[發(fā)明專利]一種城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層界定法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610073733.7
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105761191A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 楊俊宴;熊偉婷;史宜
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q50/26
• 分類號: G06Q50/26;H04W4/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及手機信令信息采集及處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種基于手機用戶定位數(shù)據(jù)的城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層界定的處理及解構(gòu)方法。

背景技術(shù)：

信息技術(shù)的快速發(fā)展帶來了“大數(shù)據(jù)”時代的到來，改變了城市的空間組織、創(chuàng)新了城市空間結(jié)構(gòu)的研究方法。傳統(tǒng)的城市空間結(jié)構(gòu)解析是起于物質(zhì)空間，同時也落于物質(zhì)空間。而信息化時代背景支撐下的手機信令大數(shù)據(jù)不僅可以較為直觀、真實反應城市空間形態(tài)狀況，同時也使得研究視角變成以人為起點，落于空間，于是城市空間研究不僅僅局限于物質(zhì)空間層面。因此，在大數(shù)據(jù)時代，通過利用信息數(shù)據(jù)來研究城市空間結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有城市空間研究提供新的的方向和思路，對于重構(gòu)和豐富城市規(guī)劃學科理論、指導城市的規(guī)劃與建設都有重要意義。

至今，城市規(guī)劃專業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诔鞘锌臻g結(jié)構(gòu)圈層界定已有很多，對于各個城市的實證分析也是規(guī)劃實踐的重要組成部分。但現(xiàn)有的界定方法主要基于城市靜態(tài)空間結(jié)構(gòu)的研究，同時界定的方法主要是從靜態(tài)物質(zhì)空間界定，其適用范圍單一，且難以對動態(tài)城市結(jié)構(gòu)進行追蹤調(diào)查。綜合看來，目前的城市空間結(jié)構(gòu)圈層界定不適用于動態(tài)空間結(jié)構(gòu)的持續(xù)性分析，同時，其中的缺點主要包括：

(1)前期調(diào)研工作需要耗費大量的人力、物力及財力，同時開展的時間周期相對較長；

(2)由于其耗費較大，調(diào)研時間間隔相對大，數(shù)據(jù)更新難以及時反映城市目前真實狀況；

(3)調(diào)研成果錄入工作量大，同時，成果的精度及標準度難以統(tǒng)一，可能存在人為較大的誤差，難以對城市規(guī)劃的優(yōu)化策略提供支撐。

該方法一般多適用于城市靜態(tài)空間結(jié)構(gòu)的圈層分析，在時間維度上難以持續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種低成本、大樣本量、高精度、強時效性的基于手機定位數(shù)據(jù)的城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層界定的方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層界定法，包括如下步驟：

(1)收集手機用戶定位數(shù)據(jù)；

(2)數(shù)據(jù)清洗與處理：對手機用戶定位數(shù)據(jù)進行清洗過濾，剔除定位失敗以及異常突變的數(shù)據(jù)，根據(jù)手機用戶定位數(shù)據(jù)的經(jīng)度和緯度坐標將手機用戶定位數(shù)據(jù)匹配到相應的基站小區(qū)內(nèi)，建立各條手機用戶定位數(shù)據(jù)與基站小區(qū)的隸屬關(guān)系，得到匹配后的手機用戶定位數(shù)據(jù)；

(3)基于匹配后的手機用戶定位數(shù)據(jù)，以時間日為基本單位，將各時刻的匹配后手機用戶定位數(shù)據(jù)按照時間日進行合并統(tǒng)計，得到各時刻的基礎數(shù)據(jù)以及各時間日的整體數(shù)據(jù)兩個研究庫；

(4)基站與用地地塊數(shù)據(jù)的匹配：基于上步中的各時間日以及時間時刻內(nèi)的手機用戶定位數(shù)據(jù)，采用ArcGIS中的泰森多邊形技術(shù)方法，將各基站內(nèi)的手機用戶數(shù)量按照用地地塊的用地面積進行等比例分配，以地塊為最基本單元，將同一地塊當中的各基站用戶數(shù)量進行統(tǒng)計加合，按照上述方法處理所有用戶的匹配后手機定位數(shù)據(jù)，便得到全城內(nèi)各用地地塊在不同時刻及不同時間日的手機用戶定位數(shù)據(jù)；

(5)不同時刻城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)解析：基于落入地塊的手機用戶定位處理后數(shù)據(jù)，以用戶數(shù)量和用戶密度為基本處理單位，按照各時刻以及各時間日兩種維度將各地塊數(shù)據(jù)錄入到ArcGIS中作為基礎分析數(shù)據(jù)庫，運用ArcGIS中的克里金插值法對全城范圍內(nèi)的各地塊手機用戶定位數(shù)量進行空間分布趨勢分析，得到不同時刻及時間日的全城人群空間結(jié)構(gòu)分布基礎圈層趨勢圖，其中，用戶密度＝各地塊內(nèi)的用戶數(shù)量/地塊基底面積；

在這一圖示的基礎上，對其進行異常值排除及人工檢測，剔除部分誤差情況，得到較為準確的圈層劃定圖；同時將其與全程用地地塊進行空間疊合。通過修正與疊合，便得到城市動態(tài)結(jié)構(gòu)分析基礎。

(6)城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層識別：根據(jù)上步中每個基礎圈層內(nèi)的手機用戶數(shù)量的分布態(tài)勢，得到每一圈層中的手機用戶分布密度數(shù)值，同時對這一數(shù)值的變化規(guī)律進行統(tǒng)計分析，并計算出兩兩相鄰圈層的用戶分布密度數(shù)值的變化趨勢百分比，找出其中的拐點數(shù)值點，即為城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層的劃分臨界值；

(7)城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)圈層輸出與分析：將各時刻及各工作日的圈層結(jié)構(gòu)圖進行ArcGIS的二維圖示可視化以及矢量化的輸出，得到城市動態(tài)空間結(jié)構(gòu)的圈層變化趨勢，進而進行對比分析，找出其中的變化規(guī)律，預判未來的變化態(tài)勢。

所述步驟(1)中收集的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：匿名加密手機終端ID、信令發(fā)生時間、信令發(fā)生時服務基站等信息，數(shù)據(jù)類型包括：開機、關(guān)機、發(fā)短信、收短信、主叫、被叫、位置更新、小區(qū)切換、上網(wǎng)。