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基于活动链分析的高校学生行为模式研究

翟宜凯 蒋晓桐 田琼 黄海军

翟宜凯,蒋晓桐,田琼,等. 基于活动链分析的高校学生行为模式研究[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(5):1406-1421
引用本文: 翟宜凯,蒋晓桐,田琼,等. 基于活动链分析的高校学生行为模式研究[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(5):1406-1421
ZHAI Y K,JIANG X T,TIAN Q,et al. Study of university students’ behavioral patterns via activity chain analysis[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(5):1406-1421 (in Chinese)
Citation: ZHAI Y K,JIANG X T,TIAN Q,et al. Study of university students’ behavioral patterns via activity chain analysis[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(5):1406-1421 (in Chinese)

基于活动链分析的高校学生行为模式研究

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2025.0719
基金项目: 

国家重点研发计划(2023YFE0115600);国家自然科学基金(72288101,72394374)

详细信息
    通讯作者:

    E-mail:tianqiong@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: F572;TP391

Study of university students’ behavioral patterns via activity chain analysis

Funds: 

National Key Research and Development Program of China (2023YFE0115600); National Natural Science Foundation of China (72288101,72394374)

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  • 摘要:

    面对教育现代化的时代要求,校园数据的场景化应用为高校数字化转型提供了全新机遇。为此,基于校园3万名师生3个月的Wi-Fi日志和区域兴趣点(POI)数据,通过轨迹重构、语义映射与模式挖掘揭示校园行为的时空规律。将狄利克雷多项式回归(DMR)主题模型和基于手机数据的时空规律挖掘(STRMM)模型引入学生行为分析。DMR主题模型有效融合动态轨迹和静态地标数据,识别出10类校园区域功能;STRMM模型增强周期行为与不确定行为的捕捉能力,将本科生日常活动归纳为10类典型模式,包括标准教学型、专注科研型等,进一步识别出6类具有不同活动演变规律的本科生群体,呈现从低年级课程主导到高年级自主科研与弹性作息的转变,揭示了学生行为的年级动态性。研究证实,基于Wi-Fi数据的行为分析可有效识别区域功能与学生行为特征,为管理精准化、资源优化与“三全育人”实践提供数据支撑,对推动高校数字化转型具有重要参考价值。

     

  • 图 1  活动模式和群体类别识别框架

    Figure 1.  Recognition framework of activity pattern and group category

    图 2  教学、科研、服务活动的Wi-Fi数据动态特征

    Figure 2.  Dynamic characteristics of Wi-Fi data in teaching, scientific research, and service activities

    图 3  教学、科研、服务活动的Wi-Fi数据静态特征

    Figure 3.  Static characteristics of Wi-Fi data in teaching, scientific research, and service activities

    图 4  基于DMR主题模型的区域功能识别原理

    Figure 4.  Principle of regional function recognition based on DMR topic model

    图 5  用户多日活动链序列图

    Figure 5.  Activity chain sequence of a user over multiple days

    图 6  K-means方法中用户的轨迹特征向量示意图

    Figure 6.  User trajectory feature vector in K-means method

    图 7  LDA方法中单个用户的轨迹特征向量示意图

    Figure 7.  Trajectory feature vector for an individual user in LDA method

    图 8  STRMM模型的原理标注

    Figure 8.  Plate notation of STRMM model

    图 9  3种方法识别结果的关联度分析

    Figure 9.  Correlation analysis of recognition results from three methods

    图 10  3种方法识别结果在一个月内的轨迹数量

    Figure 10.  Number of trajectories identified by three methods within one month

    图 11  用户的长期活动模式序列图

    Figure 11.  Long term activity pattern sequence of users

    图 12  典型活动模式的时间序列分布图

    Figure 12.  Time series distribution diagram of typical activity patterns

    图 13  单日活动模式的概率分布

    Figure 13.  Probability distribution of daily activity pattern

    图 14  不同年级的活动模式分布

    Figure 14.  Distribution of activity patterns in different grades

    图 15  典型群体的活动模式序列分布

    Figure 15.  Distribution of activity pattern sequence of typical groups

    图 16  群体的活动模式概率分布

    Figure 16.  Probability distribution of group activity patterns

    图 17  不同年级群体的活动模式分布

    Figure 17.  Distribution of activity patterns among different grade groups

    表  1  用于生成轨迹的WiFi数据关键字段

    Table  1.   WiFi data key fields for generating trajectories

    设备系统 时间 关键字段 关键字段
    Radius认证日志 时间戳1 用户匿名ID、用户类别及信息 IP
    DHCP日志 时间戳2 用户MAC IP
    AP日志 时间戳3 用户MAC 区域位置
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    表  2  各区域在工作日/周末的聚类特征

    Table  2.   Clustering characteristics of various construction and areas during weekdays/weekends

    类型特征变量具体含义
    静态特征平均用户数量每分钟内该区域用户平均数
    平均连接时长每分钟内该区域用户平均停留时间
    连接时长中位数每分钟内该区域用户停留时间中位数
    连接时长标准差每分钟内该区域用户停留时间标准差
    动态特征连接幅度以平均连接次数为信号计算的幅度值
    连接时长幅度以平均连接时长为信号计算的幅度值
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    表  3  校园区域间移动模式

    Table  3.   Movement patterns between campus areas

    来源区域 区域位置 时间片 驻留次数
    10号公寓 1号教学楼 工作日8:00—9:00 16
    6号公寓 1号教学楼 工作日9:00—10:00 53
    操场 停车场 周末8:00—9:00 0
    图书馆 2号食堂 周末11:00—12:00 112
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    表  4  校园典型区域活动语义识别结果与功能强度排序

    Table  4.   Semantic recognition results and functional intensity ranking of typical campus areas

    区域 FI
    A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
    3号教学楼 0.249 0 0.002 0 0 0 0.007 0 0.003 0.002
    1号教学楼 0.102 0 0.002 0 0 0 0.034 0.047 0.006 0.004
    16号公寓 0 0.150 0 0 0.022 0.001 0 0 0.010 0.015
    13号公寓 0.008 0.021 0 0 0.003 0 0.000 0.031 0 0.001
    9号公寓 0 0.135 0 0 0 0 0.002 0 0.008 0.005
    综合食堂 0.029 0 0.536 0 0 0 0 0.009 0.004 0.002
    2号食堂 0 0.002 0.071 0 0.002 0.001 0 0.002 0.004
    办公楼 0 0 0.007 0.147 0.014 0.001 0.003 0 0 0.005
    办公楼二区 0 0.001 0.002 0.049 0.002 0.001 0 0 0.003 0.003
    办公楼三区 0 0 0 0.013 0 0 0.001 0 0 0
    家属区 0 0.001 0.003 0 0.333 0 0.005 0.011 0 0.127
    校医院 0 0 0 0 0.140 0.131 0.017 0 0.031 0.072
    操场 0.044 0 0 0 0.098 0.344 0.034 0.099 0.100 0.099
    会议中心 0 0.001 0.004 0 0 0.170 0.001 0 0.008 0.006
    足球场 0 0 0 0 0 0.167 0 0 0 0.001
    主楼1栋 0 0 0 0 0 0 0.093 0.047 0.050 0.032
    主楼7栋 0.010 0 0 0.055 0 0 0.138 0.061 0.055 0.033
    主楼6栋 0.065 0 0.016 0.010 0.003 0 0 0.145 0.032 0.020
    生医楼 0.012 0 0 0.036 0.007 0.001 0.034 0.034 0.057 0.036
    土木楼 0 0 0 0.022 0 0 0.007 0 0.058 0.041
    区域 IR
    A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
    3号教学楼 1 17 27 45 55
    1号教学楼 2 20 7 9 30 40
    16号公寓 1 35 24 22 18
    13号公寓 23 19 39 72 12 65
    9号公寓 2 46 26 36
    综合食堂 10 1 24 41 52
    2号食堂 38 2 119 62 57 37
    办公楼 11 1 4 23 41 32
    办公楼二区 50 19 6 6 22 46 49
    办公楼三区 18 67
    家属区 54 16 1 9 32 23 1
    校医院 2 4 18 11 4
    操场 7 92 1 9 2 2 3
    会议中心 47 15 2 69 25 31
    足球场 3 61
    主楼1栋 3 8 6 8
    主楼7栋 20 5 1 5 5 7
    主楼6栋 5 8 26 26 1 10 14
    生医楼 18 9 9 26 8 11 4 6
    土木楼 12 25 3 5
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    表  5  3种方法识别结果的相似度

    Table  5.   Similarity of recognition results from three methods

    方法 ARI NMI
    K-means vs LDA 0.291 0.373
    K-means vs STRMM −1.665×10−5 1.959×10−5
    LDA vs STRMM 2.393×10−5 3.789×10−5
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  • [1] 张文梅, 祁彬斌, 范文翔. 数据驱动的教学行为分析: 现状、逻辑与发展趋向[J]. 远程教育杂志, 2021, 39(1): 84-93.

    ZHANG W M, QI B B, FAN W X. Analysis of data-driven teaching behavior: current situation, basic logic and development trend[J]. Journal of Distance Education, 2021, 39(1): 84-93(in Chinese).
    [2] 谢承杰, 卢树华, 石洋宇, 等. 面向跨域人群计数的教师-学生复合优化方法[J/OL]. 北京航空航天大学学报, 2025[2025-10-01]. https://link.cnki.net/urlid/11.2625.V.20250106.1634.004.

    XIE C J, LU S H, SHI Y Y, et al. A teacher-student hybrid optimization method for cross-domain crowd counting[J/OL]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2025[2025-10-01]. https://link.cnki.net/urlid/11.2625.V.20250106.1634.004(in Chinese).
    [3] 张涛, 张思. 教育大数据挖掘的学习者模型设计与计算研究[J]. 电化教育研究, 2020, 41(9): 61-67.

    ZHANG T, ZHANG S. Research on design and computing of learner model of educational big data mining[J]. e-Education Research, 2020, 41(9): 61-67(in Chinese).
    [4] 李有增, 曾浩. 基于学生行为分析模型的高校智慧校园教育大数据应用研究[J]. 中国电化教育, 2018(7): 33-38.

    LI Y Z, ZENG H. Smart campus big data education application based on students’ behavior analysis model[J]. China Educational Technology, 2018(7): 33-38(in Chinese).
    [5] 陈辉, 白骏, 殷传涛, 等. 基于学习行为的MOOC用户持续学习预测框架[J]. 北京航空航天大学学报, 2023, 49(1): 74-82.

    CHEN H, BAI J, YIN C T, et al. Behavior based MOOC user dropout predication framework[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2023, 49(1): 74-82(in Chinese).
    [6] 刘科生, 倪义坤. 高校学生工作数据挖掘的研究和实践[J]. 北京航空航天大学学报(社会科学版), 2020, 33(5): 147-152.

    LIU K S, NI Y K. Research and application of data mining on college student affairs management[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics (Social Sciences Edition), 2020, 33(5): 147-152(in Chinese).
    [7] 胡祖辉, 施佺. 高校学生上网行为分析与数据挖掘研究[J]. 中国远程教育, 2017, 37(2): 26-32.

    HU Z H, SHI Q. Analysis of college students’ online behavior and research on data mining[J]. Chinese Journal of Distance Education, 2017, 37(2): 26-32(in Chinese).
    [8] HSU W, HELMY A. Impact: investigation of mobile-user patterns across university campuses using WLAN trace analysis[EB/OL]. (2005-08-02)[2025-10-01]. https://arxiv.org/abs/cs/0508009.
    [9] FARHAN A A, BAMIS A, WANG B. Locating emergencies in a campus using Wi-Fi access point association data[C]//Proceedings of the ACM Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing Adjunct Publication. New York: ACM, 2013: 1123-1134.
    [10] DAS SWAIN V, KWON H, SARGOLZAEI S, et al. Leveraging WiFi network logs to infer student collocation and its relationship with academic performance[J]. EPJ Data Science, 2023, 12(1): 22.
    [11] JUNDEE T, PHITHAKKITNUKOON S, RATTI C. Inferring trips and origin-destination flows from Wi-Fi probe data: a case study of campus Wi-Fi network[J]. IEEE Access, 2023, 11: 63351-63364.
    [12] POUCIN G, FAROOQ B, PATTERSON Z. Activity patterns mining in Wi-Fi access point logs[J]. Computers, Environment and Urban Systems, 2018, 67: 55-67.
    [13] GONZÁLEZ M C, HIDALGO C A, BARABÁSI A L. Understanding individual human mobility patterns[J]. Nature, 2008, 453(7196): 779-782.
    [14] SONG C M, QU Z H, BLUMM N, et al. Limits of predictability in human mobility[J]. Science, 2010, 327(5968): 1018-1021.
    [15] SCHNEIDER C M, BELIK V, COURONNÉ T, et al. Unravelling daily human mobility motifs[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2013, 10(84): 20130246.
    [16] LIU W B, WANG B X, YANG Y, et al. Cluster analysis of microscopic spatio-temporal patterns of tourists’ movement behaviors in mountainous scenic areas using open GPS-trajectory data[J]. Tourism Management, 2022, 93: 104614.
    [17] JIANG S, FERREIRA J, GONZÁLEZ M C. Clustering daily patterns of human activities in the city[J]. Data Mining and Knowledge Discovery, 2012, 25(3): 478-510.
    [18] CALABRESE F, READES J, RATTI C. Eigenplaces: segmenting space through digital signatures[J]. IEEE Pervasive Computing, 2010, 9(1): 78-84.
    [19] FARRAHI K, GATICA-PEREZ D. Mining human location-routines using a multi-level approach to topic modeling[C]//Proceedings of the IEEE 2nd International Conference on Social Computing. Piscataway: IEEE Press, 2010: 446-451.
    [20] YUAN J, ZHENG Y, XIE X. Discovering regions of different functions in a city using human mobility and POIs[C]//Proceedings of the 18th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. New York: ACM, 2012: 186-194.
    [21] QIN T, SHANGGUAN W F, SONG G J, et al. Spatio-temporal routine mining on mobile phone data[J]. ACM Transactions on Knowledge Discovery from Data, 2018, 12(5): 1-24.
    [22] YIN L, LIN N, ZHAO Z Y. Mining daily activity chains from large-scale mobile phone location data[J]. Cities, 2021, 109: 103013.
    [23] WIDHALM P, YANG Y X, ULM M, et al. Discovering urban activity patterns in cell phone data[J]. Transportation, 2015, 42(4): 597-623.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-10-10
  • 录用日期:  2025-11-21
  • 网络出版日期:  2025-12-05
  • 整期出版日期:  2026-05-26

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