基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)的文明吸煙智慧選址研究

曾文清

摘 要：為規(guī)劃文明吸引環(huán)境建設(shè)，抽取手機(jī)信令數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi)者軌跡分析，構(gòu)建城市文明吸煙智慧選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從吸煙點(diǎn)覆蓋半徑、服務(wù)時(shí)長(zhǎng)和服務(wù)人數(shù)三個(gè)維度對(duì)文明吸煙場(chǎng)所的服務(wù)狀況進(jìn)行測(cè)度。采用泰森多邊形離散點(diǎn)包絡(luò)最優(yōu)求解算法，通過(guò)編程計(jì)算，遴選吸煙點(diǎn)。以湖北省十堰市為研究對(duì)象，將遴選出的吸煙點(diǎn)與實(shí)際吸煙狀況進(jìn)行比對(duì)，基本吻合，能夠較好的滿足文明吸煙選址需求。

關(guān)鍵詞：手機(jī)軌跡數(shù)據(jù)；文明吸煙；智慧選址

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.32.106

1 引言

文明吸煙環(huán)境建設(shè)，是行業(yè)參與美麗中國(guó)建設(shè)的重要途徑，也是行業(yè)深入落實(shí)十九大“構(gòu)建政府為主導(dǎo)、企業(yè)為主體、社會(huì)組織和公眾共同參加的環(huán)境治理體系”要求的具體措施。然而，隨手彈煙灰、丟煙頭、街頭流動(dòng)吸煙等不文明吸煙現(xiàn)象由來(lái)已久，習(xí)以為常，極大地影響了文明環(huán)境的建設(shè)，有損行業(yè)形象。因此，通過(guò)文明吸煙環(huán)境建設(shè)，倡導(dǎo)文明吸煙行為，引導(dǎo)煙民到指定場(chǎng)所吸煙，有助于減少非煙民“被動(dòng)吸煙”，營(yíng)造煙民與非煙民相互尊重、和諧共處的社會(huì)環(huán)境。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的海量全樣本數(shù)據(jù)，給城市規(guī)劃以及城市問(wèn)題研究帶來(lái)了深刻變革。手機(jī)信令數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)包含了豐富的個(gè)體時(shí)空信息，為分析城市居民的活動(dòng)特征和空間結(jié)構(gòu)提供了傳統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)無(wú)法比擬的便利，因此，這些大數(shù)據(jù)也逐漸被應(yīng)用到智慧城市的建設(shè)之中。本研究嘗試建立一個(gè)基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)的城市文明吸煙智慧選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從吸煙點(diǎn)覆蓋半徑、服務(wù)時(shí)長(zhǎng)和服務(wù)人數(shù)三個(gè)維度進(jìn)行測(cè)度，通過(guò)智能技術(shù)遴選吸煙場(chǎng)所，布局全市吸煙點(diǎn)建設(shè)方案，貫徹落實(shí)國(guó)家局“創(chuàng)建文明吸煙環(huán)境助力美麗中國(guó)建設(shè)”倡議，為地方創(chuàng)建文明城市做出貢獻(xiàn)。

2 文獻(xiàn)綜述

手機(jī)信令數(shù)據(jù)指手機(jī)在進(jìn)行語(yǔ)音通訊、短信息等業(yè)務(wù)中，向移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的控制信息，它能即時(shí)反映手機(jī)用戶的位置信息。目前，手機(jī)信令數(shù)據(jù)的應(yīng)用較為廣泛。薄秀麗（2017）將手機(jī)信令數(shù)據(jù)應(yīng)用于智慧高速公路系統(tǒng)，有效提升了高速公路管理水平。周永杰（2018）提取了廣東移動(dòng)手機(jī)信令數(shù)據(jù)，分析了珠三角的城市群空間特征，發(fā)現(xiàn)了城市群的“雙中心、兩圈層、三梯隊(duì)”空間發(fā)展格局，并提出了相應(yīng)的城市群規(guī)劃建議。方家等（2019）利用手機(jī)信令大樣本數(shù)據(jù)抽取了上海大型公園游客出行等數(shù)據(jù)信息，通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型公園的研究結(jié)果表明，交通、特色活動(dòng)以及人口密度等是造成公園類(lèi)型差異的主要原因。周南等（2018），頡帶黎（2019）將手機(jī)信令數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè)城市道路交通量，不僅降低了交通量預(yù)測(cè)的難度，同時(shí)也使預(yù)測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠。于泉，孫瑤（2019）利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)研究高速公路服務(wù)區(qū)客流特征。陸振波等（2019）以昆山市為研究對(duì)象，運(yùn)用手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析了該市的職住空間分布和通勤交通，為解決城市交通問(wèn)題提供了數(shù)據(jù)支撐。鄒偉（2019）通過(guò)對(duì)張江科學(xué)城及周邊區(qū)域的手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的職住問(wèn)題比較突出，需要通過(guò)增加多樣化居住設(shè)施以緩解區(qū)域規(guī)劃問(wèn)題。

通過(guò)文獻(xiàn)梳理不難發(fā)現(xiàn)，手機(jī)信令數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要集中于職住空間分布、交通預(yù)測(cè)、人口出行等方面，能有效解決當(dāng)前城市規(guī)劃不科學(xué)、交通擁堵及出行難等問(wèn)題，但尚未有文獻(xiàn)將手機(jī)信令數(shù)據(jù)用于消費(fèi)行為特征的研究，因此，本文研究城市文明吸煙場(chǎng)所的選址，有助于彌補(bǔ)這一研究空白，有助于解決控?zé)煭h(huán)境下煙民室外吸煙不方便的問(wèn)題。

3 基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)的文明吸煙選址

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，帶動(dòng)了智能手機(jī)的普及，也為手機(jī)信令數(shù)據(jù)的獲取提供了技術(shù)基礎(chǔ)。本研究所使用的手機(jī)信令數(shù)據(jù)由中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司智慧出行數(shù)據(jù)公司提供，包含了2019年春運(yùn)1月21日至3月1日期間的十堰市轄區(qū)內(nèi)所有手機(jī)的活動(dòng)記錄，共計(jì)539850條。中國(guó)聯(lián)通在十堰市的市場(chǎng)占有率達(dá)到30%，這些數(shù)據(jù)包含了外省移動(dòng)數(shù)據(jù)，比移動(dòng)分省而治的數(shù)據(jù)更具有代表性。數(shù)據(jù)的具體參數(shù)包括年齡、性別、注冊(cè)地址（基站）、移動(dòng)軌跡（經(jīng)度、緯度、持續(xù)時(shí)間）如表1。

3.1 選址原則

研究以湖北省十堰市為對(duì)象，旨在“政府主導(dǎo)、多方協(xié)同、煙草主推”的工作環(huán)境下，推廣《文明吸煙公約》，營(yíng)造良好的輿論環(huán)境，打造形式多樣、層次分明的公共吸煙場(chǎng)所，創(chuàng)造文明吸煙、體面吸煙的社會(huì)環(huán)境。因此，文明吸煙場(chǎng)所的選址綜合考慮區(qū)域規(guī)劃現(xiàn)狀及吸煙人群的構(gòu)成比例、集中度和分布情況，在交通樞紐區(qū)、辦公場(chǎng)所、消費(fèi)場(chǎng)所和人員聚集等地進(jìn)行布局。

其次，根據(jù)不同區(qū)域的功能特點(diǎn)，進(jìn)行吸煙場(chǎng)所規(guī)模設(shè)置和服務(wù)對(duì)象界定。在人員流動(dòng)較為頻繁的交通樞紐以及有影響力的商務(wù)樓宇、大型商業(yè)綜合體等公共場(chǎng)所，建立面積20-60m2，可容納15-40人的室內(nèi)環(huán)保吸煙室和規(guī)模10-15m2的室外吸煙亭，主要用于服務(wù)場(chǎng)所的工作人員、旅客和途經(jīng)者；在重點(diǎn)景區(qū)游客中轉(zhuǎn)地和直營(yíng)終端等地的進(jìn)出口及周邊建立占地面積4-8的露天吸煙點(diǎn)，用于服務(wù)旅客、消費(fèi)者和途經(jīng)者；在經(jīng)營(yíng)商圈和現(xiàn)代終端店內(nèi)，依托工商零三方打造面積6以上的吸煙體驗(yàn)區(qū)，服務(wù)于附近居民和消費(fèi)者。

3.2 吸煙人群識(shí)別

利用Arc-GIS軟件將運(yùn)營(yíng)商提供的區(qū)域手機(jī)軌跡標(biāo)注在電子地圖上，借助泰森多邊形算法繪出數(shù)據(jù)的覆蓋區(qū)域，并將其與觀察到的吸煙場(chǎng)所進(jìn)行比較，結(jié)合卷煙消費(fèi)者行為模式建立吸煙室消費(fèi)者識(shí)別模型，對(duì)所有包含目標(biāo)基站的手機(jī)信令數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并將其分為三類(lèi)群體：第一類(lèi)為附近居民，此類(lèi)人群的行為模式規(guī)律性較強(qiáng)，其手機(jī)信令在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連接某一點(diǎn)的基站；第二類(lèi)為游客（旅客），主要指手機(jī)信令連接到目標(biāo)基站無(wú)逗留時(shí)間的人；第三類(lèi)人群是煙民，主要指手機(jī)連接到目標(biāo)基站零售終端且有逗留的人。

以十堰市城區(qū)為例，提取注冊(cè)信息為男性的手機(jī)軌跡數(shù)據(jù)，居民軌跡用黑色點(diǎn)標(biāo)出；游客（旅客）軌跡用紅色標(biāo)出。

3.3 文明吸煙場(chǎng)所服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)

研究從三個(gè)維度分析文明吸煙場(chǎng)所的服務(wù)狀況，即服務(wù)人數(shù)、服務(wù)時(shí)長(zhǎng)和服務(wù)半徑。服務(wù)人數(shù)指一定時(shí)間內(nèi)文明吸煙場(chǎng)所服務(wù)的總?cè)藬?shù)和分時(shí)段人數(shù)，其中服務(wù)總?cè)藬?shù)可用于評(píng)價(jià)場(chǎng)所的整體服務(wù)能力，而分時(shí)段人數(shù)則可反映吸煙場(chǎng)所服務(wù)的高峰期。服務(wù)時(shí)長(zhǎng)指吸煙人員在吸煙場(chǎng)所內(nèi)的停留時(shí)間，反映場(chǎng)所環(huán)境設(shè)施對(duì)用戶的吸引力。服務(wù)半徑指吸煙消費(fèi)者在城市分布的空間范圍，反映吸煙場(chǎng)所的服務(wù)輻射能力。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)文明吸煙場(chǎng)所內(nèi)部基站連接的用戶ID數(shù)量、連接時(shí)長(zhǎng)以及連接時(shí)間，可以得到文明吸煙場(chǎng)所的服務(wù)人數(shù)和服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。

3.4 文明吸煙場(chǎng)所服務(wù)有效性

文明吸煙場(chǎng)所服務(wù)有效性指場(chǎng)所的真實(shí)服務(wù)情況和預(yù)期服務(wù)能力的差異，一般從供給和需求兩個(gè)方面展開(kāi)，供給指對(duì)比文明吸煙場(chǎng)所的理論服務(wù)半徑與基于用戶居住地測(cè)得的實(shí)際服務(wù)半徑，需求評(píng)價(jià)則對(duì)比場(chǎng)所服務(wù)的真實(shí)吸煙用戶數(shù)量與理論服務(wù)半徑范圍內(nèi)的實(shí)際人口總數(shù)。而人口總數(shù)的測(cè)算基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)，分析24小時(shí)內(nèi)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)基站連接的有效ID數(shù)量。

4 文明吸煙智慧選點(diǎn)

4.1 服務(wù)人數(shù)、服務(wù)時(shí)段和服務(wù)時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)抽取

以火車(chē)站春運(yùn)服務(wù)時(shí)段為列，2019年春運(yùn)自元月21日起至3月1日止，節(jié)前15天節(jié)后25天，計(jì)40天。首先從十堰市1.5萬(wàn)基站中抽取出覆蓋火車(chē)站區(qū)域的基站52個(gè)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，24小時(shí)內(nèi)平均連接目標(biāo)基站的手機(jī)ID數(shù)量達(dá)到73082個(gè)，其中，識(shí)別出附近居民57832人，日均累計(jì)服務(wù)15250人，其中服務(wù)高峰期突破27965人，抽取日均男性旅客數(shù)據(jù)為8788人，以吸煙率25%計(jì)算，煙民數(shù)量為2197。火車(chē)站場(chǎng)所通過(guò)統(tǒng)計(jì)卷煙消費(fèi)者連接目標(biāo)基站的時(shí)長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)游客在火車(chē)站的逗留時(shí)長(zhǎng)在50分鐘。得出火車(chē)站評(píng)價(jià)1小時(shí)卷煙消費(fèi)者數(shù)量為220人。

4.2 服務(wù)半徑計(jì)算

通過(guò)手機(jī)信令數(shù)據(jù)將三類(lèi)人群的時(shí)點(diǎn)軌跡進(jìn)行地理標(biāo)識(shí)，過(guò)濾女性軌跡，取得煙民軌跡地理可視化圖。煙民軌跡數(shù)據(jù)采用泰森多邊形離散點(diǎn)包絡(luò)最優(yōu)求解算法，編程求解如下：

4.3 服務(wù)點(diǎn)選擇

根據(jù)抽取的卷煙消費(fèi)數(shù)據(jù)和半徑有效性計(jì)算，按平均每小時(shí)2支煙，火車(chē)站吸煙點(diǎn)（室）每小時(shí)需要接待440人次，吸煙室一次4人服務(wù)，吸煙時(shí)間5分鐘計(jì)算，一個(gè)吸煙室可以接待48人次，一天可以接待480人次，因此在火車(chē)站候車(chē)室建立1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)吸煙室基本可以滿足需求，但考慮“癮君子”的心理需求、吸煙行為及游客行動(dòng)軌跡，同理推算，火車(chē)站一共需要構(gòu)建至少9個(gè)露天吸煙點(diǎn)，見(jiàn)圖2。同理選出其他文明吸煙點(diǎn)選址圖3，圖4，圖5。

5 對(duì)比分析

采用手機(jī)軌跡數(shù)據(jù)和泰森多邊算法得到的文明吸點(diǎn)，本文采取了吸煙痕跡分析進(jìn)行驗(yàn)證。以火車(chē)站為例，車(chē)站廁所煙頭數(shù)量日均數(shù)量為350支，與智慧選址測(cè)算的480支，基本吻合；在車(chē)站外部，發(fā)現(xiàn)分別在車(chē)站南廣場(chǎng)和北廣場(chǎng)吸煙人數(shù)每小時(shí)發(fā)現(xiàn)30人次，每天在北廣場(chǎng)發(fā)現(xiàn)吸煙超過(guò)人次2000，這與手機(jī)軌跡數(shù)據(jù)基本吻合。因此，在火車(chē)站設(shè)立1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)吸煙室，9個(gè)室外吸煙區(qū)，基本可以滿足煙民需求。

6 結(jié)論

研究構(gòu)建的手機(jī)信令數(shù)據(jù)用于評(píng)價(jià)文明吸煙場(chǎng)所服務(wù)人數(shù)和服務(wù)時(shí)長(zhǎng)的方法具有科學(xué)有效性。通過(guò)科學(xué)的算法、編程，選出文明吸煙點(diǎn)，同時(shí)對(duì)擬選擇的文明吸煙場(chǎng)所與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，兩者不論是在服務(wù)時(shí)長(zhǎng)還是服務(wù)半徑的輻射上，吻合度都較高。

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