一種基于手機信令數(shù)據(jù)的居民軌道交通出行方式識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通規(guī)劃以及計算機應用技術，特別是涉及一種基于手機信令數(shù)據(jù)的 居民軌道交通出行方式識別方法。
【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)代化的城市交通規(guī)劃方面，合理的規(guī)劃軌道交通線路與軌道交通站點，可以 用力的解決城市某些區(qū)域道路擁堵的問題，提高居民的出行效率與出行質量。為了合理的 對軌道交通線路進行規(guī)劃，首先需要獲取居民出行中屬于軌道交通方式的信息，用于分析 后可以對線路規(guī)劃進行技術上的支持。
[0003] 傳統(tǒng)獲取居民出行信息的方式分為人工調查，視頻監(jiān)控人像識別與1C卡數(shù)據(jù)統(tǒng) 計。人工調查對于現(xiàn)在快速發(fā)展的城市交通現(xiàn)狀而言，時效性與適用性會大打折扣。視頻監(jiān) 控方式識別精度不高，同時存在監(jiān)控死角，獲取的數(shù)據(jù)集不完整，結果存在偏差。利用1C卡 數(shù)據(jù)進行客流統(tǒng)計的方式，對于比較復雜的換乘以及不出站往返的出行情況無法精準統(tǒng) 計，數(shù)據(jù)存在局限。
[0004] 目前多數(shù)專利中存在利用手機信令數(shù)據(jù)進行交通方面的技術研究，其多是單純利 用速度閾值來判斷出行方式，這種方案判斷條件單一，根據(jù)目前復雜的交通狀況，難以區(qū)分 軌道交通出行方式與地鐵沿線的駕車出行方式或者公共交通出行方式，判斷準確率低。在 《一種基于手機信號數(shù)據(jù)的軌道交通出行方式》專利中，其利用額外的虛擬傳感器網(wǎng)絡來映 射當前用戶軌跡來進行出行方式識別。
[0005] 由于以上各種方案存在各種問題，因此需要一種利用手機信令數(shù)據(jù)實時獲取用戶 出行狀態(tài)的新方法，來判斷基于軌道交通的出行方式。本專利構建城市地理柵格系統(tǒng)，不僅 利用居民手機信令位置信息映射，同時考慮居民出行軌跡與軌道交通軌道的相似性，以及 利用柵格系統(tǒng)準確計算居民出行距離以及出行速度，多維度的對居民出行中軌道交通出行 方式進行識別。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對以上各種方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于利用居民手機信號進 行軌道交通出行方式識別的辦法，通過該方法可以有效的對居民日常出行中屬于軌道交通 出行的出行段進行精確識別。
[0007] 本發(fā)明解決上述問題的技術方案是提供了一種基于手機信令數(shù)據(jù)的居民軌道交 通出行方式識別方法，其特征在于，步驟為：
[0008] 步驟1、獲取居民一日出行中所有手機信令數(shù)據(jù)集，提取數(shù)據(jù)集中基站數(shù)據(jù)，用半 徑為R的圓將基站聚類為基站聚集點。在該數(shù)據(jù)集中，若居民在相同基站聚集點下連續(xù)停留 t分鐘及以上，則將該基站聚集點作為該居民有效出行段分割點，定義為聯(lián)合駐留點。利用 聯(lián)合駐留點，將該居民一日出行分割為多個有效出行段6(1)、6(2卜_6(1卜_60)，其中1〈= i〈 = N，N是分割的有效出行段總數(shù)，統(tǒng)計每個有效出行段中的所有手機信令數(shù)據(jù)。
[0009] 步驟2、根據(jù)先驗知識，設定軌道交通合理速度范圍以及站點?？繒r間Tstcip。
[0010] 步驟3、根據(jù)目標城市道路與軌道交通分布情況，在地圖中用邊長為P米的多個正 方形柵格構建城市地理柵格系統(tǒng)，覆蓋范圍為〇。將以上邊長為P米的正方形柵格定義為B型 柵格，記為BU^Yj]，其中X:指該B型柵格在覆蓋范圍0中的行數(shù)，Yj是指該柵格在覆蓋范圍0 中的列數(shù)。在B型柵格中，以邊長Q米的正方形劃定S型柵格且S型柵格填滿B型柵格，記每個S 型柵格為扯乂1力]-3[^，^]，其中11是指該3型柵格在8型柵格中的行數(shù)，^是指該3型柵格 在B型柵格中的列數(shù)。將每條軌道交通線路根據(jù)其位置坐標，映射在柵格系統(tǒng)的B型柵格跟S 型柵格中，記為N-B[X:，Yj]和N-B[X:，Yj]-S[Xi，yj]，其中N是指這條軌道交通的名稱，利用軌 道交通線路柵格序列記錄軌道交通線路信息。
[0011] 步驟4、將該居民一個有效出行段中手機信令位置坐標映射在地理柵格系統(tǒng)中，用 柵格坐標序列記錄有效出行段信息。
[0012] 步驟5、進行地理位置匹配:若步驟4中該有效出行段柵格坐標序列與某條或某幾 條軌道交通路線柵格坐標序列成功匹配，則判定該出行段中擬采用了軌道交通出行，同時 記錄下匹配的第一個柵格坐標所在手機信令數(shù)據(jù)Startmsg以及最后一個柵格坐標所在手 機信令數(shù)據(jù)Endmsg，進入步驟6。若沒有成功匹配，判定該段出行方式為非軌道交通。
[0013] 步驟6、進行軌跡軌道相似度匹配:統(tǒng)計手機信令數(shù)據(jù)Startmsg到Endmsg中位置數(shù) 據(jù)坐標，利用最小二乘法擬合為曲線yl;統(tǒng)計該出行段中包含的所有軌道交通站點位置數(shù) 據(jù)坐標，利用最小二乘法擬合為曲線y2，選取手機信令數(shù)據(jù)Startmsg到Endmsg中位置數(shù)據(jù) 橫坐標范圍內任意d個橫坐標，分別計算這些橫坐標在曲線yl與y2中對應的縱坐標，利用以 上坐標計算其皮爾森相關系數(shù)作為這兩條曲線的相似程度值P s_。
[0014]步驟7、進行速度匹配:計算手機數(shù)據(jù)信令Startmsg和Endmsg兩者間隔時間Tg。，Tg0 =Te_ Ts，其中Te為Endmsg信令中時間數(shù)據(jù)，Ts為Startmsg信令中時間數(shù)據(jù)·
[0015]計算手機數(shù)據(jù)信令Startmsg和Endmsg兩者對應柵格坐標之間軌道交通路線長度 Sg。。根據(jù)以下公式，計算軌道線路在每個S型柵格中的長度Dis_S[Xl，yj]和對應的每個B型 柵格中的長度
[0016]
[0017] 其中，（Xll，yjl)與(Xl2，yj2)是軌道交通線路與s型柵格的兩個交點坐標。
[0018]
[0019] 根據(jù)以下公式，計算手機數(shù)據(jù)信令Startmsg和Endmsg對應柵格坐標之間軌道交通 路線長度Sg。。
[0020]
[0021] 考慮到軌道交通車輛會在站點停靠，利用步驟2中先驗知識得到的站點停靠時間 Tstcip的時間，結合以下公式，計算該出行段的出行平均速度Vg。。
[0022]
[0023]根據(jù)以下公式，計算平均速度￥8。符合軌道交通出行的概率。
[0024]
[0025 ]其中，Vrmin是先驗知識中該軌道交通速度范圍的最小值，Vrmax是先驗知識中該軌道 交通速度范圍的最大值。
[0026] 步驟8、結合相似度值Psame和平均速度符合概率Pv，根據(jù)以下公式計算匹配值 result。
[0027] result = λι*Ρ_0+λ2*Ρν
[0028] 其中，人1與\2是?_0和?,的權值，且\ 1+\2 = 1。將匹配值代81^與設立的閾值進行比 較。若大于閾值，則判定該段出行方式為軌道交通。否則，判定該段出行方式為非軌道交通。 [0029]本發(fā)明充分利用手機信令數(shù)據(jù)資源，不需要額外的設備支持，從大量的居民日常 手機信令數(shù)據(jù)中挖掘軌道交通出行方式，并計算該出行方式的出行距離。該發(fā)明可用于軌 道交通線路規(guī)劃、運力分布分析、客流量預測與干預中。
【附圖說明】
[0030] 圖1為基于手機信令數(shù)據(jù)的居民軌道交通出行方式識別方法的流程圖
[0031] 圖2為城市地理柵格系統(tǒng)和軌道交通的線路映射圖 [0032]圖3為部分城市地理柵格系統(tǒng)Β型柵格
[0033]圖4為部分城市地理柵格系統(tǒng)S型柵格
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但并不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0035] 實施例
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于手機信令數(shù)據(jù)的居民軌道交通出行方式識別 方法，其步驟為：
[0037] 步驟1、獲取居民一日出行中所有手機信令數(shù)據(jù)集，提取數(shù)據(jù)集中基站數(shù)據(jù)，用半 徑為R的圓將基站聚類為基站聚集點。在該數(shù)據(jù)集中，若居民在相同基站聚集點下連續(xù)停留 t分鐘及以上，則將該基站聚集點作為該居民有效出行段分割點，定義為聯(lián)合駐留點。利用 聯(lián)合駐留點，將該居民一日出行分割為多個有效出行段6(1)、6(2卜_6(1卜_60)，其中1〈= i〈 = N，N是分割的有效出行段總數(shù)，統(tǒng)計每個有效出行段中的所有手機信令數(shù)據(jù)。
[0038]步驟2、根據(jù)先驗知識，設定軌道交通合理速度范圍以及站點?？繒r間Tstcip。
[0039]步驟3、根據(jù)目標城市道路與軌道交通分布情況，在地圖中用邊長為P米的多個正 方形柵格構建城市地理柵格系統(tǒng)，覆蓋范圍為〇。在本實施例中，構建的城市地理柵格系統(tǒng) 和軌道交通的線路映射如圖2所示，圖中空心圓代表軌道交通站點。將以上邊長為P米的正 方形柵格定義為B型柵格，如圖3所示，每個B型柵