2021-01-09基于长时序信令大数据的全国人口时空流分析与应用.pdf

基于长时序信令大数据的全国人口时空流 分析与应用 一、申请人和申请单位介绍： 申请单位：北京大学城市规划与设计学院，在湾区城市、城 市群生态健康、智慧城市与交通、规划治理与应用技术等领 域形成特色优势。中国联通智慧足迹数据科技有限公司拥有 全球最强大的手机信令处理平台，是国内就业、规划、统计 大数据第一服务商。北京大学和中国联通智慧足迹联合成立 “人类活动与区域治理大数据实验室”，该实验室针对区域 治理过程中的人类活动及可持续发展问题开展大数据科学 研究，并服务规划与管理实践决策。 申请人：赵鹏军，荷兰格罗宁根大学博士，北京大学城市规 划与设计学院院长，博雅教授，国家杰出青年基金获得者， 国际地理联合会 IGU 交通地理委员会副主席，国际 SSCI 期 刊 Cities 主编。海晓东，智慧足迹数据科技有限公司董事 会秘书，人类活动与区域治理大数据实验室执行主任，电信 运营商和多源融合大数据创新实践专家。 二、项目意义和主要工作内容： 项目意义：人口时空流指的是地理空间单元之间不同属 1 性的人或人群在不同时间序列下的流动的状态与过程。人口 时空流是区域经济增长、社会发展、资源环境可持续发展的 重要基础，是城镇化规划、国土空间规划、交通与公共服务 配给等决策的关键内容。 然而，当前采用手机信令对人口时空流的研究存在诸多 不足：1）缺乏全国尺度的高时空颗粒度的长时序分析（区 县单元的每小时持续 1 年以上的变化分析）；2）缺乏对人口 社会属性的识别（农民工身份等）；3）重现状分析、而缺少 未来预测技术；4）缺乏对全国尺度人口分布-规模-属性-流 动格局等进行系统化研究。 主要工作内容：针对以上不足，研发了长时序人口时空 流分布及属性挖掘技术、全国人口时空流的模拟预测技术， 构建了人口时空流的多场景应用模型。 三、主要创新点： 创新 1：人口规模测定的总量外推技术 针对单一运营商覆盖不全、各运营商区县市占比不同且 动态变化的难题，提出基于贝叶斯图上的谱聚类的技术，实 现了超大人群隐含关联结构与几何位置之间的非监督发现； 动态测算占比率，有效克服了数据的有偏性，达到了通过联 通用户量对总量的精准外推，实现了对人口规模及空间分布 的全国尺度高精度测定。 2 （佐证材料：专利 5 项，软件著作权 8 项，论文 15 篇） 创新 2：人口属性识别的行为集成 AI 技术 研发了对农民工、大学生等人群特殊社会属性识别的新 技术，实现了对人口社会属性的识别。首先，基于不同特征 用户的个体行为时空特征，通过张量集合，自动化的采用机 器学习分类器产出当前行为张量结合的分类边界与行为标 签；然后，对单一用户的含有时序的行为张量采用隐马尔科 夫链模型产生合理的单日时间线行为，再通过更长时间窗口 的行为时间线，进一步推测出更丰富的用户属性。 （佐证材料：软件著作权 3 项，论文 10 篇） 创新 3：人口流动的大尺度 OD 预测技术 研发了人口跨区域流动 OD 预测模型，解决了信令大数据 在量化模拟大尺度人口流动中的技术难题，形成了对全国人 口流动在日、周、月不同时间段和社区、乡镇、县市不同地 理尺度进行预测的先进技术，实现了 2020 年新冠疫情后全 国返城返岗和 2021 年全国春节期间人口流动的高精度预测。 （佐证材料：专利 1 项，软件著作权 1 项，技术报告 1 份， 论文 1 篇） 创新 4：人口时空流的多场景应用模型 针对运营商信令数据以及 spark 分布式计算平台的特点， 独创了处理运营商信令数据的双层计算框架，填补了分布式 机器学习方法处理运营商信令数据的空白，实现了大规模高 3 效治理运营商大数据的愿景； 研发了传统传染病扩散 SEIR 模型与现代大数据技术相 结合的宏观监测仿真模型，提升了大数据在疫情监控方面的 应用性能。 基于以上技术构建了就业、交通、疫情、春运四大场景 模型，并开发了响应决策平台，实现了对我国人口就业、流 动及疫情影响的全域实时监测。 （佐证材料：专利 1 项，软件著作权 31 项） 四、应用效果 应用 1：服务全国综合交通规划 根据全国人口流动格局与趋势，提出适应人口发展的现 代化综合交通运输体系“钻石战略”，对国家综合交通体系 规划起到参考价值，得到了国家发改委的认可，并在《国家 综合立体交通网规划纲要》中得到采纳。 应用 2：支撑制定就业政策 分析了全国 30 个重点城市、2500+重点园区、6000 万+ 农民工返城复工形势，为人社部、农业部实施全国复工复产、 农民工就业决策提供了实时量化的数据支撑，得到了北京市 委书记（蔡奇，中共中央政治局委员）和国务院电子政务办 的批示和认可。 应用 3：服务防疫工作 为疾控中心、卫健委、工信部、各省市地方政府，疫情 4 期间全国人口流动、密切人群判断等疫情防控工作提供数据 平台报告等系列支撑。获得总书记、总理、副总理、国务院 副秘书长批示肯定，以及 24 个国家部委和全国 31 省市各级 政府的肯定。 应用 4：服务春运交通调度管理 预测了 2021 年春运 40 天，全国 355 个地级城市单元间 的人口流动规模，为各省发改委、交通运输部、人社部提供 了春运返乡返城人口的规模、各时段密集程度等高精度预测 结果，获得批示肯定；并得到了《光明日报》《央广网》等 国家媒体的广泛报道。 5