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人员出行信息矩阵,即OD矩阵,表示的是交通网络中起点(Origin)至讫点(Destination)的出行量,反映了最基本的交通需求。利用人员出行OD矩阵,可进一步分析得到人员出行分布、强度等出行特征和出行规律,为交通规划、控制与管理定量分析提供基础,为缓解城市日趋恶化的交通状况提供数据支撑。传统的人员出行OD矩阵获取方法主要是抽样问卷调查及其派生出的邮件、短信等。此类方式抽样率一般为1%~4%,成本极高,组织协调需耗费大量人力、物力和时间,数据汇总处理周期也较长。况且,我国现阶段经济高速增长,基础设施建设突飞猛进和土地利用变更频繁,通常间隔若干年才进行1次全面的调查,仅能获得所研究区域内时间单位为年、月或日的静态OD矩阵,无法跟上交需求和供给的
更新节奏。
随着ITS的兴起,通常要求以较短的周期对OD矩阵进行循环更新,如每天、每小时、甚至每15min,并要求达到较高准确性。传统方式的信息获取机制、采样率和准确性显然无法满足ITS的需求。因此,无论是交通研究者还是交通从业人员都一直在找寻更经济、更高效率、更高精度的人员出行信息获取技术[1]。
20世纪80年代开始,出现了利用路段流量反推OD矩阵的技术,只要先验OD矩阵具有一定的可信度,就能满足小范围区域交通影响分析的需求,一度成为研究热点。但由于其分配算法的复杂性难以适用于较大区域,且数据精度跟先验参数矩阵关系密切。此外,也有GPS终端志愿者等其他方式,试图提高数据精度,扩大应用范围,但由于成本等诸多限制,大部分仅限于理论研究或小样本尝试阶段。
随着个人手机的普及,出行人员群体的手机拥有率和使用率达到了相当高的比例。人们越来越认识到无线通信网络中的手机是一种最为理想的交通探测器[1-6],近年来国内外涌现出诸多研究和应用,也为人员出行信息分析提供了很好的技术选择。
1 无线通信网络手机信令数据及其交通适用性分析
1·1 无线通信网络手机信令数据
根据无线通信网络的覆盖特性,以及无线通信网络需具备为移动用户连续提供服务的功能,移动用户的手机终端会定期或不定期地、主动或被动地与无线通信网络保持联系,这些联系被无线通信网络识别成一系列的控制指令,即手机信令[7]。
在无线通信网络的特定接口上加装信令探测设备,并将信令传至专用的服务器,并进行解析和处理[7]。这样,就得到滤除了用户属性信息的信令数据,而用户编号则是加密之后的匿名代码。
1·3 手机信令数据交通适用性分析
(1)对移动运营商来说,手机信令数据主要用来分析移动网络通话质量,以便更好地服务客户,除此之外别无它用。而对交通应用来说,手机信令数据包含的信息完全吻合交通信息分析需求,尤其是其高样本量、实时性以及可以对移动用户连续追踪,更是其他交通信息采集方式所不能同时具备的。此外,系统成本较低,部署方便,无须安装任何采集终端设备,对移动通信网络的运营不产生任何影响[7];系统实施周期短,能够迅速达到大范围覆盖的效果。
(2)手机信令数据中的位置信息能够满足交通信息分析的需求。对分析人员出行分析来说,并不需要知道移动用户的确切位置,只要求能定位至交通小区,这样,只要设计一定的模型算法,手机信令就能满足基于交通小区的OD分析[1]。随着3G等新兴无线通信技术的普及,人们使用手机频率的提高,以及移动网络覆盖本身的改善[7],手机信令会成为愈来愈重要的交通信息采集方式之一。
(3)手机信令数据的采集对象为手机终端,而交通出行人群的主体也是手机的主要使用群体,因此,基于手机信令数据分析得到的交通信息更能反映主体人群的交通特征和规律。
(4)手机信令数据滤除了用户属性信息,只能获得匿名用户的代码,不会涉及用户隐私。因此,基于手机信令的出行信息,无法像居民出行调查那样得到出行者性别、年龄、职业、出行目的等信息。而融合不同信息源优势,就可得到最理想的出行信息。
(5)目前,应用该技术的商用系统正陆续面世,其技术和市场模式正在中国、美国、加拿大、澳大利亚、日本、韩国等国家得到验证和推广[2-6]。鉴于其技术和市场的可预见性,有越来越多的厂商和研究者跻身这一领域。
2 基于无线通信网络的人员出行分析系统简介
上海美慧软件有限公司,拥有多年从无线通信网络数据中深入挖掘人员出行信息的有益尝试经验,很早便开发了分析系统,并利用其他调查方式得到的数据相互验证,改进系统模型和参数。该系统已经在上海、北京等城市进行了实践,验证了该技术的可行性。经评估分析,已经达到较高的数据精度。
