Automatic City Region Analysis for Urban Routing
在城市中有不同的功能区域，如旅游景点，购物中心，工作场所和居住场所。不同功能区的人员流动模式不同，例如，人们通常在工作日白天上班，下班后去购物中心。本文分析了三个城市的人口流动模式，并推断了三个城市的区域功能。该分析基于罗马、旧金山和北京的三个大型出租车GPS数据集，分别包含2100万、1100万和1700万个GPS点。我们将城市区域划分为四类场所，即工作场所、娱乐场所、居住场所和其他场所。首先，我们提出了一种新的基于出租车访问量的四叉树区域划分方法。其次，我们使用关联规则来推断功能区在这三个城市根据时间的人的流动模式。第三，我们表明，这些确定的功能区域可以帮助我们在网络应用中，如城市延迟容忍网络（DTNs），更有效地提供数据。新的基于功能区域的DTNs算法在交付率方面实现了高达183%的改进。
2016-02-02 cs.SI physics.soc-ph
Approximation of human flow in urban areas by a network of electric circuits : Potential fields and fluctuation-dissipation relations
由于大数据的出现，物理定律在非物质上的延伸已经取得了许多成功，人类流动是科学前沿课题之一。最近的全球定位系统技术已使追踪数百万人的详细轨迹成为可能，城市之间人流的重力定律等宏观方法和个人起点-目的地分布的微观方法正引起人们的极大关注。然而，要充分利用GPS数据实现大城市交通预测和城市规划，需要一个更通用、适用性更广的基础模型。在这里，基于一个新的想法，把移动的人作为带电粒子，我们引入了一个复杂的方法来映射宏观的人流量到电流上的一个假想的电路定义在一个大都市地区。电导被发现是几乎成比例的最大电流在每个位置和同步的人流在早上和晚上很好地描述了由电势的时间变化。令人惊讶的是，著名的涨落耗散定理成立，即电流的方差与类似于普通材料的电导率成正比。特别是在大流行期间，这种工具可为管理人员流动的决策提供宝贵的见解。
2022-03-18 physics.soc-ph
Predictability of road traffic and congestion in urban areas
缓解城市道路交通拥堵对城市发展、减少能源消耗和空气污染至关重要，这取决于我们能否预见与驾驶员集体行为有关的道路使用和交通状况，这就提出了一个重要问题：城市地区的道路交通可预测程度如何？在这里，我们依靠安装在出租车上的GPS定位设备对日常车辆移动的精确记录，来揭示城市交通模式的潜在日常可预测性。使用从道路上的拥堵程度映射到一个时间序列的符号和测量其熵，我们发现一个相对较高的日常交通状况的可预测性，尽管没有任何先验知识的司机的起源和目的地和相当不同的出行模式之间的工作日和周末。此外，我们发现一个违反直觉的依赖性的可预测性的旅行速度：与中间平均旅行速度的路段是最难预测的。我们还探讨了恢复交通状况的一个不可访问的部分，从其相邻的部分有限的可观测性的可能性。尽管驾驶员行为的异质性以及其起点和目的地的可变性，但高度可预测的交通模式使得能够开发准确的预测模型，以最终设计出缓解城市道路拥堵的实用策略。
2014-07-04 physics.data-an physics.soc-ph
Understanding the variability of daily travel-time expenditures using GPS trajectory data
交通规划受到以下假设的强烈影响，即每个人的日常流动性都有一个恒定的每日预算，约为1小时。然而，最近的实验结果证明这种假设是错误的。在这里，我们研究了24个意大利城市之间的日常旅行时间支出的差异，从一个大的GPS数据集的车辆流动性。为了理解这些变化在个人行为的水平，我们引入了一个行程持续时间模型，允许在一个给定的城市使用两个参数的旅行时间支出的分布的描述。第一个参数反映了所需目的地的可达性，而第二个参数可以与旅行时间预算相关联，并表示由于压力和疲劳造成的生理限制。在同一个城市内，我们观察到的分布根据家庭的位置，移动天数和司机的平均每日行程数的变化。这些结果可以解释由一个随机的时间消耗模型，其中的广义成本的旅行时间是由一个类似于函数，符合韦伯-费希纳定律。我们的实验结果显示，不同城市以及同一城市内不同类别司机的出行时间预算存在显着差异。这显然与存在一个恒定的旅行时间预算的想法相冲突，并为城市交通的建模和治理开辟了新的视角。
2015-09-30 physics.data-an physics.soc-ph
A global take on congestion in urban areas
我们分析了全球近300个城市地区的GPS设备公司（TomTom）收集的拥堵数据。使用简单的缩放参数和数据拟合，我们表明，在大城市的高峰时段的拥堵增长基本上作为人口密度的平方根。这一结果，与以往的出版物表明，汽油消耗量随密度下降，证实了密度确实是一个重要的决定因素的拥堵，但我们也迫切需要一个更好的理论理解这一现象。这种在城市层面上的不完整观点导致了这样一种想法，即在拥挤研究中考虑密度本身可能会产生误导，而关注活动和住宅的空间重新分配可能更有用。
2016-05-04 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Urban Mobility
本章从复杂性科学视角综述城市流动性，涵盖数据源、人类运动特性、个体移动模型及系统性城市交通挑战。
2022-11-01 cs.CY physics.soc-ph
Home-to-school pedestrian mobility GPS data from a citizen science experiment in the Barcelona area
本研究通过公民科学方式采集并共享巴塞罗那大都会区10所学校学生的单日家校步行GPS数据，辅以过滤、清洗与插值流程，为步行城市研究提供高分辨率微观移动数据集。
2023-05-23 physics.soc-ph
Structure and evolution of urban heavy truck mobility networks
揭示城市重型卡车移动网络的结构特征，理解其演化机制，有助于评估货运政策，对城市货运系统进行管理和调控，对提高城市的宜居性和可持续性具有重要意义。虽然近年来大量的城市重型卡车移动性数据成为可用的，UHTMN的结构和演变的深入研究仍然缺乏。本文利用中国城市重型卡车GPS数据构建了UHTMN，并揭示了其广泛的结构特性。我们进一步开发了一个不断发展的网络模型，同时考虑重量，空间和系统元素重复。我们的模型再现了观察到的结构特性的UHTMN，并帮助我们了解其潜在的进化机制。我们的模型还为许多其他现实世界网络的演化建模提供了新的视角，例如蛋白质相互作用网络，引文网络和航空运输网络。
2022-12-07 physics.app-ph physics.soc-ph
The scales of urban mobility shape socioeconomic mixing
Central European University（中欧大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）；Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）；Max Planck Institute for Demographic Research（马克斯·普朗克人口研究研究所）；Liverpool University（利物浦大学）
该研究利用法德英226个城市的约2000万台设备的GPS轨迹，发现远端出行占比33%却促成42%的群体间接触，将其转为本地出行会使社会经济融合减少至多三分之一，揭示了短途出行与城市融合的权衡。
2026-09-01 physics.soc-ph
A tale of many cities: universal patterns in human urban mobility
地理在线社交网络的出现，如Foursquare，用户自愿表示他们的当前位置，打开了对人类运动的强大研究的大门。特别是位置数据的精细粒度，GPS精度低至10米，以及Foursquare在全球范围内的采用规模是前所未有的。在本文中，我们通过分析大量的Foursquare用户来研究全球几个大城市的人们的城市流动模式。令人惊讶的是，虽然不同城市的人口流动存在差异，但我们的分析表明，这些差异主要是由于不同城市环境中的地点分布不同。此外，人类流动的普遍规律是确定的，隔离作为一个关键组成部分的排名距离，考虑到在一些地方之间的起源和目的地，而不是纯粹的物理距离，考虑在以前的一些作品。基于我们的研究结果，我们还展示了基于排名的运动模型如何准确地捕捉不同城市中的真实人类运动。我们的研究结果揭示了城市人类流动的驱动因素，具有潜在的应用，城市规划，基于位置的广告，甚至社会研究。
2011-10-11 cs.SI physics.soc-ph
Using large scale GPS data to reveal EV driver activity patterns beyond charging sessions
New York University（纽约大学）；University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出一个可扩展框架，通过大规模GPS数据推断电动汽车所有权和充电行为，揭示驾驶员在充电期间对周边设施的访问模式及经济溢出效应。
2026-06-01 physics.soc-ph
Supersampling and network reconstruction of urban mobility
了解人类流动对于城市规划、流行病学和许多其他旨在从人类空间活动中制定政策的领域至关重要。尽管最近可获得与人类流动相关的大规模数据集，例如GPS轨迹、移动电话数据等，这类数据集仍然是有关人口的一个子样本，因此可能无法全面反映有关人口的情况。尽管这种固有的有限的数据集的大量使用，抽样偏差对流动模式的影响是不清楚的-我们没有方法可以可靠地推断流动性信息从有限的数据集。在这里，我们调查抽样的影响，使用的数据集在纽约市的数百万辆出租车的运动。一方面，我们表明，流动性模式是高度稳定的，一旦一个适当的简单的重新缩放应用于数据，这意味着可以忽略不计的信息损失，由于在长时间尺度上的二次采样。另一方面，对比一个适当的零模型的加权网络的车辆流揭示了独特的功能，需要考虑。因此，我们制定了一个“超级”的方法，使我们能够可靠地推断流动性数据从减少样本，并提出了一些基于网络的指标，以可靠地评估其质量（和其他人类流动模型）。我们的方法提供了一个有充分依据的方式来利用时间模式，以节省在记录流动性数据的努力，并打开了可能性，从有限的记录时，整个系统的信息是必要的，以扩大数据。
2015-07-20 physics.data-an physics.soc-ph
Quantifying Barriers of Urban Mobility
提出网络科学框架量化城市流动性障碍，发现不同等级障碍物可相互替代，且障碍对市中心居民影响更大。
2024-08-28 physics.soc-ph
Optimizing travel routes using temporal networks constructed from GPS data
由于城市交通网络的复杂性和交通状况的时变性，实时的交通状况评估是很困难的。然而，信息终端的发展使得获得个人移动性信息变得更容易。在这项研究中，我们提出了使用全球定位系统数据的城市中的人的流动性评估方法。有两种主要的方法来评估运动。一种是根据真实数据创建时间网络，并根据时区或季节检查旅行时间的变化。时态网络由于其时间复杂度而难以评估，在本研究中，我们提出了一种使用旅行时间概率密度函数的评估方法。另一种方法是定义一个时间依赖的旅行商问题，通过寻找最短路径来找到一条有效的旅行路线，通过在现有的城市中创建一个时间依赖的旅行商问题并求解它，旅行者可以根据一天中不同时间的交通状况来选择一条有效的路线。我们使用京都市2个月的数据进行交通评估作为案例研究。
2021-06-01 cs.SI physics.soc-ph
Spatio-temporal profiling of public transport delays based on large scale vehicle positioning data from GPS in Wrocław
近年来，许多基于大数据集的城市交通研究已经发表：其中大多数基于众包GPS数据或智能卡数据。我们目前，什么是我们所知的第一，探索公共交通延误数据收获的大规模，官方的公共交通定位系统，由弗罗茨瓦夫市政府提供。我们评估了1500万延迟报告中1648个站点对的方向，时间和延迟方差之间的延迟特性。我们构造了一个归一化的特征矩阵的可能性，一个给定的延迟变化发生在一个给定的时间在两个站之间的边缘。然后，我们使用推土机的距离计算这些矩阵之间的距离，并使用层次凝聚聚类与沃德的链接方法进行聚类。我们得到四个轮廓的延迟变化Wrocketaw：边缘没有影响延迟，边缘可能会导致延迟，边缘可能会减少延迟和边缘可能会强烈减少延迟（例如。当公共交通工具超速时）。我们分析了每个集群的空间和模式的传输属性，并提供洞察延迟变化模式的原因，在每个检测到的配置文件。
2017-07-25 cs.CY cs.SI physics.soc-ph
Mobilkit: A Python Toolkit for Urban Resilience and Disaster Risk Management Analytics using High Frequency Human Mobility Data
针对灾害风险管理缺乏专用移动数据分析工具的问题，本文提出开源 Python 工具包 Mobilkit，以支持基于 GPS 数据的可复现、可扩展灾后分析。
2021-09-16 cs.CY cs.SI physics.soc-ph
Remote sensing and GPS mobility reveal heat's impact on human activity across diverse climates
研究利用遥感与GPS数据揭示极端高温对人类日常流动性的影响，发现高温使城市流动性降低达10%，贫困地区受影响更大，结合气候预测指出若不适应，总体流动性将每年下降1-2%。
2025-03-05 physics.soc-ph
Entropic measures of individual mobility patterns
从微观的角度理解人类流动可能是认知系统统计物理学发展的一个根本性突破，它可以揭示宏观统计规律对社会系统的适用性。即使个体行为的复杂性阻止了真正的微观方法，介观模型的引入允许研究所考虑的系统的非稳态的动力学性质。我们建议计算各种熵的措施，从GPS数据，记录私人车辆在佛罗伦萨区的运动，以指出新的功能，人类流动有关的时间和空间的使用，并定义一个随机模型，可以产生类似的模式的动态特性的个人流动模式。此外，我们可以将人类流动的可预测性与两次连续旅行之间的时间分布联系起来。我们的分析表明，存在一个层次结构的移动模式，分为三个不同的类别，根据时间成本，不同的信息内容的执行活动。我们表明，马尔可夫过程定义的个人移动网络是不能够重现这种层次结构，这似乎是不同的策略在活动选择的后果。我们的研究结果可以为现代城市可持续流动性的治理政策的发展做出贡献。
2013-08-27 physics.data-an physics.soc-ph q-bio.PE
Use of mobile phone sensing data to estimate residence and mobility times in urban patches during the COVID-19 epidemic: The case of the 2020 outbreak in Hermosillo, Mexico
本研究利用手机GPS数据和Brownian bridge模型推断城市人口流动与停留时间，并将估计的居住-流动矩阵纳入多斑块SEIR模型，以评估政府干预对流动变化的影响。
2024-03-23 cs.SI physics.soc-ph stat.AP
Urban transport systems shape experiences of social segregation
本研究利用城市GPS流动数据和概率框架，揭示交通系统如何按时间、设计塑造社会隔离，并模拟可持续交通政策的潜在影响。
2025-05-22 cs.SI physics.soc-ph
Revealing travel patterns and city structure with taxi trip data
基于空间相互作用的区域空间结构检测在从城市规划到交通控制的应用中至关重要。在大数据时代，各种运动轨迹可用于研究空间结构。本研究使用大规模的上海出租车出行数据提取的GPS启用的出租车轨迹，揭示交通流模式和城市结构的城市。利用网络科学方法，在由短途出行构成的网络上，利用社区检测方法发现了15个反映居民日常出行范围的时间稳定区域，这些区域代表了居民日常的城市内部出行，并呈现出明显的模式。在每个地区，出租车交通流量都由几个“枢纽”主导，郊区的“枢纽”比城市地区的“枢纽”影响更多的出行。城市地区的土地利用条件与郊区不同。此外，城市地区的“枢纽”与办公楼和商业区的联系更多，而住宅用地在郊区枢纽中更常见。出租车流结构和土地利用揭示了上海城市的多中心、分层同心结构。最后，根据出租车流量的时间变化和出租车出行长度的多样性水平，我们探索了每个地区的出租车总交通特性，并证明了我们发现的城市结构。跨区域的对外出行也占各区域总交通量的很大比例，尤其是在郊区。研究结果可以帮助交通政策制定，并为利用大数据揭示城市结构的方式提供指导。
2016-01-28 cs.SI physics.soc-ph
One country, multiple portraits: representativeness in GPS-based mobility data is source-specific and spatially dependent
University of Liverpool（利物浦大学）；El Colegio de Mexico（墨西哥学院）；Central European University（中欧大学）；Center for Research and Advanced Studies of the National Polytechnic Institute, Irapuato Unit（墨西哥国立自治理工学院高级研究中心伊拉普阿托分部）；University College London（伦敦大学学院）
本研究通过对比墨西哥2478个市镇的Facebook和Veraset数据与人口普查，发现移动数据覆盖偏差因数据源而异且具有空间依赖性，数字接入和物质资源是主要驱动因素。
2026-06-23 cs.CY physics.soc-ph
Combining smart card data and household travel survey to analyze jobs-housing relationships in Beijing
基于位置的服务（LBS）为动态城市系统的时空分析提供了新的视角。研究使用GSM（全球移动通信系统）、GPS（全球定位系统）、SNS（社交网络服务）和Wi-Fi技术调查城市动态。然而，在大多数城市中广泛使用的灵巧卡数据（SCD）对城市结构（特别是通勤模式）的分析却很少受到关注。此外，无处不在的LBS数据虽然提供了丰富的时空信息，但缺乏丰富的社会维度信息，这限制了其深入应用。为了弥补这一差距，本文结合了为期一周的公共汽车SCD与为期一天的家庭出行调查，以及一个包裹级的土地利用地图，以确定工作，住房位置和通勤出行路线在北京举行。提出了两种数据形式（TRIP和PTD），PTD用于工作-住房识别，TRIP用于通勤出行路线识别。识别的结果分别汇总在公交车站和交通分析区（TAZ）的规模。特别是，通勤从三个典型的居住社区到六个主要的商业区的映射和比较，以分析通勤模式在北京举行。通过与调查结果在通勤时间和通勤距离方面的比较，从三个层面对识别出的通勤出行进行了验证，验证结果证明了该方法的适用性。我们的实验，作为第一步，丰富LBS数据使用传统的调查和城市GIS数据，可以获得坚实的识别结果的基础上，从现有的调查或人口普查中提取的规则。
2013-09-23 cs.SI physics.soc-ph
The 15-Minute City Quantified Using Mobility Data
美国人平均出行7至9英里，用于购物和娱乐活动，这远远超过生态导向的城市规划者所倡导的15分钟（步行）城市。本文利用来自4000万台移动设备的个人出行GPS数据，对美国城市的本地出行行为进行了全面分析。我们将本地使用定义为离家15分钟步行距离内的旅行份额，并发现美国城市居民的中位数在如此短的距离内只有12%的日常旅行。我们发现，在访问本地服务的差异可以解释80%的变化，在15分钟的使用跨大都市地区和74%的变化，在使用大都市地区。纽约市内历史分区许可程度的差异表明，进出和使用之间存在因果关系，限制性较低的分区规则，如允许更多的混合用途开发，将导致旅行时间缩短。最后，我们记录了当地使用和贫困但不富裕的城市居民经历的隔离之间的强烈相关性，这表明15分钟城市也可能加剧边缘化社区的社会隔离。
2022-11-27 physics.soc-ph
Pedestrian mobility citizen science complements expert mapping for enhancing inclusive neighborhood placemaking
本研究在西班牙格拉诺列尔斯Primer de Maig社区结合专家制图与公民科学，通过居民GPS出行数据发现44%的活动在专家划定单元外，聚类出7个高潜力区域，证明二者互补可丰富城市诊断、助力包容性场所营造。
2025-05-19 cs.CY physics.comp-ph physics.soc-ph
