机场是城市大规模客流的集散点,航空运输因其速度快、便捷性强、舒适度高、辐射范围广等特点,在综合交通运输体系中占据了重要地位。随着我国经济发展和城市化进程的加快,航空运输也发展到了一个全新的阶段,机场体量和规模不断攀升,目前我国大型机场的年旅客吞吐量普遍超过4000万人次。从国内外大型机场的建设规划经验来看,由于大型机场往往远离市区,引入轨道交通变得越来越普遍,如果没有快速便捷的轨道交通连接机场和市区,大型机场的成功运作很难实现。因此,为保障城市航空运输服务的快捷高效,增强大型机场规划设计的合理性,围绕大型机场的需求分布、旅客的出行特征等一系列问题进行系统的研究和分析,已具备十分重要的理论价值和现实意义。论文依托中国民用航空局重大专项科技项目“北京新机场智能型综合交通枢纽建设关键技术研究与应用”子课题1“以机场为主体的大型区域综合交通枢纽战略规划技术”以及子课题5“与超大机场协调的轨道交通布局规划与设计技术”,研究工作以大型机场为研究对象,分别进行了大型机场交通基本特征分析、大型机场旅客城市空间分布预测、大型机场旅客交通方式选择行为、大型机场轨道旅客空间分布预测四个问题的研究。对大型机场交通基本特征的分析,主要是以实地调查、手机信令以及公交IC卡等多源数据为基础,提出基于手机信令数据的旅客出行OD识别方法以及基于手机信令数据的机场轨道旅客识别方法,对大型机场的旅客属性、出行特征、时空分布、公交出行特征、轨道乘客特征等进行分析与总结。对大型机场旅客城市空间分布预测方法的研究,主要是借助手机信令数据分析得到的旅客空间分布,考虑用地、人口等因素,对大型机场旅客城市空间分布的影响因素进行分析,然后确定以交通小区的居住人口、工作人口以及交通小区至机场的距离为输入变量,以交通小区机场旅客的所占百分比为输出变量,分别建立基于修正重力模型、广义回归神经网络和遗传BP神经网络的大型机场旅客城市空间分布预测模型,并对模型预测效果进行对比分析,通过比较发现广义回归神经网络和遗传BP神经网络预测的效果优于重力模型,其中遗传BP神经网络的预测效果更好,最后基于该预测方法对2025年首都国际机场以及北京新机场的旅客空间分布进行预测。对大型机场旅客交通方式选择行为的研究,首先分析了机场旅客交通方式选择的特征及其影响因素,得到大型机场旅客到离港的主要出行链路,同时根据旅客特性及交通方式的选择行为提出基于AP算法的旅客分类,然后以出行链为方式划分,并结合广义费用的概念,建立考虑经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性、准时性的出行链广义费用函数,并分别为不同类型的旅客构建基于非集计选择模型的大型机场旅客交通方式选择模型,将该模型与不考虑旅客分类的模型进行对比,发现考虑旅客分类的大型机场旅客交通方式选择模型预测效果更好,最后以北京新机场为例,进行了北京新机场的出行方式比例划分研究。对大型机场轨道旅客空间分布预测方法的研究,首先根据旅客出行方式选择的心理过程,对机场轨道客流影响因素进行分析,得出机场轨道可达性以及交通方式的广义费用两大影响因素,并提出大型机场轨道交通可达性的定义与模型,最后基于手机信令数据,以各类交通方式的广义出行费用、机场轨道交通可达性作为输入变量,以各交通小区内的机场轨道客流分担率为输出变量,分别构建基于广义回归神经网络和遗传BP神经网络的机场轨道客流空间分布预测模型,并对模型预测效果进行对比分析,对比发现基于广义回归神经网络的大型机场旅客空间分布预测方法效果更好,同时以北京新机场为例,对新机场的轨道旅客分布进行了预测。论文通过对大型机场交通基本特征分析、大型机场旅客城市空间分布预测、大型机场旅客交通方式选择行为、大型机场轨道旅客空间分布预测等一系列问题的深入研究,为未来大型机场的建设规划,城市相关设施的合理匹配提供了重要的科学参考与理论支撑。