基于手机信令数据的城市群地区都市圈空间范围多维识别

作者简介:
赵鹏军(1975- ),男,博士,研究员,博士生导师,北京大学城乡规划与交通研究中心主任,研究方向为城市与交通规划,北京大学城市与环境学院。北京 100871;胡昊宇,北京大学城市与环境学院。北京 100871;海晓东,北京大学经济学院。北京 100871;黄杉,智慧足迹数据科技有限公司。北京 100032;吕迪,北京大学城市与环境学院。北京 100871

原文出处:
城市发展研究

内容提要:

都市圈和城市群是大城市发展到高级阶段的客观产物,都市圈规划和城市群发展近期得到了国家有关部门的高度关注。然而,学术界对都市圈空间范围的概念界定和边界识别尚无定论,尤其是在城市群地区各都市圈范围存在交错重叠,相关概念的混用更为严重。在对城市群和都市圈理论梳理的基础上,提出都市圈范围的理论定义和标准,应用手机信令和土地利用数据,以京津冀地区为例,对城市实体地域和都市圈三种内涵——都市影响圈、通勤圈、生活圈的空间范围进行多维识别,并比较其规模结构特征。结果发现在空间范围上存在都市影响圈>生活圈>通勤圈的规律;形态上具有辐射型、一致型、收缩型、错位型等4种类型;大多数城市的通勤圈未超出市域行政边界;城市群中心城市的都市圈空间范围远大于其他大城市的都市圈,这与其具有较高首位度相关。期望研究结果能为我国城市群和都市圈规划与管理等提供决策参考。


期刊代号:K9
分类名称:地理
复印期号:2020 年 01 期

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       【中图分类号】K901.8 【文献标识码】A

       0 引言

       都市圈是一种城市功能地域,通常是由中心城市及与其紧密联系的若干中小城镇及乡村构成的空间组织形式占据的范围,近年来其概念得到规划界日益广泛的应用,已经成为多个学科洞悉城市发展、探索城市群成长机制、寻求我国新型城镇化发展抓手的着眼点和重要议题。2019年,国家发展改革委发布了《国家发展改革委关于培育发展现代化都市圈的指导意见》,其后在《2019年新型城镇化建设重点任务》中亦专门强调了对地方编制实施都市圈发展规划的要求。当前,我国城镇化率已接近60%[1],都市圈建设呈现较快发展态势[2]。然而,尽管有学者尝试对都市圈概念进行辨析[3-5],但我国学界至今未能对都市圈的界定形成比较统一的认知,在不同规划及学术研究成果应用都市圈一词时所指的内涵往往存在很大的差别,在空间尺度上相距甚远[6]。概念的使用混乱,会严重干扰我们对城市与区域发展实际情况的认知[7]。在此背景下,科学合理地判断都市圈的空间范围显得尤为紧迫和重要,也是开展都市圈研究和编制相关规划的首要前提。

       都市圈经过了在美国最初出现相关概念、引入日本并提出“都市圈”词汇、引入我国并应用于规划等几个阶段。美国于1910年在城市蔓延和郊区化发展的背景下提出了都市区(Metropolitan District)的概念[8-9],并于1949年设立了具体划定标准[10-12]。其后,其他西方国家也建立了相似的概念,如英国的标准大都市劳动市场区(SMLA)[13]、加拿大的国情调查大都市区(CMA)[14]、澳大利亚的国情调查扩展城市区(CEUD)等[15]。1954年日本借鉴欧美提出了标准城市地区的概念[16],并于1975年由日本官方确立了都市圈概念及其划定标准[17-18]。回顾日本、美国、欧洲的都市圈(区)概念,其共同特点是由一个中心城市和一定范围的外围地区构成。中心城市通常由一定的人口规模门槛确定,外围地区的判定标准主要有人口密度、非农比例、通勤率等,但几乎所有国家的都市圈判定标准都离不开通勤率这一核心判定标准[19-21],即外围地区与中心城市之间的通勤人数占该地就业人口的比例。

       都市圈概念被引入我国后,周一星[22]、宁越敏[23]、顾朝林[24]等学者对都市区、都市圈进行了划定方法的探讨,并都强调了中心城市和周边地区的社会经济联系,如周一星认为都市区是以一个大的人口为核心区以及与这个核心具有高度的经济社会发展一体化的邻接社区的组合[15]。然而,在我国语境中的都市圈或都市区有几个明显的转向:其一是都市圈的空间规模尺度有扩大倾向,其二是中心城市的门槛有提高倾向,其三是中心城市的数量有由1个变为可以为多个的倾向。我国学术界过去对都市圈划分的研究,由于缺乏实际的人口空间活动数据,无法识别通勤比例,而是多采用引力模型与经济距离[25-27]、经济势能[28]等模型模拟方法。这类划分的结果虽然有定量支撑,但并不能真实反映与城市具有通勤联系或其他人流活动联系的范围,实际上已经逐渐偏离了都市圈的原始核心含义。

       近年来,大数据技术发展迅速,为获取人口真实的活动空间范围提供了机会。例如,王德等[29]、钮心毅等[30]利用手机信令数据对上海的都市圈范围界定进行了有益的探索。但是,当前开展的若干此类研究大多限于单一大城市的市域范围。本文作者认为,城市群地区人口密集,大城市之间相互作用强度高,都市圈范围可能会存在相互重叠现象。从城市群和都市圈的基本理论出发,城市群地区的都市圈划定,首先要回答三个关键科学问题:(1)需要对中心城市范围进行合理界定;(2)需要对空间基本单元进行选择,基本空间单元的划定大小会产生尺度效应;(3)需要对人群出行的目的进行筛选。

       本文以京津冀地区为例,利用手机信令数据和土地利用覆盖数据,对城市群地区的都市圈空间范围进行识别。京津冀地区是我国城镇化快速发展地区,也是我国首都所在地,京津冀协同发展已经上升为国家战略,然而当前对京津冀地区都市圈空间范围的认知依然非常模糊[31-33]。本文通过京津冀城市群研究拟回答三个关键问题。第一,城市群地区的都市圈范围的相互分离、重叠和伸展形态是什么?第二,组成都市圈的影响圈、通勤圈、生活圈的空间范围存在何种差异?第三,城市群地区的中心城市的都市圈空间范围是否与其首位度有关?

       1 研究设计

       1.1 研究区概况

       2015年,中共中央政治局审议通过了《京津冀协同发展规划纲要》,范围包括北京、天津2个直辖市及河北省全域11个地级市,本文将该范围作为研究范围。

       京津冀城市群地区2018年国内生产总值共计85140亿元,年末常住人口1.127亿人,面积21.7万km[2],区域人口密度达519人/km[2],经济密度达3924万元/km[2],人均GDP在1万美元以上。京津冀地区已经成为我国东部地区最重要的三大城市群地区之一,是我国北方最重要的经济增长中心。

       1.2 研究数据

       本文所采用的数据主要包括2个部分,分别是手机信令数据和土地利用覆盖数据,前者用于分析人口的空间活动,后者用于提取城市的实体地域。

       手机信令数据来自某运营商,数据时期为2018年6月某周共计三日,数据空间范围为京津冀地区全范围。数据包括驻留数据和OD数据,为保障个人信息隐私,分析数据按照时间、空间、用户属性进行汇总。数据的时间记录间隔为0.5h,数据的空间单元为1km网格。本样本中,根据手机信令平均每日共计0.707亿条出行链记录。经过数据清洗和初步整理后,手机信令OD数据的数据格式如表1。出行目的的判断方式为,基于手机信令日夜间驻留数据识别稳定居住地和稳定就业地,稳定居住地和稳定就业地之间的出行作为通勤出行,稳定居住地与其他地点之间的出行作为生活出行,其他地点和其他地点之间的出行作为其他出行。

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