处理。对从手机信令中获取的居民出行调查数据进行处理，获取居民出行特征的分析结果，如出行率、出行距离以及出行时间等。
3)步骤三:手机用户轨迹数据处理。利用居民出行特征分析结果，对手机用户轨迹数据中的停留时间等阈值进行标定和校核，获取符合现状的初始OD矩阵。该矩阵比直接从样本扩充(以下简称“扩样”)后的居民出行调查数据得到的出行OD更为精确。
4)步骤四:居民出行调查数据的扩样。通过统计学方法，对居民出行调查数据进行合理扩样，以获取全市居民的出行总量。
5)步骤五:多源数据的融合。对手机信令数据获取的初始OD矩阵(形态)及居民出行调查数据获取的出行总量进行融合处理，得到最终调整后的OD矩阵。
6)步骤六:利用融合后的OD矩阵标定重力模型。
02
手机信令大数据在东营市有轨电车规划中的应用
本文以山东省东营市的有轨电车线网规划为案例，对手机信令大数据在有轨电车线网规划中的应用情况进行总结。
2.1交通小区的划分
年山东省东营市的常住人口为.46万人，流动人口为30.39万人。其中，该市的中心城区常住人口为88.93万人，流动人口为18.39万人。该市东城、西城双组团基本特征明显，两个组团的中心相距约15km。本文采用东营市中国联通的网络手机大信令数据，通过数据扩样的方式得到该市全市范围内居民出行特征结果。
如图2所示，本文所获取的手机信令数据采集范围为东营市全市域，其中:中心城区分为东城、西城和垦利区三部分，作为3个交通大区，共划分交通小区个;此外，中心城区外围的市域范围内划分了13个交通大区。
2.2交通出行特征分析
2.2.1出行产生量与吸引量预测
根据手机信令数据的调查结果，年东营市市域范围内居民的全天总出行量为万人次/d，人均出行次数为1.79次/d。其中:出行人数占总人口数的81%，出行人的人均出行次数为2.21次/d。
通过对东营市市域范围现状出行产生和吸引图进行研究发现，东营市中心城区范围内的出行产生区域较广，交通吸引分布区域与产生区域基本吻合。这说明了在中心城范围内就职人数和居住人数相对平衡。
西城的交通产生量多于其他区域，说明了中心城的居住区分布较分散，但西城的居住量要大于东城及垦利区。
在市域范围内，市域出行产生点少、产生量多，说明了市域居住区分布较为集中，但就业岗位相对分散。
2.2.2规划年的OD分布
目前东营市的城市发展格局已经基本形成，城市人口已经趋于稳定，现状OD分布对于规划年城市交通OD分布具有较强的借鉴意义。由于东营市最新版的总体规划正处于编制状态，可以现状出行率与OD分布为基础,并结合用地规划情况，对规划年的OD出行分布进行预测。
如图3所示，据预测，年东营市的人均出行次数为1.80次/d,出行总量.9万/d;年东营市的人均出行次数为2.0次/d，出行总量为万/d。
2.2.3道路网客流总需求量
在现状道路网络情况的基础上，通过手机信令数据出行链分析技术获得了东营市市域和中心城区的道路网客流总体需求，如图4所示。
根据调查数据，年东营市的东城和西城道路网络较完善，道路网需求相对较均衡。东西城之间的交通需求量最集中，通道压力相对较大，部分通道客流量超过8万人次/d，在早晚高峰期间部分通道客流量超过人次/h。
2.3手机信令大数据调查结果分析
1)交通出行距离在逐年增加，交通出行效率逐步降低。根据综合交通规划调查数据，年东营市中心城区人均单程出行时间为19.75min，人均出行距离为6.9km，平均出行速度为21.15km/h。而根据手机信令调查数据，年该市中心城区平均出行时间为25.58min，人均出行距离为7.3km，平均出行速度为17.1km。此外，年东营市中心城区机动化出行占比达62.41%，非机动化出行方式仅为37.59%。从平均出行速度可以看出，东营市的居民出行效率正在逐年降低。在占比较高的机动化出行中，大多为私人小汽车出行，这说明了通过私人小汽车来提升城市出行效率的策略已经失效，急需有轨电车等高效、集约的公共交通来提升城市交通的出行效率。
2)中心城区交通压力集中，市域范围内向心交通需求明显。根据手机信令调查数据，东营市交通出行需求及供需压力主要集中在中心城区以及市域向心方向。东西城之间的通道作为目前交通压力最为集聚的走廊，除了在有轨电车线网规划中应着重考虑外，在有轨电车的近期建设中也应优先予以考虑。
3)早晚高峰路网流量形态。根据手机信令调查数据，东营市交通出行早晚高峰特征明显，其中:早高峰出行量约占全日出行量的10%，晚高峰出行量约占全日出行量的9%。东营市的早晚高峰出现在早上7:00—8:00和下午17:00—18:00。早晚高峰期间道路网流量形态基本相似，这说明东营市早晚高峰的交通出行的方向明确，通勤和通学的比例相对较大。
2.4有轨电车线网方案分析
基于手机信令大数据与宏观交通模型，对东营市主要交通客运走廊进行分析。结合该市的发展方向和发展定位，确定东营市中心城区有轨电车线网规划“东西双通道、双城各自成网”的方案，如图5所示。
结合手机信令调查数据，由于东西双城区域内部的交通需求较大，需要有轨电车线网在东西双城内内部各自成网，以满足双城内部的日常交通出行需求。
此外，东西双城之间的交通需求以通勤交通为主，且双城间的高峰小时交通出行较为集中，需要2条有轨电车通道方能满足双城间的通勤交通需求。如图6所示，通过交通仿真模型对该规划线网进行客流预测，有轨电车线网的日均客流约人次/d，高峰小时最大断面客流达人次/h，符合有轨电车的建设需求。
03
结语
本文结合山东省东营市有轨电车线网规划项目，以研究东营市居民出行特征和指导有轨电车线网规划布局为目的，通过采用手机信令大数据处理的技术方法，成功获取了东营市居民出行次数、现状交通产生吸引分布、现状OD布局和道路网客流量等数据信息，为东营市有轨电车线网规划提供了科学依据。线网客流预测结果证明，本文的研究成果在有轨电车线网规划方面具有一定的指导意义和可行性。
参考文献
[1]唐语灏.基于手机信令大数据获取城市居民OD特征的新方法[J].信息通信,(2):.
[2]王啸君.基于大数据分析的客流走廊判别方法研究[J].城市道桥与防洪,(1):.
[3]马春景.基于手机信令数据的流动人口出行特性分析方法研究[D].南京:东南大学,.
王成,唐淼,*晓斌.手机信令大数据在东营市有轨电车线网规划中的应用[J].城市轨道交通研究,,23(S1):15-20.
图文
赵雪
编辑
臧天哲
上海有轨电车工程技术中心
“城市交通，有轨纵横”
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