[發明專利]一種基于交通出行數據的人類出行選擇信息挖掘方法

有效

• 申請號: 201911109505.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110837973B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 陳清華;王明燕;梁夏宇涵;狄增如;王友廣
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;北京甲子科技有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/02;G06Q50/30
• 代理公司: 江蘇海越律師事務所 32402
• 代理人: 唐小紅

本發明公開了一種基于交通出行數據的人類出行選擇信息挖掘方法，主要包括提出一個通用的考慮個體效用優化的交通選擇模型，以及和模型對應的參數估計和分析方法。基于交通選擇模型，利用容易獲得的汽車等交通出行數據，采用非線性擬合的方法，估計參數，揭示人類總體出行需求的分布情況以及在步行、汽車和飛機等交通工具的選擇特征。分析結果可用于城市和國家間的比較，也可以用于城市和國家交通設施的規劃。采用這個信息挖掘方法可以有效避免對人群采取大規模調查的高成本和低可信度問題。

技術領域

本發明屬于數學建模與信息挖掘，從部分容易獲得的某類出行的數據挖掘出人類出行整體需求和出行選擇的一些特征。具體方法上涉及數據庫技術、參數估計、非線性擬合等。

背景技術

對人類行為規律的探索長久以來一直是自然、經濟、社會等各個學科領域的學者關注的研究方向。人類在現實世界中的活動是以一定的空間為基礎的，這種空間的移動我們稱為出行。人類出行是人類諸多行為中的一種，與人類的社會、經濟、政治的各方面息息相關。了解人類出行的規律和特征，有助于了解人類活動模式，規劃城市結構及發展，探索無人駕駛車交互設計方法，研究人類健康問題，開發道路選擇及規劃軟件，進行公共安全管理，探尋信息和傳染病的傳播方式等。

隨著科學技術的發展，學者得以從定量角度分析人類行為的時空規律及其動力學機制，并由此改變了很多對人類行為的傳統認識。例如，在時間規律上，過去人們假設人類行為的產生是具有均勻特性的泊松過程，而近年來大量實證結果顯示人類行為在很多方面具有明顯的陣發和重尾特征，即表現為長時間靜默和短時間爆發交織，且時間間隔服從重尾分布。研究人類行為的空間規律在疾病傳播、交通流控制、異常行為監測、人口遷移等方面具有重大的理論和應用價值。我們的生活總是處于不斷的移動當中。那些我們去過的地方一定程度上可以折射出我們的生活方式和人際關系網絡。人類空間移動模式分析及相關預測是移動位置信息研究的一個熱點問題。基于移動位置信息的研究將有效地幫助我們進行城市交通規劃、預測交通的擁擠程度、控制疾病傳播、提高LBS推薦的準確度、有效定點投放廣告等。例如，利用用戶移動行為數據可以進一步分析用戶的個人屬性特征、對地點的偏好類型、日常愛好，甚至推斷出好友關系，那么就可以進一步提前預測用戶可能的軌跡，在目的地點投放可能感興趣的廣告，這樣便可以實現精準化的廣告營銷，提高廣告的目標人群覆蓋率。進一步利用大量用戶的軌跡信息，還可以幫助我們了解城市的交通現狀，進行交通擁堵的預先判斷，便可提前進行擁堵疏導，避免類似上海外灘踐踏事故的發生。有研究還表明，通過研究用戶的跳轉距離分布，可從新的角度來觀察城市的發展，即用戶的出行跳轉距離可以在一定程度上反映城市的發展情況。

這些研究的基礎在于大規模精確數據的獲得，以前常用的基于調查問卷的分析研究因為數據獲取成本高、數據量少而受到質疑和批判，人們尋找另外的方式來獲得出行數據。早在2006年，D Brockmann等人發表文章，他們用美鈔流通軌跡近似替代人類移動軌跡，通過對美鈔軌跡的統計分析，發現人的旅行距離接近冪律分布，說明人類移動具有類似列維飛行(Levy flight)的特征，表示大部分人的日常活動空間范圍有限，偶爾去較遠的地方旅行，也有少數人在世界各地穿梭游走。近年來，隨著信息技術的發展，越來越多的人類行為的數據資料被精確記錄，后來通過手機通訊、微博報到的數據都驗證了這一點。雖然很多證據表明在很多地方人類的出行分布服從冪律分布，但各個地區的冪律指數并不相同。

關于人類出行的第二個重要問題是交通工具的選擇。人類出行的工具并不單一，而是可以有多種選擇，例如在較短的距離下選擇步行或者汽車(包含公共交通)，對于較長的距離則可以選擇火車、飛機等。分析研究人類對于交通工具的選擇服從什么樣的規律也是有意義的，例如指導城市建設，以及為更好地設置公共交通設施等提供現實數據支持。也可以用于在多個城市和地區之間進行比較，引導人們采用更好的交通出行方式。