基于美国移动位置数据揭示全国范围内人们日常活动模式的差异

《Journal of Transport Geography》:Unraveling disparities in people's daily activity patterns at a national scale using mobile location data in the US

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月12日 来源:Journal of Transport Geography 6.8

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   摘要理解活动模式对于分析人类出行、空间不平等以及获取机会的能力至关重要。然而,关于社区层面活动模式的国家层面证据仍然有限。本研究利用汇总至普查小区的大规模移动位置数据,考察美国本土连续区域日常活动的区域差异与社会人口统计学差异。分析了三个指标:活动频率、空间广度和活动多样性。

  

摘要

理解活动模式对于分析人类出行、空间不平等以及获取机会的能力至关重要。然而,关于社区层面活动模式的国家层面证据仍然有限。本研究利用汇总至普查小区的大规模移动位置数据,考察美国本土连续区域日常活动的区域差异与社会人口统计学差异。分析了三个指标:活动频率、空间广度和活动多样性。结果表明,这些维度能够捕捉日常活动的不同方面。亚裔人口占比较高的普查小区与较低的活动频率相关,与空间广度的关联则呈现混合特征;白种人人口占比较高的普查小区通常表现出较低的活动频率但更大的空间广度;非裔美国人人口占比较高的普查小区则与更大的空间广度呈正相关。中位收入与活动频率呈负相关,而其与空间广度的关联在不同地区有所差异。机动车拥有率与活动频率和空间广度呈正相关,但与活动多样性的关联较弱且空间混合性更强。建成环境特征也与活动模式相关:连通性强的环境与较短的空间广度相关,而公共交通资源丰富和混合用途的环境通常与更大的活动多样性相关。地理加权回归(GWR)进一步表明,社区与活动之间的关联具有空间异质性,其强度和方向在不同大都市地区间存在变化。这些发现将日常活动界定为一个多维且受区域条件影响的过程,表明区域差异是社区与活动关系的一个实质性特征,而非围绕全国平均水平的噪声。

引言

活动模式涵盖日常出行的频率、空间范围以及多样性,是理解人类出行、空间行为和机会获取能力的基础(Golledge和Stimson, 1997;Axhausen, 2007;Schwanen和Wang, 2014)。活动模式的研究根植于时间地理学和空间行为传统,在城市研究、交通研究和地理学等领域引起了越来越多的关注(Miller和Nicholls, 2013;Tammaru等, 2021)。通过考察人们参与活动的频率、出行距离以及目的地的多样性,研究人员能够更好地理解日常生活的节律、对服务和机会获取的差异化程度,以及由社会环境和建成环境塑造的更广泛的包容与排斥模式。
传统上,活动行为研究依赖于基于调查的数据和出行日记,这些方法虽能提供丰富的背景细节,但在空间覆盖范围、时间粒度和样本量方面往往受限(Hirsch等, 2014;Torre-Bastida等, 2018)。移动技术的兴起和位置数据的日益丰富,已深刻改变了出行研究的方式,使得对日常活动模式进行更大规模和更动态的评估成为可能(J?rv等, 2012、J?rv等, 2014、J?rv等, 2015;Jin等, 2022a、Jin等, 2022b;Zhao等, 2016;Taylor, 2016)。大量研究利用手机定位数据来探究人群如何在空间上移动以及活动分布情况(Ahas等, 2010、Ahas等, 2015;Widhalm等, 2015;Xu等, 2015;Prawirodidjojo等, 2018)。例如,来自爱沙尼亚的国家层面研究展示了手机数据在揭示日常出行结构和不平等方面的潜力(Ahas等, 2010;J?rv等, 2014;Ahas等, 2015)。除爱沙尼亚之外,来自中国和美国等地区的研究同样表明,移动蜂窝数据和信号数据能够揭示活动与出行不平等的复杂模式(Gao等, 2022;Cui等, 2020)。
尽管越来越多的研究利用大规模移动位置数据在国家层面考察出行、活动空间、隔离现象和可达性(Chen和Pope, 2020;Ge等, 2023;Wang等, 2018;Athey等, 2021;Moro等, 2021;Müürisepp等, 2025),但大多数研究忽视了社区与活动关联的区域异质性。本研究利用基于兴趣点(POI)的SafeGraph人流数据,对美国本土连续区域的日常户外活动进行普查小区层面的多维分析。本研究通过关联三个活动维度(频率、空间广度和多样性)与社区社会人口统计学及建成环境特征,并以空间显式的设计将全国性的一致关联与区域异质性关联加以区分,从而对现有文献作出贡献。
具体而言,本研究探讨以下研究问题:
  • •
    日常多维活动模式——包括活动频率、空间广度和活动多样性——在美国本土连续区域的不同大都市地区间存在怎样的差异?
  • •
    社区层面的社会人口统计学特征和建成环境因素与日常活动模式的变异存在多大关联?
  • •
    这些关联在不同地理背景下存在怎样的空间变异?
需要指出的是,由于本分析在普查小区层面基于汇总数据展开,我们考察的是社区特征与活动模式之间的关联,而非个体层面的因果关系。通过应用地理加权回归(GWR),我们进一步捕捉这些关联的空间异质性,揭示社会人口背景、建成环境条件与活动行为之间的关系在不同地区间的变化。
本文余下部分组织如下。第2节回顾了活动模式、活动空间、社会人口统计学差异以及测量方法的相关文献。第3节介绍了研究数据和变量。第4节阐述了研究方法。第5节报告了大都市统计区(MSA)和普查小区层面的实证结果。第6节讨论了研究发现、政策启示及研究局限性。

章节摘要

概念基础:活动模式与活动空间

活动模式的概念是指个体或群体参与户外活动的时空配置,通常从多个维度进行刻画,如活动发生的频率(frequency)、人们出行的距离(空间广度)以及所访问目的地类型的多样性(diversity)(Axhausen, 2007;Sch?nfelder和Axhausen, 2003;J?rv等, 2015)。这些维度共同捕捉了日常生活的广度与结构。

研究框架

如图1所示,本研究的研究框架可分为四个步骤。
  • (1)
    收集访问者的到访兴趣点(POI)原始数据及其对应的居住普查街区组(CBG)信息(更多数据详情参见第3.2节和附录A)。SafeGraph人流数据的处理流程详见附件。
  • (2)
    随后将这些数据转化为活动模式指标,代表互动的空间范围与总量。
  • (3)
    活动模式

OLS回归与空间自相关检验

作为初步步骤,估算了普通最小二乘(OLS)回归模型,以考察普查小区之间社区特征与活动模式之间的平均关联。OLS假设空间上的关系是恒定的,即一组全局系数适用于所有位置。为检验这一全局设定是否充分,计算了OLS残差的莫兰指数。结果显示,所有指标的残差均存在显著的空间自相关。

MSA层面活动模式的区域差异

图5呈现了美国本土连续区域在MSA层面的活动频率、空间广度和活动多样性中位数的空间分布。活动频率(图5a)在美国东部和东南部最高,最深的色块集中在亚特兰大、夏洛特和迈阿密等大都市区,以及佛罗里达州和卡罗来纳州的几个MSA。在加利福尼亚州的部分地区,包括洛杉矶、旧金山和圣

理论启示

本分析的理论意义有两方面。首先,通过同时衡量活动频率、空间广度和活动多样性,本研究表明社区特征与日常活动的频率、距离和多样性之间存在不同的关联方式。其次,通过比较美国范围内全局OLS关联与局部GWR系数,本研究表明社区与活动之间的关联具有空间异质性,而非在各地区间均匀一致。

结论

本研究提供了关于社区社会人口构成、机动车拥有率和建成环境特征如何与日常活动模式的三个维度——频率、空间广度和多样性——相关联的国家层面证据,覆盖美国本土连续区域的普查小区。利用SafeGraph移动位置数据以及OLS和GWR模型,分析表明日常活动模式在不同地区间存在显著差异,且这些变异与……

CRediT作者贡献声明

金丹华:初稿撰写、可视化、方法论、概念框架设计。曹骏:初稿撰写、软件、方法论、基金获取、概念框架设计。张俊雪:撰写——审阅与编辑、方法论。王凯来:撰写——审阅与编辑、方法论、概念框架设计。程龙:撰写——审阅与编辑、概念框架设计。Frank Witlox:撰写——审阅与编辑、学术指导。

资金资助

本研究受国家重点研发计划(2024YFC3807900)、国家自然科学基金(编号52208009)、江苏省自然资源厅科研项目(2025017)以及弗拉芒研究基金会(FWO)(资助编号1257022N与1258625N)资助。

致谢

本研究中的所有数据处理和建模工作均使用开源编程语言(Python)完成。本研究使用的Python脚本及汇总/衍生数据可根据要求提供,以确保透明性和可重复性。
金丹华|曹骏|张俊雪|王凯来|程龙|Frank Witlox
东南大学建筑学院,中国
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