شناسایی الگوهای مکانی و زمانی فعالیت‌های شهری با استفاده از داده‌های تلفن همراه

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک، مرکزی، ایران

2 دانشجوی دکتری گروه حمل‌ونقل‌‌، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 استاد گروه حمل‌ونقل‌‌، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

doi
10.48308/gisj.2023.103097
چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر استفاده از کلان‌داده‌های تلفن همراه در مطالعات حمل‌ونقلی بسیار مورد توجه متخصصان قرار گرفته است. منشأ ایجاد سفرهای شهری، ‌نیاز افراد به انجام دادن فعالیت است. ازطرفی، سطح فعالیت‌های شهری و الگوی آن نیز در زمان‌ها و مکان‌های مختلف متغیر است. داده‌های تلفن همراه، به‌عنوان نوعی از داده‌های پیوستة مکانی– زمانی، حضور افراد در مکان‌ها و زمان‌های مختلف را ثبت می‌کنند و بنابراین این داده‌ها با نرخ نفوذ بالا به‌منظور شناسایی سطح فعالیت شهری و استخراج الگوی فعالیت افراد در زمان‌های مختلف، مناسب و پرکاربرد هستند. در این پژوهش، با توجه به اهمیت ساختار فرهنگی، مذهبی، گردشگری و همچنین وجود مراکز درمانی کلان‌شهر شیراز، این شهر به‌عنوان منطقة مطالعاتی در نظر گرفته شده است. لذا تحلیل الگوی مکانی و زمانی سفرهای شهری با به‌کارگیری داده‌های پیوستة مکانی– زمانی همچون داده‌های تلفن همراه، می‌تواند به بهبود مدیریت سیستم حمل‌ونقل و برنامه‌ریزی و سیاست‌گذاری صحیح این شهر کمک شایان توجهی کند.مواد و روش‌ها: متغیر مورد بررسی در این مطالعه، تراکم سطح فعالیت در یک برش زمانی و یک واحد مکانی مشخص است. فعالیت به‌معنای تعداد افرادی است که به‌منظور انجام فعالیتی با هدف معین ناحیه‌ای را ترک و یا به ناحیه‌ای وارد می‌شوند. تراکم سطح فعالیت نیز بیانگر میزان فعالیت در واحد مساحت هر ناحیة ترافیکی است. به‌منظور بررسی تراکم سطح فعالیت افراد در سطح ۳۲۱ ناحیة ترافیکی شهر شیراز، داده‌های تلفن همراه به‌مدت یک هفته (۰۳/۰۴/۱۴۰۰ تا ۰۹/۰۴/۱۴۰۰) در شهر شیراز جمع‌آوری شد. پس از پاکسازی و آماده‌سازی داده‌ها، نقاط توقف افراد و محل خانة آن‌ها شناسایی شد. ضمن به‌کارگیری ضریب تعمیم مناسب، سطح فعالیت در نواحی ترافیکی در بازه‌های زمانی یک‌ساعته در روزهای کاری، نیمه‌کاری و غیرکاری برآورد شد. در ادامه میزان خودهمبستگی مکانی سطح فعالیت، با استفاده از شاخص خودهمبستگی مکانی Moran’s I عمومی و محلی در روزهای کاری، نیمه‌کاری و غیرکاری بررسی شد. سپس، با استفاده از تحلیل‌های اکتشافی سری زمانی فعالیت‌های شهری و تحلیل یکنواختی سری زمانی (SNHT)، الگوی زمانی سطح فعالیت‌ها، بازة زمانی آغاز فعالیت‌ها، بازة اوج میان‌روز، بازة اوج عصر و سایر مشخصه‌های سری زمانی بررسی شد. نتایج: در تحلیل مکانی میزان خودهمبستگی مکانی سطح فعالیت، با استفاده از شاخص خودهمبستگی مکانی Moran’s I عمومی و محلی در روزهای کاری، نیمه‌کاری و غیرکاری بررسی و وجود خودهمبستگی مکانی مثبت و معنادار فعالیت در واحد مساحت نواحی ترافیکی (P-Value < 0.001) تأیید شد. لذا سطح فعالیت نواحی، متأثر از روابط مکانی در محدودة مطالعاتی است و نواحی مهم با تراکم فعالیت بالا در مناطق مرکزی شهری شناسایی شدند. نتایج تحلیل‌های سری زمانی اکتشافی نمایانگر تغییرات ساعتی در الگوی زمانی سطح فعالیت‌هاست. همچنین در روزهای کاری فعالیت‌های بیشتری نسبت به روزهای غیرکاری و نیمه‌کاری انجام می‌شود. سری زمانی در نیمی از روز نیمه‌کاری کاملاً مشابه با روزهای کاری است و پس از ساعات اداری با کاهش سطح فعالیت روندی بین روزهای کاری و روز غیر‌کاری تجربه می‌کند. با بررسی سری زمانی فعالیت‌ها بازة اوج میان‌روز در ساعت 12 تا ساعت 14 و بازة اوج عصر در ساعت 20 تا ساعت 22 رخ می‌دهد. همچنین کمترین سطح فعالیت روزانه بین ساعت ۳ تا ۶ صبح تشخیص داده شد. با استفاده از آزمون یکنواختی سری زمانی نیز بازة زمانی آغاز فعالیت‌ها در روزهای کاری و نیمه‎کاری در ساعت 8 صبح و در روزهای غیرکاری ساعت 9 صبح شناسایی شد. شایان ذکر است به‌منظور اعتبارسنجی جمعیت ساکن شناسایی‌شده و ضرایب تعمیم، همبستگی مکانی بین جمعیت برآوردشده از داده‌های تلفن همراه و جمعیت واقعی هریک از نواحی ترافیکی بررسی شد که برابر با ۸۲/۰ است و از نظر آماری معنادار و قابل ‌قبول است.نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه می‌تواند در فرایند برنامه‌ریزی و سیاست‌گذاری صحیح، مدیریت تقاضا و حضور افراد در مکان‌های پرتراکم شهر و در بازة زمانی دلخواه و همچنین تحلیل‌های مرتبط با اثرات زیست‌محیطی حمل‌و‌نقل شهری تأثیرگذار باشد. با در دسترس بودن داده‌های تلفن همراه با دقت مناسب در سایر مراکز فعالیتی با مقیاس‌های مختلف (یک محدودة ترافیکی، محدودة شهر، استان و حتی کل کشور)، می‌توان الگوهای مختلف فعالیت شهری و از جمله نتایج این مطالعه را استخراج کرد.