超越引力定律 空间交互和出行分布预测理论与方法

引力定律原本是解释和预测物体之间引力交互的一个基本物理定律，但有趣的是，人们发现在交通出行、人口迁移、商品贸易、信息通讯、科研合作等大量不同的社会交互现象中，空间交互的强度都近似服从引力定律。在过去的一百多年里，引力模型也被大量应用于地点之间人口、商品、交通、信息等流动量的预测工作中。但是，社会系统中的引力定律为什么存在？如何从第一原理出发解释空间交互的引力模型？有没有比引力模型更准确、更普适的模型？为回答这些问题，本书从对各种社会交互现象中引力定律的实证观察出发，系统地介绍了引力模型的基础理论与应用方法，包括从优选熵原理、效用理论和博弈论等不同角度对引力模型做出的解释及改进。本书还结合作者近年来的系列研究工作，全面介绍大数据驱动的出行行为复杂性分析与建模的研究进展。本书的内容可以丰富和发展交通行为研究理论与方法，深化对各种社会经济系统中的空间交互机理的理解，为城市规划、交通管理、经济地理等方面的研究提供一定的理论与方法支持。

  

丛书序
前言
第1章引力万有——从物理到社会
1.1引力定律的发现
1.2人类社会中的引力定律实例
1.2.1铁路网络中的引力定律
1.2.2公路网络中的引力定律
1.2.3通勤出行中的引力定律
1.2.4城市内出行中的引力定律
1.2.5人口迁移中的引力定律
1.2.6国际贸易中的引力定律
1.2.7货船海运中的引力定律
1.2.8手机通信中的引力定律
1.2.9社交网络中的引力定律
1.2.10科研网络中的引力定律
1.3引力模型简介
1.3.1无约束引力模型
1.3.2单约束引力模型
1.3.3双约束引力模型
1.3.4参数估计方法
1.4小结
第2章睹微知著——优选熵原理
2.1熵的概念
2.1.1统计物理熵
2.1.2信息熵
2.1.3优选熵
2.2由优选熵原理导出引力模型
2.2.1构建优选熵模型
2.2.2导出引力模型
2.3出行距离分布的根源
2.3.1出行距离幂律分布现象
2.3.2由优选熵原理导出出行成本分布
2.3.3出行成本与距离的关系
2.3.4导出出行距离分布
2.4更一般化的熵模型——随机分组模型
2.4.1幂律分布的解释
2.4.2随机分组模型
2.4.3模型参数确定方法
2.5小结
第3章择善而行——确定与随机效用理论
3.1基本概念
3.1.1效用与效用优选化
3.1.2离散选择模型
3.1.3效用优选化准则
3.1.4效用水平与尺度
3.1.5随机效用理论
3.1.6二项Logit模型
3.2由确定效用理论导出引力模型
3.2.1推导过程
3.2.2存在问题
3.3由随机效用理论导出引力模型
3.3.1多项Logit模型
3.3.2导出引力模型
3.3.3红蓝巴士问题
3.4小结
第4章以简驭繁——大数据时代的无参数模型
4.1介入机会模型回顾
4.1.1基本思想
4.1.2推导过程
4.1.3IO模型特点
4.2辐射模型
4.2.1模型假设与推导过程
4.2.2辐射模型与IO模型的关系
4.2.3辐射模型特点
4.3人口权重机会模型
4.3.1模型假设
4.3.2预测精度
4.3.3PWO模型与IO模型、辐射模型的关系
4.4几种模型的内在联系
4.4.1人口均匀分布下模型的对比
4.4.2序贯选择和全局选择
4.5小结
第5章势均力敌——目的地选择博弈
5.1目的地选择博弈模型
5.1.1模型基本框架
5.1.2模型求解算法
5.2DCG模型预测结果
5.2.1模型预测精度
5.2.2扩展到更多问题
5.3导出引力模型
5.3.1简化DCG模型
5.3.2势博弈与拥挤博弈
5.3.3推导过程
5.3.4与其他引力模型理论基础的比较
5.4目的地选择与路径选择组合模型
5.4.1DCG模型与UE分配模型的组合
5.4.2PWO模型与UE分配模型的组合
5.5小结
第6章时空漫步——个体连续移动行为建模
6.1随机游走类模型简介
6.1.1普通随机游走
6.1.2列维飞行与列维游走
6.1.3连续时间随机游走
6.2个体移动模式实证分析
6.2.1货币流通数据
6.2.2手机通信数据
6.2.3出行日志数据
6.3个体连续移动模型
6.3.1探索与偏好返回模型
6.3.2周期性随机游走模型
6.3.3层次性交通系统游走模型
6.4小结
第7章浑然一体——个体群体移动模式预测统一模型
7.1统一模型
7.1.1建模思路
7.1.2模型规则
7.2预测结果
7.2.1城市间出行预测
7.2.2城市内出行预测
7.2.3无记忆与无竞争模型
7.3模型解析
7.3.1有限空间简化个体模型解析
7.3.2无限空间简化个体模型解析
7.3.3简化群体模型解析
7.4小结
第8章方兴未艾——总结与展望
参考文献
索引