一 背景
随着城市规模越来越大、城市群关系越来越密集、城市功能与布局越来越复杂、机动车保有量越来越多，使得我国城市面临前所未有的复杂与复合交通问题，传统的出行调查方式及交通信息化技术手段难以适应现代城市交通的管理需求。
在大数据时代下，手机信令数据因其覆盖范围广、采样率高、连续动态等特点逐渐成为交通调查数据源的有效补充，但是国内尚未出现较为专业完备的手机数据处理及应用平台。随着交通信息化装备和技术不断升级带来数据爆炸式增长，对存储、处理、应用都提出了更高的技术挑战。科学制定城市综合交通规划与交通专项规划是解决当前城市交通问题的重要抓手。
为解决以上现象上海美慧利用具有多年经验积累的手机算法模型，基于手机信令大数据，结合大数据技术（Hadoop+Spark）和GIS空间分析技术，设计了一套完整的综合交通规划平台框架。基于移动信令大数据的综合交通规划分析平台总体框架设计具有扩展性，适应处理业务的拓展，采用分层设计思路，实现数据接入、数据组织存储管理、业务处理、应用展示等功能。
二 解决方案
基于移动信令大数据的综合交通规划平台基本构架，主要包含数据平台、基础技术平台、应用平台、接口规范及标准体系、信息安全保障体系五大模块，如图1基于手机信令大数据的综合交通规划平台架构。
图1基于手机信令大数据的综合交通规划平台架构
平台通过网络将手机移动数据实时接入数据处理系统，数据处理完之后部分中间数据存储备份，部分结果数据发布到前端展示系统，为交通及规划部门进行辅助决策提供数据支撑。
2.1 数据平台
数据平台包含数据交互层、数据处理层、数据发布层。
数据交互子系统是实现综合交通规划分析平台与运营商手机信令数据接入的中介。该系统遵循和运营商的接口规范，依据完备的数据交互机制，按照协商好的接入方式与运营商数据稳定可靠的交互，具有数据汇聚功能。
数据处理层是数据平台的核心，主要进行各种算法的处理和分析，并将结果存放到数据库中。数据处理层包括职住分析模块、OD出行分析模块、人口快照分析模块、流动人口分析模块、校核线分析模块。并可以随着要求后续进行扩展新的算法。
数据发布层是将处理好的数据按照各种专题发布到综合交通规划分析平台内部展示或外部其他系统，并根据外部其他系统的需要定制发布接口。
2.2 基础平台
基础平台包括综合数据库、GIS、数据管理与监控模块。
综合数据库用于综合交通规划分析平台的数据存储，包括实时数据采集库、历史数据库、备份数据库、专题数据库、GIS服务数据库及文件存储数据库等六个部分。
数据管理与监控模块将从数据采集、数据交互、数据发布的平台内的全数据生命周期内的数据质量、数据存储等情况的管理与监控。
2.3 应用平台
应用平台包括面向内部管理模块和面向对外发布模块。
面向内部管理模块主要是对已经处理的数据进行展示，包括职住展示、城市交通走廊客流监控展示、人流活动动态监控、城市人口数据洞察分析等四个部分。同样展示部分可以随着实际的需要进行扩充。
面向对外发布模块主要是交通模型、综合交通数据库、交通年报等外部系统使用专题数据库中的数据，根据定制化或标准接口将专题数据库的数据按需发布给外部系统。
2.4 接口规范及标准体系
接口规范及标准体系主要包括两部分，一部分是和运营商手机信令数据的接口规范，包括文件格式、字段说明、采集时间间隔等各种信息；另一部分是和外部系统的接口规范，主要是各种调用接口，包括获取方式、响应方式等。
通过接口规范及标准体系的建设，使得综合交通规划分析平台和外部进行交互、发布时使数据对接更加方便，在出现问题也便于进行分析和定位。
2.5 信息安全保障体系
信息安全保障体系是通过安全手段，确保整个综合交通规划分析平台的安全。主要包括数据安全管理和系统访问安全管理两个方面。
数据安全管理是为保证数据的安全，需要集中到数据库服务器中进行统一管理，使数据具有独立性，并提供对完整性支持的并发控制、访问权限控制、数据备份与安全恢复等。对于本系统中的某些信息（如用户密码），需要格外保护其保密性及完整性，即保证信息存储的安全。数据安全管理需对数据进行定期备份，包括日志备份、完整备份、增量备份。定期对进行数据恢复测试，验证数据有效性。应能够对重要信息进行备份和恢复。
系统访问安全管理是指由于系统的访问对象比较广大，涉及到不同级别、不同部门的人员，因此，必须建立一种信任及凭证验证机制，保证用户身份唯一性，保证认证的权威性，并且需要提供用户和服务方的双向身份鉴别。系统要求采用基于角色的访问控制机制，进行系统权限管理，从而决定一个用户或程序是否对某一特定资源执行某种操作，防止用户或程序越权使用，消除系统隐患，同时提供良好的系统柔性。
三 平台功能
基于手机信令大数据的综合交通规划平台主要包括4大方面，即数据处理系统、应用展示系统、数据发布系统、运维管理系统。
3.1数据处理系统
数据处理系统实现对原始信令数据进行分析处理，分析的内容主要包括城市常住人口职住分析、城市交通走廊客流分析、OD调查分析、城市人口快照分析、城市人流活动动态监控、校核线客流调查分析、流动人口分析。
3.1.1 城市常住人口职住分析
基于运营商提供的手机数据分析职住人口分布情况，并完成模块化开发建设，支撑以交通小区为单位的职住人口分析。
3.1.2 城市交通走廊客流分析
基于运营商提供的手机数据分析市域内的交通走廊客流特征，并完成模块化开发建设。对特定通道分析并展示客流量分析，客流来源、去向分析。
3.1.3 OD调查分析
基于运营商提供的手机数据分析市域范围内的OD分布，并完成模块化开发建设，该模块实现市域范围内分析区域两两之间的日均、早高峰、平峰OD交换量调查。
3.1.4 城市人口快照分析
基于运营商提供的手机数据，分析人口动态客流量变化。
3.1.5 城市人流活动动态监控
基于运营商提供的手机数据，对该重要区域（重要商圈、枢纽站）15分钟内活动手机进行统计，获得当前区域手机数量以近似得到该区域人口数量情况。
3.1.6 校核线客流调查分析
基于运营商提供的手机数据，完成日均跨越查核线交通交换量调查分析。
3.1.7 流动人口分析
基于运营商提供的手机数据，完成流动人口特征分析，包含流动人口出行时间分布、空间分布等功能。
3.2应用展示系统
基于数据处理系统输出的数据成果，开发应用展示系统。系统功能模块包括：城市常住人口职住分析展示、城市交通走廊客流分析展示、OD调查分析展示、城市人口快照分析展示、城市人流活动动态监控展示、校核线客流调查分析展示、流动人口分析展示、人口洞察分析展示。
3.2.1 城市常住人口职住分析展示
此模块展示内容包括居住人口分布、工作人口分布、职住比和通勤客流，其中居住人口分布和工作人口分布展示形式如图2和图3。
图2 居住人口分布
图3 工作人口分布
3.2.2 城市交通走廊客流分析展示
此模块展示内容包括通道客流检测、通道客流来源去向、通道客流时变，其中时变客流展示形式如图4 通道客流时变。
图4 通道客流时变
3.2.3 OD调查分析展示
此模块展示内容包括出行参数统计、客流来源去向、区域出行强度分析，其中区域出行强度展示形式如图5，出行期望线如图6。
图5出行强度
图6出行期望线
3.2.4 城市人口快照分析展示
此模块展示内容包括人口时空分布、分区实时人口统计、不同人群的人口时空分布，其中区域瞬时人口规模展示形式如图7。
图7各行政区瞬时人口规模
3.2.5 城市人流活动动态监控展示
此模块展示内容包括热点区域实时客流检测、热点区域客流到发检测、热点区域客流来源去向、热点区客流预警，其中热点区客流小时变化展示形式如图8。
图8 热点区客流小时变化
3.2.6 校核线客流调查分析展示
此模块展示内容包括跨校核线客流检测、分段校核线客流统计、校核线客流时变，其中校核线空间分布展示形式如图9，校核线时客流变化图10，校核线日客流变化图11。
图9校核线空间分布 图10校核线时客流变化
图11 校核线日客流变化
3.2.7 流动人口分析展示
此模块展示内容包括流动人口规模、流动人口出行特征、流动人口停留时长分布，其中流动人口日变化情况如图13，流动人口停留时长分布图14。
图13 流动人口日变化情况
图14流动人口停留时长分布
3.3数据发布系统
从应用角度出发，将成果数据进行必要的组织和管理，以提高数据的易用性和数据提取的效率。同时，在做好数据组织的同时，提供完毕的数据管理、备份功能，以确保系统有效、持续的数据提供。
3.4平台管理及运维
实现对信令原始数据、系统中间成果及最终成果的数据组织、备份功能，历史数据管理，同时提供平台运行状态、信令数据处理与分析任务、系统权限管理等平台运维功能。
用户权限:实现基于用户、部门、岗位、角色的多重权限控制体系。
业务任务:实现针对数据处理与分析等相关模块业务任务的排程与管理。
系统运维:实现针对平台系统运行状态、网络环境、日志信息、数据备份等方面的统一运维管理。
四 方案优势
4.1 功能全优势
该规划平台包含的分析功能有人口快照、人口职住分析、客流OD分析、校核线穿越客流量分析、交通走廊客流分析、流动人口特征分析和区域人口动态监测。信息量丰富，同时为业务模块之间的叠加分析提供条件。
4.2 拓展性强优势
从数据源角度，后台处理系统可接入其他数据如公交GPS/IC卡，出租GPS
等进行联合分析，进一步完善分析结果，拓展数据应用；从应用角度，前台展示系统可兼容用户的地理空间信息或者商业信息，为决策分析提供可视化依据；从应用领域角度， 在现有平台上扩展轨道交通模块，将应用领域拓展到轨道交通行业，对轨道交通的进、出、换乘等进行分析，并对地铁站点的人流密度进行预警，协助进行疏散提醒，防范安全事故。
4.2 算法模型专业
该平台数据处理算法是基于美慧多年来在客流项目经验中积累的与不断深入优化的手机客流算法。根据分析区域具体的数据特征和客流特征做具体的参数设置和数据校核。确保平台分析的结果数据是有理可据且真实可用的。
4.3 处理性能好优势
以1000万移动用户产生的信令数据为例，每日数据预处理及加工仅需30分钟；每月数据整合处理约15小时；实时人口数据分布分析仅用60秒。
4.4 实现数据共享
平台分析处理输出的中间结果和业务结果可以通过发布系统共享给其他合作单位，为业务数据的统一和标准化提供条件。
