[发明专利]基于地铁IC卡数据的通学活动空间测度分析方法

权利要求书

1.一种基于地铁IC卡数据的通学活动空间测度分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)获取地铁IC卡刷卡数据和地铁站点的经纬度数据，从刷卡数据中提取通学有效信息，并将经纬度数据与地理地图进行空间位置的匹配，识别出通学人群，建立通学人群出行数据库；

(2)对通学人群出行数据进行预处理，包括：

21)分别提取通学群体工作日及含寒暑假的节假日出行数据，统计通学群体不同状态下的出行时间、出行起讫点、出行次数；

22)提取以学校站点为端点的出行数据，并匹配IC卡卡号，统计通学群体的出行时间、频率及端点位置分布情况；

(3)分析通学人群出行时空特征，定义通学人群活动空间，包括：将步骤(21)及步骤(22)中所统计的通学人群信息与社会其他群体的相应数据进行对比，得到通学群体的时空特征，并根据其出行距离存在方向性差异的特征，定义其活动空间为以家为焦点、长短轴长度根据出行点分布计算得到的椭圆形；根据其出行时间固定的特征，加入通学频次及通学距离共同定义通学群体活动空间；

(4)基于通学人群活动空间定义，从时间和空间两个维度提取活动空间测度指标，其中椭圆的扁率与面积作为刻画活动空间的空间测度指标，通学距离作为刻画活动空间的空间测度指标，通学频次作为刻画活动空间的时间测度指标，具体包括：

41)选择95％的置信度输出置信椭圆，得到个体活动点构成的置信椭圆的圆心坐标、长短半轴长度以及旋转角；

42)计算置信椭圆特征指标，将图层中的椭圆的属性表导出，引入扁率与面积两个指标对活动空间进行测度描述，其中椭圆的扁率α通过以下公式计算得出：

其中，a为椭圆的长半轴，b为椭圆的短半轴；

椭圆的面积通过公式S＝π·a·b计算得出；

43)加入通学频次与通学距离完善活动空间测度指标，其中，

通学频次通过已建立的通学人群出行数据库按照IC卡卡面号进行次数统计；

通学距离利用站点经纬度信息根据欧氏距离计算公式计算，公式如下：

|d₁₂|＝6368.16×arccos(sinX+cosX)

其中，

long1、long2、lat1、lat2分别为家与学校地铁站点的经纬度数据；

(5)将通学人群活动空间测度指标数据进行聚类分析，将通学人群按照活动空间的测度指标划分为不同的类别，得到基于地铁出行的通学人群活动空间模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于地铁IC卡数据的通学活动空间测度分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中地铁站点空间位置的匹配方法为：利用采集器在电子地图上爬取地铁站点的经纬度数据，运用万能坐标转换器将其转换为WGS-84坐标系统下的数据，最终得到每个地铁站的位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于地铁IC卡数据的通学活动空间测度分析方法，其特征在于，所述步骤41)具体包括以下步骤：

411)提取出行数据库中的IC卡卡面号、进站车站号、出站车站号以及他们对应的经纬度，将进站车站号与出站车站号进行合并，得到每个出行者的活动点信息；

412)在arcgis中添加地铁站点经纬度数据后，将包括家庭和学校地点在内的所有坐标从WGS84大地参考系统通过投影变换转换成高斯-克吕格坐标；

413)在arcgis中选择方向分布工具，输入转化后的坐标，并选择95％的置信度输出置信椭圆，最终得到每个个体活动点构成的置信椭圆的圆心坐标、长短半轴长度以及旋转角。

4.根据权利要求1所述的一种基于地铁IC卡数据的通学活动空间测度分析方法，其特征在于，所述步骤(5)中利用K均值聚类法对活动空间进行分类，通过肘部法则确定聚类个数，利用R软件计算组间平方和与总体距离平方和的比值，取比值大者作为聚类个数，根据活动空间置信椭圆及出行频次进行测度分析，对同类型通学出行行为的共同点与不同类型间区别所在进行分析。