基于百度熱力圖的中國多中心城分析上海城規(guī)劃

1、基于百度熱力圖的中國多中心城市分析上海城市規(guī)劃已有的研究成果表明，中國的城市空間結(jié)構(gòu)有朝向多中心發(fā)展的趨勢。與此同時，隨著中國城市發(fā)展進入轉(zhuǎn)型期，以多中心城市發(fā)展為目標的規(guī)劃和政策也逐漸增多。本文試圖彌補當前多中心性研究中缺少規(guī)律性和缺乏定量分析的不足。在已有研究成果的基礎(chǔ)上，從研究對象的廣度和研究方法的深度上改進研究思路，創(chuàng)新研究范式。利用大數(shù)據(jù)和開放數(shù)據(jù)，借鑒大模型的基本理念，將研究范圍擴大至整個中國，研究粒度精細到人，回避了單個城市研究的局限性，對全國城市同時展開研究，探究中國城市多中心發(fā)展的一般規(guī)律。1城市中心新定義在傳統(tǒng)理解的基礎(chǔ)上，確定一個城市的中心，無論是單中心、雙核心還是多極核

2、、多中心，往往基于其功能分布和規(guī)模兩大因素考慮。本文基于大數(shù)據(jù)通過自下而上的方法分析識別城市中心，使用的大數(shù)據(jù)為百度熱力圖(Heatmap),它是基于智能手機使用者訪問百度產(chǎn)品(如搜索、地圖、天氣和音樂等)時所攜帶的位置信息，按照位置聚類，計算各個地區(qū)內(nèi)聚類的人群密度和人流速度，綜合計算由聚類地點的熱度，計算結(jié)果用不同的顏色和亮度反映人流量的空間差異。區(qū)別于傳統(tǒng)城市中心的定義，我們認為人的活動才能夠最真實地反映城市中的活力點。因此，基于人的活動我們對城市中心重新定義，即一個城市中在特定時間段人群相對聚集的地方即為城市的（潛在）中心節(jié)點。2研究數(shù)據(jù)與方法2.1 數(shù)據(jù)本研究以全國658個城市為研究

3、對象，主要關(guān)注城市市轄區(qū)。所使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：百度熱力圖，獲取時刻為2014年11月12日（周三）15時15分，范圍包括全國658個城市。數(shù)據(jù)特點是粒度精細到個人，規(guī)模覆蓋到全國。全國658個城市的市轄區(qū)范圍，包括城市名稱和行政等級。全國658個城市的城市建設(shè)用地。2014年中國城市統(tǒng)計年鑒。基于ArcGIS平臺對獲取的百度熱力圖數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，將熱圖信息標識為人群聚集程度，劃分不同密度等級，并結(jié)合城市市轄區(qū)范圍識別由熱圖所對應(yīng)的城市。百度熱力圖處理流程2.2 方法2.2.1基于百度熱力圖的城市中心節(jié)點（人群聚集區(qū)）識別百度熱力圖用不同的顏色和亮度反映人流量的空間差異，其中顏色越趨近于紅色表

4、示人群密度相對越高，越趨近于藍色表示人群密度相對越低，從紅到藍連續(xù)變化。百度熱力圖示意將百度熱力圖劃分為7個等級，并賦值以表征不同的人群密度等級（賦值以Value表示），密度等級最高的區(qū)域Value值為7,最低的區(qū)域Value值為1。經(jīng)過預(yù)處理后得到了不同密度等級的人群聚集區(qū)。通過分析發(fā)現(xiàn)，任一聚集區(qū)（特指密度等級最少有兩個等級的聚集區(qū)）都呈現(xiàn)同心圓分布模式，即人群密度由中心向外圍逐漸降低?；诒狙芯繉Τ鞘兄行牡亩x，取Value值大于1的片區(qū)集合作為人群聚集區(qū)（如一個聚集區(qū)包含了Value值從1到5五層等級，則取Value>1的其他四層等級作為人群聚集區(qū)），并基于ArcGIS平臺求得聚

5、集區(qū)的質(zhì)心點作為最終的城市中心。城市中心識別當識別了所有城市的中心之后，經(jīng)過統(tǒng)計，百度熱力圖所反映的中心由現(xiàn)在152個城市中，依據(jù)熱力圖識別的中心將城市劃分為無中心城市、單中心城市和多中心城市。按照中心個數(shù)的城市分類2.2.2基礎(chǔ)指標計算（1）多中心城市中心之間平均距離計算在ArcGIS中首先應(yīng)用PointDistance工具求得兩兩中心之間的距離，然后統(tǒng)計得到所有中心之間的平均距離。（2）城市中心面積計算由于每一個人群聚集區(qū)都呈同心圓狀分布，因此在計算中心面積時，將密度等級即Value值大于1的部分融合為一個面，作為面積統(tǒng)計的基準面。（3）城市活動強度計算城市活動強度計算以城市中心面積占城市

6、建成區(qū)的比例來表示。3結(jié)果分析3.1多中心城市分類3.1.1按照行政等級分類基于百度熱力圖分析，全國658個城市中，多中心城市數(shù)量為69個,占比10.5%。中國多中心城市的比例較低，而已有的多中心城市，幾乎都屬于地級以上行政等級。因此就多中心而言，中國大城市表現(xiàn)由較明顯的多中心性，而小城市（尤其是縣級市）的中心發(fā)育極其滯后。多中心城市按照行政等級劃分占比3.1.2按照中心數(shù)量分類在全國69個多中心城市中，各城市的中心數(shù)量表現(xiàn)由明顯的長尾分布，說明只有少數(shù)城市的中心數(shù)量較多，多數(shù)城市雖然是多中心但中心數(shù)量很少。進一步細分發(fā)現(xiàn)，有接近一半的城市為雙中心，24個城市的城市中心數(shù)量為310個，12個城

7、市的中心數(shù)量超過10個，其中北京、深圳、廣州的城市中心數(shù)量位居前三，均超過30個。各城市中心數(shù)量的位序分布多中心城市按中心數(shù)量分類多中心城市分布基于中心數(shù)量將城市劃分為3類：起步型多中心城市、成長型多中心城市以及成熟型多中心城市。在12個成熟型多中心城市中有3個直轄市，6個副省級城市及3個省會城市。成長型多中心城市以地級市和部分副省級城市為主，而大部分的地級市和全部縣級市都屬于起步型多中心城市?？梢钥吹叫姓燃壐叩团c中心數(shù)量有一定的相關(guān)性，行政級別越高，中心數(shù)量越多。3.2多中心性分析3.2.1多中心城市中心面積分析（1）多中心城市中心面積分布規(guī)律多中心城市中心面積（總和）和中心數(shù)量顯著相關(guān)，

8、且中心面積也表現(xiàn)由明顯的長尾分布。一般情況下中心數(shù)量越多，中心總和面積越大。同類型的城市間存在較大差距，尤其在成熟型多中心城市中，差距更為懸殊，說明各城市之間發(fā)展實力十分不均衡，當躍入成熟階段后分化程度更嚴重。而在33個起步型多中心城市中，雖然差距相對較小，但這類城市的中心十分微小，處于起步的邊緣，后續(xù)的成長動力十分關(guān)鍵，否則很容易退回單中心甚至無中心狀態(tài)。各城市中心面積的位序分布(2)多中心城市的中心差異分析計算每個多中心城市的中心面積之間的標準差，以此反映城市各中心之間的差異?？傮w來看，城市中心發(fā)育程度越趨向于成熟，中心之間的差異越大，而起步型多中心城市的中心普遍比較均質(zhì)。說明在中心逐漸成

9、長的過程中，由于各種外部因素如區(qū)位、職能、政策導(dǎo)向等，中心的發(fā)展會逐漸分異，即形成城市空間結(jié)構(gòu)中的主中心、次中心，因而城市空間結(jié)構(gòu)的層級化發(fā)展是主要趨勢。多中心城市中心面積之間的標準差3.2.2 中心之間平均距離以各中心之間的平均距離間接代表中心之間的聯(lián)系，以此來考察多中心城市的中心網(wǎng)絡(luò)效率。基于計算結(jié)果，將中心之間的平均距離劃分為5檔：05km、510km、1020km、2030km、40km以上，并按照城市類型分別統(tǒng)計。多中心城市從起步到成熟的過程中，城市中心之間的平均距離絕對值基本上呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。參照城市通勤研究中對長距離通勤的界定(10-15km為長距離通勤），多中心城市越趨向于

10、成熟型，其中心間的溝通距離越長，說明城市中心的產(chǎn)生和發(fā)展具有外向分散的特點，與當前中國擴張式的城市規(guī)劃模式相契合。中心之間的平均距離劃分3.2.3 中心活動強度分析本研究中，城市活動強度以城市中心面積（多中心城市，取多個中心面積的總和）占城市建成區(qū)的比例來表示。相對而言，成熟型多中心城市的活動強度較高，成長型和起步型城市中城市活動強度比較分散，高強度和低強度城市都存在（以成熟型多中心城市的最低活動強度為參照）?？傮w上看，城市活動強度有隨著中心發(fā)育程度加深而增強的趨勢，說明城市中心對于一個城市的發(fā)展起到了助推作用，能夠增強城市活力、提高城市吸引力。城市活動強度3.3中心數(shù)量影響因素分析通過201

11、4年中國城市統(tǒng)計年鑒選取了年末總?cè)丝?、從業(yè)人員期末人數(shù)、人口密度、建成區(qū)面積、人均GDP、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)等6項指標，采用多元線性回歸模型，對以上指標進行回歸分析。結(jié)果顯示從業(yè)人員總數(shù)、人均GDP以及規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)與城市中心數(shù)量的形成和發(fā)展有較大相關(guān)性?；貧w分析的結(jié)果說明，人群聚集的中心與城市就業(yè)中心具有一定的重合性，人們大量聚集的原因之一是為了滿足就業(yè)需求，這對職能中心的規(guī)劃和調(diào)整有一定的參考意義。中心數(shù)量影響因素回歸分析4相關(guān)建議（1）城市中心的培育是必要的城市發(fā)展要有節(jié)奏地逐步推進，大跨度的擴張往往會遭遇后續(xù)動力不足的困境，因此中心的培育十分重要，而這既需要時間也需要社會資源的傾斜

12、。當城市實力不足以支撐快速擴張時，不妨由點及面地從培育城市中心開始著手，一個有著持續(xù)發(fā)展動力的中心，對城市的帶動作用往往更大。（2）多中心城市要關(guān)注中心網(wǎng)絡(luò)的效率中心數(shù)量并不是越多越好，城市發(fā)展有一定的承載力，過多的中心也會過多地分散城市的資源，使城市中心陷入此消彼長的惡性循環(huán)中。因而，要有意識地引導(dǎo)城市中心的層級化發(fā)展，功能互補才能充分發(fā)揮中心網(wǎng)絡(luò)的效益。通過對多中心城市中心平均距離的分析發(fā)現(xiàn)，成熟型多中心城市在擁有較多中心的同時，中心溝通成本較高。因此建議城市在培育新的中心時盡可能地緊湊布局，并充分考慮現(xiàn)狀城市的潛力，發(fā)現(xiàn)潛在的中心節(jié)點，不輕易擴大城市建設(shè)用地。（3）將人的聚集與功能的集聚相結(jié)合共同確定新的城市中心本文在全國尺度上識