基于浮动车轨迹数据的可达性研究

发布时间：2020-05-27 13:23

【摘要】：随着社会的不断发展,人们享有公共服务的公平性备受关注。可达性作为公共服务公平性的评价指标而成为地理、规划、交通等领域研究的热点。可达性是特定的地点(或个人)到达某个活动地点(或获取某个机会)的便利程度。在公共服务的可达性研究中,一般将服务需求点的需求规模、服务供给点供应能力以及服务需求点和服务供给点之间的通达情况作为可达性的主要影响因子。特别是服务需求点和服务供给点之间的通达情况,由于能反映需求点在空间上克服各种障碍获取服务的难易水平而成为公共服务可达性研究的重点。而服务需求点与服务供给点交互过程中具有主观意识的人们的出行行为特征却往往被忽略。这导致可达性结果只能反映服务需求点在获取某种服务时难易水平的理论值,而非实际值,因此,可达性结果真实性水平并不高。针对这个问题,本文研究了顾及人类出行行为的可达性评估方法。从人们出行活动中提取出行行为特征,将其量化为可达性模型中的人地交互因子,并将这些因子用于可达性评价分析中,以提高结果的真实性水平。然而,由于涉及到数据隐私和商业利益等原因,人们出行相关的显性数据难以直接获取的,而浮动车轨迹数据中却蕴含着丰富的出行行为信息。故,本文基于浮动车轨迹数据研究顾及出行行为特征的可达性度量方法。本文的主要研究内容及结论如下:(1)基于子轨迹的可伸缩时空立方体模型研究三维时空域下的轨迹数据的管理方法——基于子轨迹对象的可伸缩时空立方体模型。从浮动车轨迹中提取子轨迹信息,以出发地origin(O)、目的地destination(D)和时间time(T)三个维度对子轨迹进行组织管理,将时空单元与语义场景相结合,建立了一个面向子轨迹对象的可伸缩的时空立方体模型,模拟子轨迹的O、D、T在时空域中的上下文关系。时空轨迹立方体的基本单元具有可伸缩性,既为不同尺度时空分析与计算提供了可扩展性,也利于不同规模轨迹数据的分析应用。(2)时空约束下的经验空间阻碍度量方法以时空约束下子轨迹的通行频次替代无约束的通行总频次作为路段经验,结合路段长度和通行时间,构建时空约束下的经验模型STCEM。接着,以STCEM为基础建立时空约束的经验路网并计算时空约束下的空间经验阻碍。结果表明,STCEM能够模拟人们的实际出行路线,轨迹覆盖度高,并且能够兼顾出行的时间、距离及速度等因素,相比于无约束的经验模型EM相比,STCEM得到的经验阻碍在轨迹覆盖度、通行时间、通行距离和通行速度上分别体现出86.7%,93.3%和86.7%和76.7%的优势。(3)顾及出行行为特征的集成访问概率场模型建立基于格网空间的访问概率场模型,利用时空单元到服务供给点的访问概率表征服务需求点对服务供给点选择的不确定性现象,替代单纯依赖空间阻碍分析人们能否获取服务的方法。将影响需求点获取供给点服务的因子概括为客观和主观两个方面,分别表示为基于经验阻碍模型的访问概率(model-based access probability,MAP)和基于轨迹数据的访问概率(data-based access probability,DAP),然后利用栅格地图代数将两者集成到一个统一的框架中,得到包含主客观双因子的集成访问概率(integrated access probability,IAP)。结果表明,IAP场既能够描述研究区域内所有服务供给点的吸引力分布情况,又能够分析任意服务需求点对不同服务供给点的访问意愿。(4)基于集成访问概率场模型的可达性评估方法重点研究了基于两部移动搜索法(2SFCA)和增强型两部移动搜法(E2SFCA)的可达性模型,对模型中的搜寻范围及其子区域的计算方法进行改进。基于集成访问概率场模型,利用等值线法提取不同访问概率下服务供给点的多级搜寻范围,然后分析搜素范围特征,提取子区域。最后,分别基于2SFCA和E2SFCA方法评估深圳市三甲医院的可达性,验证本文方法的有效性。结果表明,基于集成访问概率场的搜寻范围比单纯基于空间阻碍的搜寻范围具有更强的表达能力,能够适应服务供给点空间分布不均衡、影响力有差异、服务性质不同或者服务需求点人口分布不均衡等情况。将此搜寻范围引入2SFCA和E2SFCA方法,得到的可达性结果相比单纯基于出行阻碍的可达性结果,对细节的展现能力更加全面,并且可达性的分布也呈现出更明显的不均衡现象。
【图文】：

模型图,时空,棱镜,可达性

图 1.1 时空棱镜模型（Miller，1991），基于空间阻隔、基于机会累积和基于相互作用的模，衡量某一位置的可达性大小，而时空棱镜模型则以在时空约束下的可达性的大小。这些模型分别从不同的不同领域。但是，无论是哪种可达性模型，都离不开以及两者之间的连接形式这三个变量，他们共同构成个要素（李平华&陆玉麒，2005；宋正娜等，2010；彭菁的应用应用研究通常分为潜在可达性和实际可达性（Khan，；Dai，，2011；Wan 等，2012； Hawthorne & Kwan，201n，2014），潜在可达性指的是人们在当前环境下到达某但不一定真正利用该设施或服务；实际可达性指的是务的便利程度（Wan 等，2012；Dai，2011）。另外，

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图 1.2 研究内容之间的关系1.4 技术路线究的技术路线如图 1.3 所示。首先对数据并进行数据预处理；模型对子轨迹进行存储和管理；然后，基于子轨迹分析时空律，识别不同路段的出行经验，建立 STCEM，并获取不同地束下的经验路径，计算经验出行阻碍；接着，量化不同地理行概率，建立集成的访问概率场模型；最后，基于集成访问访问概率下的多级搜寻范围，将其应用于 2SFCA 和 E2SFCA的可达性。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491

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