返璞歸真 手機信令大數據在城市規劃領域中的應用

城市發展造就了越來越多的大城市、城市群，城市本身也越來越復雜。規劃學科必須采用新手段，借助定量分析，把握城市發展實質。大數據時代來臨了，手機信令數據分析在城市規劃應用中嶄露頭角。本文具體談到手機信令數據在城市規劃、交通分析、城市運營管理中的應用。

一、城市發展進入新階段

我國城市化率超過50%，城市建設已經步入新的歷史階段，其城市化發展具有顯著特征：

（一）大城市越來越多

由于城市經濟的聚集效應，城市人口迅速增加，大城市、特大城市乃至超大城市越來越多。城市規模越大，流動人口就越多，大規模的城市就需要有更科學的規劃手段和管理方法，來引導城市科學合理地可持續發展。

（二）城市群關系越來越密切

在長三角、京津冀、珠三角等地區，城市群越來越密集，除此之外，其他地區的新城市群發展也逐漸顯現；城市發展使得兩個城市間的距離越來越近，廣佛同城、深港一體化等等“同城化”趨勢在很多地區出現。這種城市之間的密切關系，需要在城市公共設施等許多方面進行統籌和協調，以達到高效、低碳發展。

（三）城市本身的功能與布局越來越復雜

隨著現代社會的發展，城市功能越來越復雜，單一的城市功能幾乎不存在，取而代之的是多元復合的城市功能。城市綜合體、復合功能區等等模式在城市發展中比比皆是。城市問題也隨著功能復雜化變得撲朔迷離，因為針對城市問題的傳統調查和解決方案手段遠遠應付不了城市發展的現實。

二、規劃學科發展需要走向定量化

基于上述城市化發展趨勢，城市規劃與設計也面臨新的課題，許多定量分析的規劃難點，無法用原有技術予以解決，傳統的城市規劃手段急需更新、升級?；趥鹘y手段的調查與分析來說，關于人口在空間的分布和移動等方面的定量等，很多需要了解的數據難以取得，而使得規劃分析僅僅停留在了定性分析方面，例如：1）城市人口的居住與就業分布情況；2）城市晝夜人口密度的分布情況以及時變情況；3）某特定區域內的職住比分析與職住空間分布情況；4）流動人口識別與數量及其出行特征調查；5）城市人口密度分布在時間向量上的變化，如人口遷移……等等。而城市規劃從定性規劃走向定量規劃，也是規劃學科的科學發展趨勢。大數據已經不是什么新鮮事兒，2014年3月“大數據”首次寫入《政府工作報告》，《關于促進大數據發展的行動綱要》于當年8月19日成為國務院常務會的議題之一。早在2012年3月，奧巴馬就宣布了美國的《大數據研發與發展計劃》。而在我國，通常把2013年稱之為“大數據元年”。

三、手機信令大數據的優越性

手機信令作為大數據的一種，逐漸在城市規劃行業得到應用，而國內才剛剛起步。

手機信令是手機用戶與發射基站或者微站之間的通信數據，只要手機一開機，并且手機屏幕上顯示出運營商（中國移動、中國聯通、中國電信）字樣，信令數據就開始產生了。而數據字段中始終帶有時間和位置等等信息，這些信息是海量的，無法用人工進行識別和分析。過去，對于運營商來說，這些歷史大數據除了保存和銷毀，沒有其他作用。

對于海量數據的研究一直是一個難題，隨著大數據專家對手機信令的研究和突破，手機信令大數據的顯著優點呈現在我們面前。我國2014年的手機用戶已經達到15.6億，由于手機用戶十分廣泛、開機頻率高，使得信令數據具有以下特征：客觀性、連續性、精確性。

城市是人口集中的地方，也是手機用戶集中的地方，與其他大數據優點相比較，它與城市規劃領域的貼合度更加體現在全樣本、實時性、動態化、無群體性差別等等。

根據手機信令和城市規劃的原理，凡是涉及到居民在時空上的移動和分布，使用大數據都可以準確分析出來。這正好用于我們規劃、交通以及城市管理等各個方面的定量分析。我們以上海市手機數據為例，簡單介紹手機數據在城市規劃工作中的應用。本文所有分析，均基于上海市中國移動電話運營商的手機信令進行。中國移動在上海市的用戶量接近1900萬。其中有效用戶約在1860個，并且，這個數量在工作日和周末的變化非常小，說明了數據采集的穩定性與可靠性。

四、簡析手機信令大數據在城市規劃中的應用

就拿城市人口的“工作地和居住地”舉例來說吧，知道了這些“工作地和居住地”的時空分布數據，這在城市規劃和布局中十分重要，傳統規劃對城市居民的工作地與居住地的現狀（包括數量、密度、分布等等），只能作大概判斷，無從對定量分析入手，這使得規劃成果編制的科學性大打折扣。

同時，我們根據“上海市虹橋商務區居民的工作地點分布（手機信令統計）”還可以了解到，這些人口的通勤距離以及在方向上的定量分析。

同樣，可以進一步分析出通勤分布的方向和比例。把工作地點和居住地點兩張圖疊加以后，我們就得出這個地區的職住比。職住比這個指標在城市規劃當中非常有用，而在以前，我們難以獲得這些方面的定量分析。

從以上大數據分析中，城市規劃師可以準確地判斷——該地區的職住情況是否理想、通勤人員的出行時間是否合理、通勤人員的主要方向有哪幾個等等城市問題，從而可以有針對性地制定規劃改善方案。如果沒有上述定量分析，那么規劃的改善方案只能停留在定性分析的基礎上。

此外，通過分析不同時段的手機信令數據，還可以精確地分析全市晝夜人口空間分布和密度變化、節假日和工作日人口密度和分布變化等等；也可根據需要對特定區域進行細致研究分析，包括流動人口特征與密度分布等，為城市規劃提供定量分析的準確結果。

五、簡析手機信令大數據在交通規劃中的應用

就拿“出行路徑”來舉例說明，這在交通規劃中是個非常重要的基礎數據，而傳統的OD調查，包括現在用的數學模型進行OD反推，都無法獲得出行人員的真實路徑。

由于手機基站在城市中有足夠的覆蓋密度，規劃中可以將交通小區劃分到更小的小區，從而得到更細致的OD分析。

除此以外，通過手機信令大數據可以對城市境界線客流量流向、城市與城市之間客流量流向、斷面客流量、公交（軌道）出行分擔率……等等進行科學細致的分析。篇幅關系，不一一舉例。

六、簡析手機信令大數據在城市管理中的應用

就拿“軌道客流清分”來舉例說明， 在軌道運營管理中掌握這一類數據，有助于制定發車頻率與間隔、流量統計、財務清分等必須的工作。而目前為了完成這些工作所采用的數人頭、小抽樣、數模推擬等手段，費工、費時、費力，最關鍵的是——還不準確。

從軌道一號線上海南站出發，到浦東世紀大道站（虛線箭頭），途經三個換乘站，有三條路徑可以選擇。影響客流路徑選擇的因素很多，如耗時長短、站點多少、換乘次數、舒適程度、步行距離等等。真實情況就如右下角圖片所示，1+2路徑（頂部線路）占比30.2%，1+9路徑（中部天藍色線路）占比15.6%，1+4路徑（底部紫色線路）占比54.2%。這要比“數學模型+人工調查+參數調整”精準得多了。

北京目前有19條軌道線，300多個車站，不同的站點與站點之間的OD出行，可以有數萬對OD，而客流實際路徑更是以數十萬種來計算，數學模型都難以完成這項任務。大數據的優勢就凸顯出來，利用手機信令數據分析，可以準確完成這項復雜任務，為軌道交通運營管理提供科學依據。

七、手機信令大數據的來源與公開化

關于來源。無可置否，手機信令儲存在手機總站和基站等，只有移動電話運營商才有。目前我國有三大運營商，中國移動、中國聯通和中國電信。但是無論是哪一家運營商，其手機用戶數量都占總人口比例的20%以上。這一比例作為實際應用來講，就完全是大樣本了。

關于隱私。應用領域在獲取手機信令數據時候，應當且必須遵守國家有關規定和保護個人隱私，從技術上應當作脫敏處理，隱蔽與個人隱私相關的字段，比如號碼、身份等屬性信息，這在技術上已經不成問題。

關于獲取。先進國家比我們更早開發研究大數據，有些國家已經將大數據資源開放。我國也在制定大數據發展戰略，并提到國家層面。上海市政府已經決定將39T的大數據，作為公共資源向社會開放。

我們認為實時的手機信令數據，可以采用有償使用原則，發揮使用大數據的積極性，盡快推動大數據時代的發展步伐。