[发明专利]一种城市人口分布密度实时动态测量方法

说明书

本发明公开了一种城市人口分布密度实时动态测量方法，本发明的具体步骤为首先利用手机通讯服务商提供的匿名手机信令数据，获得城市内各基站的信令小区范围和基站服务手机终端数量的实时数据；其次通过基于地理信息系统的城市空间数据库，获得基站信令小区内各街区的建筑面积和用地性质；再次，通过信令小区的实时服务手机终端数量和小区内各街区的建筑面积，换算各街区各建筑内的空间人口密度。本发明解决了传统人口密度计算方法中建筑规模因素造成的干扰，提高了城市尤其是中心区等公共建筑密集地区的人口密度分布计算的精确性，同时本发明可以在交通拥堵、人群踩踏、群体冲突等城市灾害进行提前预警。

技术领域

本发明属于城市规划技术领域，特别涉及一种基于手机信令数据的城市人口分布密度实时动态测量方法。

背景技术

人口的空间分布是指某时间节点上人口的分布状况，是人口在空间上的表现形式。随着城市化的推进，城市人口密度日趋升高，带来了人流、车流拥堵等城市问题以及踩踏事件、群体冲突等各种各样的城市隐患，同时产生了城市监测城市实时人口密度分布的需求。

随着手机数据的应用逐渐普及，国内外逐渐意识到应用手机数据进行人口分布动态记录的可能性。手机信令数据是一种由用户手机生成的数据，当手机发生开机、关机、主叫、被叫、收发短信、切换基站或移动交换中心、周期性位置更新时，手机识别号、信令成功时间、当时所处的基站小区编号等信息以手机信令数据的形式通过基站反馈给通讯服务商网络。在不触犯用户隐私的前提下，通讯服务商可以向城市管理机构提供匿名手机信令数据，匿名手机信令数据是剔除了用户属性之后的加密手机识别号，不涉及手机用户的个人信息，同时不加区分地覆盖了所有手机用户，提供了丰富、完整的人流活动的信息，因而具有广阔的应用价值。

对于手机信令数据的空间识别是目前使用手机信令数据进行人口密度分布检测固有瓶颈。由于基站根据用户使用强度布置，基站之间的距离变化幅度较大，自200米-2000米总体呈现自城市中心到外围逐渐增加的趋势。因此，每个基站的信息仅能直接对应其所服务的信号小区，面积在数公顷至数平方公里不等，难以将数据进一步细化，尤其是落实到具有城市规划意义的空间单元。目前的研究中，主要有以下若干方法：

(1)基于道路匹配的手机信令用户空间识别

该方法通过将基站以500m作为缓冲半径(城市里一般基站的覆盖范围是500m)，与道路进行叠加分析，把基站拟合到道路上经过基站缓冲与道路叠加分析，得到每条道路上分布不同的基站序列，以此作为道路的基站切换序列，记为R_i＝{n₁,n₂,……,n_k}，其中R_i表示第i条道路，n_k表示基站序列中第k个基站；同时，通过用户手机切换信令数据按照时间维度进行排列，可以得到每个用户经过的一系列基站的切换序列U_j＝{n₁,n₂,……,n_m}。然后对每个用户的移动切换序列与道路的基站切换序列进行相似度计算，获得与该用户移动轨迹和道路匹配的信息，从而筛选出在道路上的用户。该方法由于使用道路作为手机用户的统计单元，目前仅限于城市交通规划领域，难以在整个城市人口分布监测中加以应用。

(2)基于平面密度的手机信令用户空间识别

该方法依据基站坐标进行地理空间定位，采用核密度分析法，按每一基站连接用户数依据平面密度计算，得到用户密度空间分布结果以栅格表示。搜索半径考虑了中心城内基站的覆盖范围(半径500-1000m)及基站之间的平均距离。该方法在宏观区域尺度上具有较高的可操作性，但隐含了一个默认前提，即信令用户在基站内的平面范围内是均匀分布的，这一前提在中微观空间尺度上并不成立，在实际测量中1公顷绿地与1公顷容积率商务街区测量得到相同的人口密度，由于容积率不同造成的人口密度差异难以体现。随着监测区域建筑密度的提高，由于街区容积率的不同，使该方法在建筑容积率越高的地区测量误差越大，在中微观尺度上往往难以具体获得一个空间范围内的人口数据。