近年来,我国相继出台一系列政策文件,指明了城市群发展在全面推进我国现代化发展进程中的主体作用。而现代化交通体系的建成是城市群发展的重要依托。为此,以旅客在城市群一次完整出行的视角下,分析和探讨旅客的出行行为,进一步挖掘旅客选择交通方式的影响因素并对旅客交通方式选择,进一步做出全面合理的预测。对于预测城市群客运交通量,实现城市群各交通方式运能的合理配置,指导全面规划、建设和完善城市群运输体系,构建安全、顺畅、便捷、高效的综合交通体系有着重要意义。首先,依据研究内容,理应进行一定的实地调查,从而获得数据支撑。在实地调查之前,为了更好地对调查的范围和调查内容加以把握,对本文研究牵涉到的一些相关概念做出合理的界定。而后,结合实际情况开展调查,获取了必要的数据,并对调查数据进行了初步的判断,为进一步研究夯实基础。然后,依据调查数据和城市群出行阶段划分,从“三个阶段、四个维度”对城市群内部交通的特征进行了基础分析。对不同条件下旅客的交通方式选择因素进行了探讨,为进一步探究其潜变量做好铺垫。接着,利用结构方程模型对旅客城市群内部交通的潜变量进行了标定,得到具体数值。分析了显变量和潜变量的关联性,为构建本文最重的城市群交通方式预测模型做好了变量预备工作。最后,以全面考虑显性客观因素及潜在主观因素的共同影响为基础,将潜变量纳入到梯度提升决策树（GBDT）模型中,构建了带有潜变量的GBDT模型;针对数据不平衡问题,利用交叉验证参数寻优和正则化对数据集进行了预处理。之后对模型应用调查数据进行了实证分析,对比了预测精度,得到了各个变量对于预测结果的贡献度。结果表明,带有潜变量的GBDT模型预测精度进一步提高,说明本文构建的模型可以更加准确地拟合旅客城市群出行过程中的选择行为及其在城市群出行中产生的不同变量,具有良好的范化能力,适用于选择不同方式出行的旅客群体。并且时间、费用及潜在主观因素对预测结果的影响较大。