规划问道本刊“学术动态（Planning Reviews）”栏目，推介国内外学术书籍和文献报告、关注国际研究动态和前沿热点、分享规划案例研究。本期“城乡社区发展与住房建设”专栏，向大家推介一篇研究社会环境因素与建成环境因素对活动轨迹影响的文献。
（专栏编辑：杨辰，同济大学建筑与城市规划学院副教授）
来源：XIA C, HU Y, CHEN J. Community time activity trajectory modeling based on Markov chain simulation and Dirichlet regression[J]. Computers, Environment and Urban Systems, 2023, 100: 101933.
个体的“时间—活动轨迹”是指其在一日周期内的有序移动，包含时间与地点两种属性信息，反映个体的需求、义务、偏好以及社会制度给予的影响，“时间—活动轨迹”的准确建模对于社区韧性规划、社区能源规划至关重要。获取“时间—活动轨迹”数据的方法包含以下三种：其一通过电话访谈询问24 h的个人活动，其二对含有GPS信息的社交媒体数据进行清洗与挖掘，其三通过嵌入车辆或智能手机的电子设备实现实时地理位置捕获。基于以上数据构建“时间—活动轨迹仿真模型”，有助于弥补数据直接应用所造成的代表性偏差问题。本研究基于马尔科夫链（Markov chain） 生成活动轨迹模型，并采用狄利克雷回归方法（Dirichlet regression） 探究社会环境因素与建成环境因素对活动轨迹的影响。
研究以纽约市的五个区为对象，采用“美国人时间使用调查”（American time use survey） 结果作为活动数据（共1284人次），将人的日常活动分为基本健康活动、生理活动（吃饭、睡觉）、工作活动、教育活动、家务活动、个人义务活动（购物、育儿等）、个人偏好活动（休闲活动） 和其他活动（旅游等） 八种类型进行记录。
首先，研究按照15 min一个间隔将一日24 h平均划分为96个时间单元，与8种活动类型构成96×8的基础矩阵，矩阵中的值为该地区某一类活动在此时间段内发生的实际概率。考虑到基础矩阵受到调查样本数量的限制，难以充分描述个体行为的随机性，研究运用马尔可夫链构建随机模型，基于不同活动之间的转移概率和持续时间生成96×8的模拟活动矩阵，后者能够更加准确地反映研究单元的总体情况。矩阵结果显示，上述五区的受访者夜间以生理活动为主，日间则以生理活动、工作活动、个人偏好活动为主。通过比较不同地区工作活动的一日概率曲线，曼哈顿区工作活动概率自早上5：00激增、至下午4：00急剧下降，日间最高峰达0.55，布朗克斯区日间工作活动概率处于0.2—0.3之间，但一直持续到晚上7：00左右。
在马尔可夫链模型的基础上，研究采用狄利克雷回归方法分析社会环境因素与建成环境因素对活动轨迹分布概率（模拟活动矩阵） 的影响，将时间点作为预测变量，社会环境因素与建成环境因素为调节变量。其中，社会环境因素包括年龄中位数、男女比例、残疾人比例、家庭收入中位数、年失业率、受教育程度、人口密度、种族多样性、种族隔离指数；建成环境因素包括建筑类型与通勤时间。
在社会环境因素中，“种族多样性”对于“生理活动”和“教育活动”发生概率的增加具有显著的正向作用，高度异质性促生了更加多样化的活动模式，种族多样性可以促进个人甚至社会整体的教育程度。在建成环境因素中，“通勤时间”的增加导致“生理活动”的减少与“工作活动”的增加，其生理活动以睡眠为主；“住宅建筑占比”几乎对所有的活动类型发生概率都存在影响，随着住宅建筑的增加，人们花费在“家务活动”与“工作活动”上的时间减少，有更多的时间进行休闲、运动等“个人偏好活动”，这与高密度住宅能够高效利用基础设施、提高住房负担能力、提升能源效率以及街区活力等方面有关。
研究构建的“社区时间—活动轨迹模型”验证了建成环境对居民行为轨迹的影响，有助于为基于居民活动轨迹数据的相关研究提供更深刻、更准确的基础。该模型可以通过理解突发事件（例如自然灾害、停电、火灾和人为事件） 的初始影响来提高社区复原力，人群活动分布可以帮助相关组织评估潜在的损害制度，进而制定响应策略。此外，该模型还可以用于日常能源规划，基于各地区的实时社区活动分布，以最小的经济代价和安全风险进行日常负荷管理和调度。研究所揭示的各地建成环境和基础设施对人类活动的影响也可以供管理者用来提升社区福祉。
研究仍存在一定的局限性：由于部分活动类型在全部轨迹模型中占比较小，预测准确性有限，而这些活动往往与弱势群体有关，未来可通过社交媒体或机构数据平台对这部分信息进行收集与整合；在时间维度上可以将研究拓展到非工作日，同时也可以探索更多的建成环境因素对轨迹的影响作用。
（供稿：连千慧，同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生；辛蕾，同济大学建筑与城市规划学院博士研究生）
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原文始发于微信公众号（城市规划学刊upforum）：【学术动态】基于马尔科夫链模拟和狄利克雷回归的社区时间—活动轨迹建模 | 2024年第5期
