基于时间序列聚类方法分析北京出租车出行量的时空特征

受城市资源配置、区域功能分化的影响,城市中居民的出行往往呈现出特定的模式和规律,而这种出行模式的背后反映出城市的功能结构。城市车辆GPS导航的广泛使用,以及车辆轨迹数据的大量获取,为分析城市居民出行模式及理解城市功能结构提供了数据支撑。本文以道路分割城市得到的地块为研究单元,利用北京市一个月的出租车轨迹数据,对北京居民的出行模式及城市功能格局进行分析。在轨迹数据分析中,本文从轨迹数据中提取每个地块的出行量时间序列信息,然后采用结合时间序列距离度量和时间序列自身相关性的聚类方法,对出行量时间序列数据进行聚类分析,从而研究乘客出行的时空分布特征,最后结合北京市POI数据,探讨了不同区域乘客出行规律和区域功能类型的相互关系。结果表明,出租车出行量时间序列模式在工作日和周末间存在明显差异。此外,工作日的2个出行高峰与通常的通勤早晚高峰不同。由出行量所得的区域聚类结构,除具有重要交通枢纽功能的地块外,总体上以市中心为圆心大致呈同心圆分布,且距离市中心越远出行量越小。研究结果对于分析北京市居民出行行为、辅助城市交通规划具有一定的意义。     

武汉市不同站域建成环境与轨道交通站点客流特征关系分析

中国已经成为全世界城市轨道交通建设里程最长、建设速度最快的国家,合理识别城市轨道站点类别与影响不同类别站点客流特征的建成环境因素对轨道交通的建设具有十分重要的作用。因此,本文以武汉市为例,通过轨道交通刷卡数据,运用引入客流特征的EM聚类方法,将轨道交通站点分为职住错位型、居住导向型、就业导向型、居住综合型、就业综合型、综合型6类。并在此基础上,建立无序多分类logistic回归模型,定量分析站点客流吸引范围内建成环境因素对不同类型站点轨道交通客流特征的影响。结果表明：以综合型站点为对照组,路网密度和交叉口密度对所有类型站点的客流特征有显著影响,低路网密度高交叉口密度更有利于职住平衡;公交车站密度与就业导向型站点的客流特征存在负相关;商务用地占比对职住错位型、居住导向型、居住综合型站点有负向关系;服务业设施用地占比与职住错位型、居住导向型和就业综合型站点的客流特征负相关;科研教育用地占比与居住导向型和就业导向型站点客流特征负相关;土地利用混合度与居住导向型和就业综合型站点的客流特征负相关。研究结论将对武汉市轨道交通建设、轨道交通和土地利用协调发展等具有重要意义。     

基于城市微博签到数据的人群活动时空特征分析

城市是社会经济发展的核心区域,城市的人类活动与土地利用、空间结构有重要内在关系。掌握人类的活动信息并进一步挖掘其活动规律有利于城市的科学规划和精细化管理。基于城市微博签到数据采用核密度分析、热点分析等不同统计分析方法分别从时间和空间角度对人群活动特征进行分析。研究发现:在传统作息规律决定签到活动的基础上,夜间活动的时间逐渐增加;人群活动空间分布不均匀,主要集中在景区附近,符合典型旅游城市人群分布特征;工作日与休息日人群空间分布高密度区近乎相同,但工作日人群空间分布相对分散在四面八方,而休息日相对集中于景区附近;将签到数量较为突出的时间点与具体空间分布情况结合,可以监测热点事件的发生。     

空间聚类有效性评价方法对比与研究

空间聚类是当前地球信息科学与计算机科学领域共同关注的热点问题之一,常用来揭示空间数据分布规律以及发现空间数据异常。空间聚类有效性评价即对空间聚类结果进行定量、客观的评判,对于在实际应用中针对不同数据集选取最优的空间聚类算法以及确定最佳的聚类参数具有重要意义。首先选取并编程实现了数种空间聚类有效性评价方法,包括聚类中心的距离矩阵、距离方差、改进Hubert's统计、Davies-Bouldin、Calinski-Harabasz和基于信息论的空间聚类有效性评价方法等,同时提出了顾及簇间分离度和簇内紧凑度的空间聚类有效性评价方法,并通过试验分析验证了其可行性及有效性。然后在K-Means法对数据集进行聚类的基础上,对比研究了前述聚类有效性评价方法的特性及优缺点。     

基于MapReduce的网格化优化CURE算法的实现

针对CURE算法处理大量数据时聚类速度较慢的问题,一方面采用网格聚类方法对初始聚类对象进行网格预聚类处理,缩短初始化族聚类时间;另一方面采用MapReduce框架对算法进行并行性扩展,使其能够充分利用集群的计算和存储能力,从而加速海量数据的处理。以联合程序开发网站的数据集和MATLAB人工数据集作为测试数据集,对改进算法Grid-CURE进行实验分析。实验结果表明:方法可有效提升处理大数据的效率以及提升其抗噪声能力。     

基于国家1:50000地形数据库的公路交通网络空间分布特征和趋势变化研究

为了获得全国公路交通网络空间分布特征和趋势变化,以国家1:50000地形数据库的公路交通数据(2012~2015年4个时间序列)为研究对象,利用空间自相关的统计方法对其展开分析研究。实验结果表明全国公路交通网络的空间分布具有显著的空间自相关性和聚类特征,同时其分布与区域经济指标存在空间显著正相关。     

耦合功能连接性的TOD发展模式“节点—场所”测度模型构建

以交通为导向的发展是一种有效地将土地利用与交通相结合的规划模式。通过改进传统的“节点—场所模型”,增加了描述两者之间“关系”的维度。首先,基于模糊层次分析法确定评价体系中各指标的权重,从而评价不同站点之间的差异。其次,用自组织映射聚类依据3个维度的综合得分将轨道交通站点划分为四类。最后,在上述分析的基础上,给出针对当前轨道交通的改进措施。     

2015年尼泊尔MW7.8地震近场GNSS时间序列分析

收集尼泊尔地震近场密集的GNSS测站数据,采用GAMIT/GLOBK软件包解算2011～2017年尼泊尔近场58个GNSS连续观测站和41个震后GNSS流动观测站数据,对获得的数据进行周期性、共模误差以及噪声的时间序列分析。结果显示：1)GRACE改正GNSS时间序列周期项,可使E、N、U三个分量的WRMS平均降低15.52%、26.41%和45.06%;2)针对时间序列中存在大量缺失数据,改进传统的PCA方法,利用第一主成分计算共模误差,3个分量有效率分别达到61.91%、53.91%和53.88%;3)噪声分析表明,尼泊尔地震近场GNSS站点最佳噪声模型为WN+FN,相比单纯的WN模型,WN+FN模型估计震间速度、同震和震后位移误差分别约为其6～9倍、4～7倍和2～4倍。该研究结果对区域坐标框架维护、尼泊尔地震的同震破裂和震后余滑的地球物理模型反演具有重要意义。     

可持续TOD建设视角下的轨道站点客流潜力模型构建

轨道是缓解城市交通问题的重要设施,增加出行者选择轨道出行的概率,有利于交通与土地利用协调和TOD可持续发展。本文提出站点客流潜力的概念,并根据复杂网络特征和出行模式构建站点客流潜力模型,通过协调潜力值与实际客流为TOD研究提供新视角。以北京市轨道站点POI数据构建Space-L模型,并依据站点客流潜力模型计算北京市364个站点的客流潜力。研究发现：① 本文提出的站点客流潜力具有吸引力和承载力两类内涵,能定量分析站点空间与站域客流的协调情况;② 北京市站点客流潜力值空间分布为“核心-边缘”模式,区间概率分布为等差数列分类的指数分布和等比数列分类的正态分布;③ 根据出行目的设置四类出行情景。不同情景下出行者选择轨道出行的概率具有差异,早高峰和晚高峰情景下轨道出行概率大,受潜力值影响小,非工作出行情景下轨道出行概率小,受潜力值影响大。实例分析表明相比于单独考虑复杂网络特征,潜力值具有更好的可解释性和科学性;④ 耦合度C 0.5时认定站点失调,其中标准化的实际客流与潜力值的比值Z >1,表示客流过饱和,如西二旗等,会造成站点拥堵,Z 1表示站点交通地理优势未充分发挥,如北运河西等。北京市轨道交通需协调优化以提升效率,实现TOD可持续发展。     

基于空间句法-GIS的城市轨道交通供需特征研究——以杭州市为例

在轨道交通网建设初期,交通换乘设施与产业的布局直接关系到各站点的运营与使用效率,选择合理的评价方式,在空间上正确评判其供需水平,能为进一步的规划设计提供科学依据。本文以杭州轨道交通一号线为例,通过空间句法模型,为已投入运营的31个站点的空间整合度进行定量化分析研究;在轨道交通站点可达性评价的基础上,应用GIS-AHP方法,整合现状资料,得出轨道交通需求空间分布特征;结合现状调研资料,阐述空间整合度与交通需求相互作用的机制,进一步讨论杭州轨道交通一号线换乘设施布置的策略,对其未来发展提出建议。     

融合多源地理大数据的城市街区综合活力评价

随着城市人口、物资、信息流动的日益频繁,城市居民活动特征和生产生活方式更加复杂多变,同时,城市空间无序扩张,发展规划不足,引发了交通堵塞、人口流失、公共空间缺乏等一系列问题,最终引发了城市活力消解难题。因此,如何科学高效地进行城市活力定量分析成为了重点研究问题。本文基于OpenStreetMap、百度地图兴趣点（Point of Interest,POI）、微信宜出行、美团、高德建筑物轮廓等多源地理大数据,从人与空间双重角度,分别对人群活力、活力多样性、活动满意度和空间交互潜能进行量化研究;引入空间权重矩阵,构建了改进的空间优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS）综合活力评价模型,实现对南京市中心城区综合活力的评价,最后分析了工作日、周末的街区活力空间分布特征及活力极的异同,并比较了传统的熵值TOPSIS综合活力评价结果,以此探究空间关系对城市街区活力的影响,以求帮助城市规划者系统的认识当前城市活力现状,为城市规划研究提供一种可行性方案。     

Travel Behaviours of Sharing Bicycles in the Central Urban Area Based on Geographically Weighted Regression: The Case of Guangzhou,China

Mobile information and communication technologies(MICTs) have fully penetrated everyday life in smart societies;this has greatly compressed time, space, and distance, and consequently, reshaped residents’ travel behaviour patterns. As a new mode of shared mobility, the sharing bicycle offers a variety of options for the daily travel of urban residents. Extant studies have mainly examined the travel characteristics and influencing factors of public bicycles with piles, while the travel patterns for sharing bicycles and their driving mechanisms have been largely ignored. Using one week’s travel data for Mobike, this study investigated the spatial and temporal distribution patterns of sharing bicycle travel behaviours in the central urban area of Guangzhou, China;furthermore, it identified the influences of built environment density factors on sharing bicycle travel behaviours based on the geographically weighted regression method. Obvious morning and evening peaks were observed in the sharing bicycle travel patterns for both weekdays and weekends. The old urban area, which had a high degree of mixed function, dense road networks, and cycling-friendly built environments, was the main travel area that attracted sharing bicycles on both weekdays and weekends. Furthermore, factors including the point of interest(POI) for the density of public transport stations, the functional mixing degree, and the density of residential POIs significantly affected residents’ travel behaviours. These findings could enrich discourse regarding shared mobility with a Chinese case characterised by rapidly developing MICTs and also provide references to local authorities for improving slow traffic environments.     

武汉市轨道交通站点周边地区职住平衡与建成环境的关系研究

轨道交通的快速发展提高了通勤可达性,也被认为在重构城市职住空间格局进而影响职住关系方面产生重大影响。探究城市轨道交通站点周边地区（下称轨交站点周边地区）就地职住平衡与建成环境的关系,对于通过建成环境设计促进站点尺度职住“微平衡”,调节由于轨道交通所导致的区域性职住分离意义重大。本文基于武汉市189个轨交站点刷卡数据,首先识别了轨道交通通勤人员并分析了其出行特征,进而利用逐步回归与地理加权回归模型（GWR）探究武汉市轨交站点周边地区职住平衡与建成环境的关系。结果表明：① 从整体看,武汉市向心通勤显著,且汉口片区与武昌片区之间产生较大规模的跨江通勤,跨江交通压力较大;主城区职住平衡指数优于城市近郊区,就业集聚程度呈现“中心-外围”递减趋势,居住空间围绕二环线在外围城区分布,城市整体形成“中心就业,外围居住”的职住分离格局;② 土地利用混合度、公交站点数量对轨交站点周边地区职住平衡有正向促进作用,轨交站点出入口数量则有负向作用,且各因素的影响具有明显的空间异质性;③ 非首末站的职住状况较首末站更好,而是否为换乘站则差异不大。本研究可为轨交站点周边地区就地职住平衡的形成提供参考,促进轨道交通与城市功能协调发展。     

天气因素对武汉市出租车出行活动的影响

天气状况作为人们生活环境的组成要素之一,对居民日常出行可产生显著的影响,具体可表征为特定空间位置和用地类型范围内出行活动的需求量以及道路交通路线选择的变化。高效、智能化的交通应急管理和城市规划建设亟需理解天气因素影响交通出行时空分布的基本规律。本文选取武汉市作为典型研究区域,基于出租车、气象和空气质量等数据,对不同天气下的居民出行模式和司机路径选择模式进行时空分析,并解释2类模式产生变化的原因和机制。结果表明：① 从时间上看,工作日的出租车需求量更容易受到天气变化的影响,其中降雨、气温的升高和风速的增强会显著降低居民对出租车的需求;② 从全市域空间尺度上看,降雨使得居民对出租车的需求量在工作日时段减少,而在周末时段增加,其中降雨主要刺激短距离出租车出行需求而抑制中长距离出行需求;③ 从城郊区空间尺度上看,雨天时段主城区内部的中距离流量减少,郊区内部的短距离流量增加,往返于主城区和郊区的中长距离流量在工作日减少、在周末增加;④ 从功能区空间尺度上看,下雨使得行政办公用地的出租车需求量减少,商业金融用地的出租车需求量在工作日减少、在周末增加,工业用地的出租车需求量在工作日增加、在周末减少;⑤ 从行驶路径上看,出租车司机在晴天时偏好根据距离来判断最佳路线,而在雨天倾向于改变原先路线选择策略,将距离和车速共同作为最佳路线的指标,选择用时最少的最佳路线。本文研究成果可帮助城市和交通管理部门更加深入地理解城市居民出行规律及其时空分布特征。     

基于浮动车数据的城市道路通行能力时空特征分析

针对城市道路通行能力定量度量指标,提出基于浮动车数据的道路基本通行能力评估方法;以道路通行能力指标来分析深圳市道路网通行能力的时空分异规律,结论如下：城市道路通行能力具有明显的时变特征和空间分布的不均衡性;各行政区域通行能力在工作日变化平缓,在休息日出现午高峰;通行能力余量无论在工作日和休息日都浮动较大,并在休息日中午显著下降;道路通行能力具有明显区域分类现象,人口密度和发展程度较高区域的道路通行能力整体较低,且一天内的变化较小;道路等级对通行能力和通行能力余量影响显著,较高等级道路一天内变化较大,低等级道路则较平稳。     

基于IC卡综合换乘信息的公交乘客上车站点推算

现有研究在缺少公交车运营信息的情况下,利用公交线间正交换乘信息的方法来识别公交车持卡乘客的上车站点,但在实际运用中很多班次无正交换乘的乘客,容易导致公交乘客上车站点匹配困难。因此,本文提出了一种基于IC卡综合换乘信息的公交乘客上车站点推算方法,该方法充分利用IC卡数据中的综合换乘信息（公交线间的正交和非正交换乘信息、地铁和公交线间的换乘信息）与公交网数据确定班次行驶方向,对班次内的乘客进行分组,充分利用综合换乘信息确定基准组及其对应的上车站点;然后,通过最小偏差规则匹配待定组的上车站点,实现公交乘客上车站点的推估。利用换乘信息确定班次行驶方向弥补了现有研究无法确定班次行驶方向的不足,使公交乘客上车站点推算方法更科学;最后,基于2011年8月的“深圳通”IC卡数据进行实例分析,对比只利用正交换乘信息确定的基准组数量和利用综合换乘信息确定的基准组数量,结果表明：该方法可使确定上车站点的组数占总组数的比值提高,克服了只利用正交换乘信息推算上车站点方法中存在的单个班次无基准组从而无法进行站点匹配的困难。本文方法比只利用正交换乘信息匹配站点,具有更高的可行性与准确率。     

应用升降轨SBAS-InSAR技术监测昆明市地面沉降

将SBAS-InSAR技术应用于昆明主城区地面沉降监测,单独处理同一地区2014~2017年的29景升轨和32景降轨Sentinel-1A、1B数据。在升降轨模式下进行数据处理与精度验证,结果表明两种模式下所得到研究区域的平均沉降速率和时序分析基本保持一致。研究发现昆明市沉降漏斗主要位于居民区、地铁、道路、高速公路、以及滇池区域,最大年均沉降速率可达-38.975 mm/a,累积沉降量达到89 mm。研究表明,昆明市地面沉降主要由于近几年城市化建设和轨道交通建设的飞跃发展,导致居民区和交通网络密集,地面载荷增加,地下隧道开挖与地下水开采等问题引起地面软土地层下沉而产生明显的沉降现象。     

北京市摩拜共享单车源汇时空特征分析及空间调度

共享单车是解决城市出行最后一公里的重要工具。然而,共享单车在使用过程中出现了供需时空失衡的现象,导致部分区域无车可用,而另一些区域却车满为患。这一现象不仅给用户带来不便,同时也降低了单车周转效率。解决供需失衡问题,关键在于探究共享单车供需失衡的时空分布特征。本文定义了共享单车的“源”、“汇”点,采用2017年5月10日至2017年5月16日北京市摩拜单车数据以及土地利用分类等多源数据,分析了共享单车工作日与周末,以及早、晚高峰期间强源、强汇点的分布特征,并结合土地类型信息分析了不同用地类型的单车使用模式,从而进一步提出了共享单车的空间调度模型。结果显示,在考虑不同土地利用类型的影响下,摩拜共享单车强源汇点分布模式具有明显的时空异质性：① 工作日单车使用量明显高于周末,且不同土地利用类型的源汇分布显著不同,如居住用地、商业金融用地等地净流入、流出密度更大,绿地等地区则相对较小;② 对比早晚高峰期间,同一地区的单车使用源汇模式极可能相反,如教育科研用地、商业金融用地等带有办公性质的地区会有“早汇晚源”的特征,而居住用地则是“早源晚汇”;③ 同一类土地利用在工作日与周末的早晚高峰期间,单车使用的源汇特征亦存在差异,如办公性质的地区在周末时源汇比例会明显产下降。基于上述结果,本文提出了一种局部优化的调度模型,并通过实际数据进行了检验。该模型在一定程度上可以解决车辆空间分配不均衡的问题,提高城市共享资源使用率,增加人们出行的方便程度。