近年来,由于城市人口不断增长,环境污染、交通拥堵等“城市病”问题日益突出。为缓解城市问题,实现城市的可持续发展战略,国家大力倡导“低碳”、“绿色”的出行方式,共享单车孕育而生。短短几年间,共享单车发展迅猛,从开始的有桩共享单车发展到更加便捷的无桩共享单车。其中,mobike和ofo两家无桩共享单车品牌发展最广,对社会的影响最大。但是,由于共享单车的爆发式发展,导致共享单车在管理方面的滞后,使得共享单车系统在实际运行过程中出现的问题也尤为突出。目前,共享单车市场发展已经从爆发式增长阶段转为稳定发展阶段,但共享单车的管理问题仍然突出。政府相关部门以及各大共享单车运营商都在积极寻求更加合理的管理模式,以实现共享单车的健康可持续发展。其中,基于共享单车骑行大数据,运用数据驱动的方式,在共享单车的系统规划问题、预测问题以及再平衡问题上都已经有了很多的研究成果。本文基于北京市mobike无桩共享单车的时间序列位置数据,提出了一种基于兴趣点聚类的城市空间划分方法。然后根据划分的结果,对无桩共享单车数据进行了实证研究,分别从时间、空间等不同维度对共享单车的出行特征进行了分析,并探讨了共享单车区域不平衡的原因。根据共享单车的时空流动规律,构建了无桩共享单车时空流动模型。最后,基于时空流动模型对无桩共享单车的调度问题进行了探索。本文的主要工作包括以下几点:（1）提出了基于兴趣点聚类的城市空间划分方法。为了研究无桩共享单车在城市不同区域之间的流动情况,需要对城市空间进行划分。本文根据无桩共享单车的兴趣点集聚效应,提出了基于兴趣点聚类的城市空间划分方法,从而得到无桩共享单车的聚集区。并将该方法与目前普遍采用的均匀网格划分方法进行对比,说明了基于兴趣点聚类的城市空间划分方法具有更好的划分效果。（2）无桩共享单车数据实证研究。本文根据城市空间划分的结果,首先分别从时间、空间等不同维度分析了共享单车的出行特征,从中发现共享单车的时空流动规律。然后进一步地探索了共享单车区域不平衡的原因,分别从共享单车聚集区的容量、流通量以及离散度三个方面进行了分析。（3）构建无桩共享单车时空流动模型。本文根据无桩共享单车数据实证研究的结果,考虑共享单车聚集区的活跃度、聚集区之间的距离这两个因素,分别构建了无桩共享单车的空间流动分布模型以及出行时间分布模型,从而构建无桩共享单车时空流动模型。然后,文章采用了极大似然的方法对模型的参数进行评估,通过设计仿真实验,从复杂网络的角度,采用复杂网络的评价指标对仿真结果进行评估,验证模型的有效性。最后,基于真实的一天的共享单车数据利用模型进行了案例分析。（4）无桩共享单车调度问题研究。本文基于无桩共享单车时空流动模型对无桩共享单车的调度问题进行了探索。首先文章详细阐述了目前关于共享单车调度方面的相关研究以及方法。然后,文章主要从两个方面来研究无桩共享单车的调度问题:调度区域划分、调度路径规划,提出了基于模块度社团探测的调度区域划分方法以及基于蚁群算法的调度路径规划方法。本文对无桩共享单车的出行研究,有助于把握共享单车的流动特征,了解城市居民的出行规律,为共享单车的调度提供依据,改善共享单车的管理问题,帮助完善城市交通管理体系。