reinahas基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的方法創(chuàng)新與地理研究

reinahas基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的方法創(chuàng)新與地理研究

1對(duì)國(guó)內(nèi)手機(jī)移動(dòng)定位數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用研究的啟示活動(dòng)的行為過程包括活動(dòng)分析、時(shí)間地理學(xué)方法和其他研究方法，是人本主義和后現(xiàn)代主義思想影響下人文地理學(xué)的中心主題之一。我國(guó)利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行的居民行為與地理研究在2010年左右開始出現(xiàn)。柴彥威等率先介紹了基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)終端的定位原理，并認(rèn)為該定位技術(shù)為獲取個(gè)體時(shí)空行為數(shù)據(jù)提供了新的手段相比國(guó)內(nèi)，西方利用手機(jī)移動(dòng)定位技術(shù)進(jìn)行的時(shí)空間行為數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用研究早在21世紀(jì)初就已經(jīng)開啟。其中，來自歐洲國(guó)家愛沙尼亞塔爾圖大學(xué)的人文地理學(xué)教授ReinAhas(1966—2018）是全球第一批利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)開展時(shí)空間行為研究的學(xué)者之一，并成為了這一領(lǐng)域的帶頭人和集大成者。他的研究具有一定的實(shí)驗(yàn)與先鋒性質(zhì)，展現(xiàn)了國(guó)際學(xué)界在認(rèn)識(shí)和運(yùn)用手機(jī)定位數(shù)據(jù)的初期階段所做出的有益探索。Ahas尤其在手機(jī)定位數(shù)據(jù)的獲取、使用與分析方法上頗有建樹，獨(dú)創(chuàng)地提出了社會(huì)定位法（socialpositioningmethod,SPM），并不斷地以此參與到旅游、通勤、交通、社會(huì)隔離與智慧城市等廣泛的研究方向中。通過梳理和介紹ReinAhas基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的方法創(chuàng)新與地理研究，有助于國(guó)內(nèi)學(xué)者了解經(jīng)典，更加深入認(rèn)識(shí)和理解這一大數(shù)據(jù)的使用特點(diǎn)和應(yīng)用潛力，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)開展實(shí)證研究，在理論與方法上尋求進(jìn)步與突破。2社會(huì)地理與環(huán)境地理研究ReinAhas于1966年出生在歐洲東北部國(guó)家愛沙尼亞的第二大城市塔爾圖，并在塔爾圖大學(xué)先后于1991年、1994年和1999年獲得了自然地理學(xué)的學(xué)士、碩士與博士學(xué)位。在21世紀(jì)初GIS與ICT技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，Ahas于2006年后徹底轉(zhuǎn)型為人文地理學(xué)者，并開始擔(dān)任塔爾圖大學(xué)的人文地理學(xué)教授、人文地理與區(qū)域規(guī)劃系主任以及國(guó)際學(xué)術(shù)刊物《JournalofLocationBasedServices》和《TravelBehaviorandSociety》的編委會(huì)成員。利用citespace對(duì)Ahas于1999年至2019年間發(fā)表的論文進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析（圖1），可以發(fā)現(xiàn)早期身為自然地理學(xué)者的他關(guān)注物候發(fā)展、季節(jié)與氣候、景觀與環(huán)境影響等，之后作為人文地理學(xué)者的他研究時(shí)空間行為、活動(dòng)空間、旅游與通勤、城市地理、社會(huì)隔離、大數(shù)據(jù)與智慧城市，其中特別關(guān)注手機(jī)移動(dòng)定位數(shù)據(jù)在地理與規(guī)劃中的創(chuàng)新性應(yīng)用。Ahas還是塔爾圖大學(xué)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（mobilitylab）的創(chuàng)始人，這一實(shí)驗(yàn)室自2008年起舉辦兩年一度的國(guó)際會(huì)議“MobileTartu”，以探討基于移動(dòng)定位的地理研究的理論、方法與經(jīng)驗(yàn)。此外，Ahas及其團(tuán)隊(duì)還與當(dāng)?shù)氐囊苿?dòng)運(yùn)營(yíng)商和專業(yè)的數(shù)據(jù)技術(shù)公司“Positium”(/）建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，他們所積累的手機(jī)定位數(shù)據(jù)庫(kù)在國(guó)際學(xué)界首屈一指，其應(yīng)用研究也始終走在領(lǐng)域前沿。3reinahas和社會(huì)定位法Rein3.1手機(jī)的定位評(píng)估常用的手機(jī)定位技術(shù)有兩種。一種是LBS(locationbasedservices）基站定位，又稱移動(dòng)位置服務(wù)，即通過移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在地面上建設(shè)的基站的無線電信號(hào)差異來計(jì)算手機(jī)所在的位置。每個(gè)基站通常配備有一個(gè)或多個(gè)定向天線。利用泰森多邊形進(jìn)行模擬，不同基站所有天線的信號(hào)覆蓋范圍共同構(gòu)成蜂窩網(wǎng)絡(luò)（cellularnetwork），其中每個(gè)基站的覆蓋范圍稱為基站小區(qū)或蜂窩小區(qū)（cell），并擁有一個(gè)單獨(dú)的代碼（cellID)在獲得了手機(jī)定位數(shù)據(jù)后，需要將其劃分至不同的空間單元以進(jìn)行地理分析。這一空間單元可以直接采用泰森多邊形表示的基站小區(qū)，也可以是不同層級(jí)的行政地域3.2活動(dòng)空間的測(cè)量活動(dòng)空間（activityspace）是時(shí)空間行為研究中的核心概念，包含了人們慣例性、重復(fù)性以及任意性到訪的一切活動(dòng)地點(diǎn)3.3關(guān)于流動(dòng)者是否被定位過多個(gè)頻繁性乘子點(diǎn)僅對(duì)活動(dòng)空間進(jìn)行幾何測(cè)量是不夠的，還需要進(jìn)一步確定行動(dòng)者在活動(dòng)空間中的錨點(diǎn)（anchorpoint）位置。錨點(diǎn)是行為地理學(xué)中的核心概念，指被普遍選擇和規(guī)律到訪的地點(diǎn)(1）區(qū)分頻繁性基站小區(qū)和任意性基站小區(qū)。如果行動(dòng)者在一個(gè)月內(nèi)至少有兩天被定位到某一基站小區(qū)，則該基站小區(qū)為頻繁性基站小區(qū)，進(jìn)入下一步分析，其余為任意性基站小區(qū)，直接舍棄。(2）排除異常行動(dòng)者。如果行動(dòng)者被定位到某一頻繁性基站小區(qū)的天數(shù)最多但該天數(shù)仍少于每月七天，則該行動(dòng)者要被去除，因?yàn)閿?shù)據(jù)量太少不足以支撐之后的計(jì)算分析，此外，定位數(shù)據(jù)量過多的行動(dòng)者也要被去除，因?yàn)樗麄兛赡芘c某種集中性的電話服務(wù)有關(guān)。(3）通過兩參數(shù)分析確定居住錨點(diǎn)和工作錨點(diǎn)。行動(dòng)者被定位天數(shù)最多的兩個(gè)頻繁性基站小區(qū)成為居住錨點(diǎn)和工作錨點(diǎn)的候選，計(jì)算各小區(qū)一天之內(nèi)所有定位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)時(shí)間的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，如果平均值在17:00以前且標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.175，則該基站小區(qū)為工作錨點(diǎn)，否則為居住錨點(diǎn)。這是因?yàn)槿藗冊(cè)诠ぷ鞯鼗ㄙM(fèi)的時(shí)間比在居住地更加集中，且在下班以后就很少再繼續(xù)待在工作地了。另外，如果某一錨點(diǎn)定位的天數(shù)超過了兩個(gè)錨點(diǎn)定位總天數(shù)的75%，則該錨點(diǎn)進(jìn)一步被確定為多功能錨點(diǎn)，意味著人們?cè)谶@里同時(shí)進(jìn)行著居住和工作的活動(dòng)。但是在這一步里，有可能出現(xiàn)兩個(gè)定位天數(shù)最多的基站小區(qū)同時(shí)都為居住錨點(diǎn)或工作錨點(diǎn)的情況，對(duì)此需進(jìn)行第四步分析。(4）分析鄰近關(guān)系。得到兩個(gè)居住錨點(diǎn)或兩個(gè)工作錨點(diǎn)可能出于以下原因，一是基站定位的系統(tǒng)問題，即手機(jī)不一定會(huì)被定位到距離最近的基站，而可能因?yàn)樾盘?hào)擁擠等原因被移接到鄰近的基站，這時(shí)需要考察這兩個(gè)同類型錨點(diǎn)的空間關(guān)系。如果確實(shí)相鄰，則僅保留其中定位天數(shù)最多（如果定位天數(shù)相同，則比較定位數(shù)量）的錨點(diǎn)，并向下再取一個(gè)頻繁性基站小區(qū)，重新進(jìn)行兩參數(shù)分析。如果不相鄰，則說明是另一個(gè)原因，即行動(dòng)者確實(shí)存在兩個(gè)頻繁性居住或工作的地點(diǎn)，這時(shí)需進(jìn)行第五步分析。(5）同樣再向下取一個(gè)頻繁性基站小區(qū)進(jìn)行兩參數(shù)分析。此時(shí)可能得到兩個(gè)居住錨點(diǎn)和一個(gè)工作錨點(diǎn)、兩個(gè)工作錨點(diǎn)和一個(gè)居住錨點(diǎn)、三個(gè)居住錨點(diǎn)或三個(gè)工作錨點(diǎn)。對(duì)于后二者，僅保留最初的兩個(gè)同類型錨點(diǎn)，并將時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差較大的那個(gè)定為居住錨點(diǎn)，另一個(gè)歸為工作錨點(diǎn)。至此，對(duì)于所有的行動(dòng)者，其個(gè)人錨點(diǎn)可能存在以下四種情況：一個(gè)多功能錨點(diǎn)、一個(gè)居住錨點(diǎn)和一個(gè)工作錨點(diǎn)、兩個(gè)居住錨點(diǎn)和一個(gè)工作錨點(diǎn)、兩個(gè)工作錨點(diǎn)和一個(gè)居住錨點(diǎn)。Ahas等利用該模型測(cè)定出一位生活在愛沙尼亞首都塔林市的同事的居住錨點(diǎn)和工作錨點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)居住錨點(diǎn)與他的實(shí)際居住地之間相隔830米，工作錨點(diǎn)與實(shí)際工作地之間相隔300米3.4基于lbs基定位的手機(jī)被動(dòng)定位社會(huì)定位法能夠?yàn)槭謾C(jī)定位數(shù)據(jù)的采集與分析提供一套完整、綜合和程序式的解決方案。該方法在提出時(shí)在全球具有領(lǐng)先性和革新性，使用的數(shù)據(jù)是基于LBS基站定位的手機(jī)被動(dòng)定位數(shù)據(jù)。其中，活動(dòng)空間和個(gè)人錨點(diǎn)的測(cè)定模型使時(shí)空間行為研究中的核心理論概念不再僅停留在觀念的層面，而得以通過定量的方式被明確地測(cè)算和可視化。如今，大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的主流，城市居民行為數(shù)據(jù)的獲取也進(jìn)入了多種信息設(shè)備和多種大數(shù)據(jù)源相結(jié)合的階段4reinahas基于移動(dòng)定位數(shù)據(jù)的地理研究案例4.1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用Ahas利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)最早涉入的研究方向是旅游地理，并嘗試將其運(yùn)用于旅游者流量監(jiān)控、旅游規(guī)劃和旅游營(yíng)銷等方面。基于對(duì)自然地理的深厚積累和對(duì)季節(jié)氣候的敏銳關(guān)注，Ahas等考察自然因素對(duì)旅游者時(shí)空間行為的影響，并因此開展了2007年愛沙尼亞季節(jié)性旅游空間的研究除此之外，手機(jī)定位數(shù)據(jù)的潛力還在于可以揭示每一個(gè)旅游者的軌跡與動(dòng)向，從而以人的時(shí)空遷移為紐帶，將不同的地理空間聯(lián)系起來，這對(duì)于旅游產(chǎn)業(yè)而言無疑是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)無法提供的重要信息。2016年Ahas等人的旅游目的地測(cè)量研究就充分體現(xiàn)了手機(jī)定位數(shù)據(jù)的這一優(yōu)勢(shì)4.2時(shí)間節(jié)奏研究手機(jī)定位數(shù)據(jù)還可應(yīng)用于城市空間中通勤、交通等活動(dòng)的時(shí)間節(jié)奏與空間動(dòng)態(tài)分析。由于研究者可以幾乎不限時(shí)間尺度和時(shí)間間隔的長(zhǎng)短對(duì)手機(jī)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，因此其活動(dòng)時(shí)間節(jié)奏的研究框架會(huì)更加靈活、層次也更加豐富，可以是一天、一周、一月乃至一年2012年Ahas等人進(jìn)一步開展了一項(xiàng)頗具創(chuàng)意的研究，來探究郊區(qū)通勤在多大程度上對(duì)晚高峰的交通流量造成影響4.3社會(huì)隔離自2014年起，Ahas開始利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)對(duì)愛沙尼亞的社會(huì)隔離展開一系列研究愛沙尼亞的社會(huì)隔離主要發(fā)生在不同的語言群體之間，故4.4活動(dòng)空間的應(yīng)用前景廣闊隨著時(shí)空行為大數(shù)據(jù)采集與分析方法的不斷革新，位置識(shí)別等現(xiàn)代信息技術(shù)與地理可視化和時(shí)空模擬等新型研究手段的不斷結(jié)合，時(shí)空間行為研究在智慧城市規(guī)劃與管理上展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，這也成為了時(shí)空間行為研究的前沿領(lǐng)域。Ahas在多年來以時(shí)空間行為和活動(dòng)空間的角度參與到旅游、通勤、交通、社會(huì)隔離等研究的基礎(chǔ)上，將最新研究方向投入智慧城市，提出將手機(jī)定位數(shù)據(jù)作為感應(yīng)數(shù)據(jù)（sensordata），來監(jiān)測(cè)城市日?；顒?dòng)時(shí)空節(jié)律的迅速變化，認(rèn)為這將有利于公共和私人服務(wù)設(shè)施優(yōu)化經(jīng)營(yíng)時(shí)間，并幫助建立城市的智能交通系統(tǒng)和智能應(yīng)急系統(tǒng)等。年利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)對(duì)哈爾濱、巴黎和塔林三個(gè)城市開展了城市活動(dòng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究，并提出了一個(gè)基于社會(huì)時(shí)間（socialtime）的研究范式5結(jié)論和討論5.1對(duì)我構(gòu)擬原理的思考。主要發(fā)現(xiàn)和反思ReinAhas以時(shí)間地理學(xué)為理論基礎(chǔ)，以社會(huì)定位法為方法論主線，以手機(jī)定位數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，以地理可視化為分析手段，不斷地通過時(shí)空間行為和活動(dòng)空間研究參與到旅游、通勤、交通、社會(huì)隔離和智慧城市等廣泛的研究方向中，并充分表現(xiàn)出對(duì)城市問題和規(guī)劃建設(shè)的關(guān)懷之心。特別地，他持久而專注地深耕手機(jī)定位數(shù)據(jù)的使用與推廣，進(jìn)行了大量方法創(chuàng)新，且始終走在領(lǐng)域前沿。但是，Ahas的研究仍存在以下不足，值得我們深入思考和尋求突破。(1)他在技術(shù)與方法上頗有建樹，但缺乏理論創(chuàng)新，常常利用既有理論對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行解釋，導(dǎo)致有時(shí)出現(xiàn)解釋不充分和解釋相矛盾的問題；(2)大數(shù)據(jù)研究必然是理性而非感性的、客觀而非主觀的、量化而非質(zhì)化的，其先天缺陷在于忽視了個(gè)體復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性、個(gè)性化的情感與經(jīng)歷以及主觀能動(dòng)性，使得研究中呈現(xiàn)出的是一個(gè)個(gè)中立人，而非真實(shí)生活中豐滿的個(gè)體，這也導(dǎo)致大數(shù)據(jù)研究雖得以窺全貌但難以究細(xì)節(jié)，無法挖掘時(shí)空間行為的深層機(jī)制。5.2基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的時(shí)空間行為研究框架我國(guó)利用手機(jī)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行的個(gè)體行為與地理研究雖然起步比西方晚，但近些年來也做出了大量多樣化的實(shí)證嘗試，主要問題在于缺少對(duì)數(shù)據(jù)采集與分析方法的系統(tǒng)和科學(xué)的深入探討，以及缺乏理論上的有益創(chuàng)新。ReinAhas的學(xué)術(shù)成果具有兩方面的重要價(jià)值：一是他對(duì)手機(jī)定位數(shù)據(jù)的獲取、處理和分析方法進(jìn)行了反復(fù)、詳實(shí)的闡釋和論證，從而產(chǎn)生了近乎“手把手”式的指導(dǎo)意義；二是他開展了豐富而成熟的應(yīng)用研究，讓我們看到手機(jī)定位數(shù)據(jù)的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力。因此，筆者全面梳理他的學(xué)術(shù)成果，并在此基礎(chǔ)上，嘗試構(gòu)建基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)的時(shí)空間行為研究框架（圖4）。時(shí)空間行為研究本身體現(xiàn)了從基于地方的空間研究范式向基于人的空間研究范式的轉(zhuǎn)變21世紀(jì)是信息化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通訊設(shè)備正在變