手机信令大数据分析在智慧交通中的应用

韩慧婷

摘要：随着社会经济逐步发展，城市交通体系不断完善,交通出行开始向信息化、智能化的方向逐步推进，云计算、人工智能等诸多技术的演进使交通大数据的运用更加有效。城市交通大数据由多种数据源组成，其中最重要的组成部分为通过手机收集到的信令大数据。手机信令大数据可用于分析人群出行特征，进而实现城市交通规划从静态到动态的模式转变，使交通规划能从时空维度上更为全局性地把握实际交通的出行需求情况，手机信令大数据在城市智慧交通中的应用为城市交通建设与发展作出了重大贡献。

关键词：手机信令  大数据  智慧交通。

Abstract: With the gradual development of social economy, the continuous improvement of urban transportation system, transportation began to gradually advance in the direction of informatization and intelligence, and the evolution of cloud computing, artificial intelligence and many other technologies has made the application of transportation big data more effective.Urban transportation big data consists of a variety of data sources, the most important of which is signaling big data collected through mobile phones.Mobile signaling big data can be used to analyze the travel characteristics of people, and then realize the mode transformation of urban transportation planning from static to dynamic, so that transportation planning can grasp the travel demand of actual traffic from the spatial and temporal dimension in a more global way, and the application of mobile signaling big data in urban intelligent transportation has made significant contributions to the construction and development of urban transportation.

Keywords:Mobile signaling  big data  smart transportation..

1  引言

随着信息技术以及通信技术的发展，智能手机在人们的日常生活中具有不可替代的作用。据统计，我国的手机覆盖率已达到96%，且手机用户的业务频繁，包含电话业务、短信业务、上网业务、位置更新业务等等，大量的用户和高频的通讯行为产生了海量的手机信令数据。手机信令数据是指除用户数据（例如通话语音、短信内容、上网数据包）之外的辅助通信的信号数据，这些海量的数据具备时间、空间的数据属性，同时也具备用户基础信息属性，将这些海量的数据进行脱敏与加密，再通过数据分析挖掘技术，将其加工成为宏观交通规划所需的各类信息，形成城市交通规划所需的基础资料。

2  手机信令大数据在城市智慧交通中的作用

2．1 为城市交通的智慧化运行提供数据支持

城市交通智慧化工作的开展离不开手机信令大数据的支撑。城市交通相关部门可以通过手机信令大数据分析得到实时人群热力、实时人群出行情况、实时道路交通状况，为人们的出行提供更合适的规划引导，有效改善当前城市的交通拥堵状况，大幅度节约人们的出行与时间成本，提高人们生活的幸福指数。

图1  实时道路交通状况图

城市交通相关部门也可以通过历史手机信令大数据分析得到过去一段时间内的人群热力、人群出行情况、道路交通状况，进而分析得出需要实施交通规划引导的时间及地点，有针对性地提出更好的交通方案，促进城市和谐与绿色发展。

2．2 全面了解城市交通状况，提高城市交通规划工作的效率

手机信令大数据在城市交通规划工作中发挥了关键作用。手机信令大数据可以分析得出多种交通数据，例如全市范围内人口空间分布、出行次数分布及平均出行次数、出行距离分布及平均出行距离、出行时长分布及平均出行时长、出行时刻分布及早晚高峰出行状况、区域交通客流状况以及出行人员主要特征。

图2区域交通客流数据图

如果基于传统方式获取这些交通数据，会导致单次获取成本高，获取耗时长。而且城市发展较快，使用者对数据的时效性提出了更高的要求。抽样率不高也会导致较高误差。通过手机信令大数据获取交通数据避免了交通模型转换导致的系统误差，并且所获得的交通数据成本低，获取周期短。获得的交通数据具有高抽样率、高精度的特点，并且还可以连续获取不同时间段的数据。它可以区分周末以及节假日，甚至可以区分白天，夜晚以及各个时间段。通过手机信令大数据获取的交通数据丰富多样，有利于相关部门了解城市交通状况，并且作出更好的城市交通规划方案，提高城市交通规划工作的效率。

2．3 为公共交通规划与道路规划提供依据

城市的发展离不开公共交通规划与道路规划。公共交通是一个城市重要的基础设施，其发展水平直接影响了市民出行的便捷性和幸福感，对建设和谐社会及和谐城市有着重大意义。城市交通部门需要对公共交通系统作出优化升级，根据手机信令大数据分析城市真实的分时段出行需求，找到使用公共交通需求量最旺盛的区域，辅助公共交通运营管理者规划设置站点，优化运营方式，提高经济收益，减少运营成本。

图3基于手机位置数据的公共交通运营优化图

道路规划也是城市交通规划的重要组成部分。通过手机信令大数据也可以了解到各个区域间人口关联强度、主要工作地分布、主要居住地分布，从而分析得到各个区域间的出行需求关联强度。城市交通部门工作人员可以基于以上信息，结合现有路网状态，分析路网规划的合理性，并改进路网规划。综上，手机信令大数据为公共交通规划与道路规划提供了有力的依据。

3手机信令大数据分析在智慧交通中的应用措施

3．1 数据的规范化处理

收集到的手机信令数据由于通信网络自身存在的缺陷和外界环境的干扰，再加上数据运算量较大，运行时间较长，容易造成数据冗余较多、精度降低等问题，因此需要对数据进行规范化处理。首先是要对数据进行分类清洁，按标准划分到不同的板块中，对其中大量冗余的部分进行删除，保留具有普遍性和代表性的数据。对于被损害的数据要做填充处理，即对于缺失的部分，根据其细小的分类，取分类中其他部分的平均值进行弥补，使得数据在一定合理程度之上更加完整。而在数据中，常常会出现一些数值的异常，比如某一项数值会比平均值多处好几倍，这时候需要酌情删掉数值或者将其当作缺失的部分使用。

3．2 特殊情况的数据处理

手机信令数据中，存在两种较为特殊的情况。一种是一部手机附近两个基站的信号强度发生一定程度的波动后，手机所连接的信号会在两个基站之间变换，由此导致其移动数据增加但是其本身位置并没有改变，进而出现不实数据，即乒乓效应。针对这种情况，往往可以采取动态位置管理的办法进行解决，比如将某一用户方圆一定区域设置成为移动区域，一旦发现用户异常超出这个区域，即重新定位，将定位拉回原来的位置。

图4乒乓切换示意图

另一种是数据漂移，即在某些情况下，手机信号会从邻近的基站突然切换到相对较远的基站，并在一定时间之后切换回邻近的基站，这种现象为信号漂移现象，进而出现不实的移动数据，这种情况需要对漂移的数据进行判定并修正。

图5数据漂移示意图

3．3数据安全的管理

最后还应注意的是数据安全的问题。在智慧交通应用中，需要利用到大量的手机信令数据，在手机进行实名制登记后手机信令数据包含大量涉及用户的个人隐私数据，如姓名、身份证号码、性别、常居住地等信息，这些敏感信息极易造成个人隐私数据的泄露，因此一定要遵循相关法律，对数据进行分级分类管控，同时对算法进行脱敏和加密处理。数据脱敏不仅仅是对于客户隐私数据中的某些字段进行加密，还应避免数据之间的关联关系造成其他信息的泄露，如客人的活动轨迹特征信息等。

4结语

通过海量手机信令大数据,可掌握城市人群出行活动的基本特征，作为一种全覆盖、高连续的海量时空数据，为城市交通的规划研究提供了一种全新的数据支撑技术。城市交通规划以手机信令数据为支撑，了解城市交通状况，发现不同区域中存在的交通问题，针对不同的问题提出针对性的方案，提高城市交通规划工作的质量与效率。未来，手机信令大数据应用到智慧交通工作中的同时，也可以结合更多的交通行业数据，多数据融合可以形成更强有力的数据支撑，挖掘出更多的智慧交通应用点，推动智慧交通的快速发展。

参考文献

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