1 引言 人的流动是影响城市内部社会经济活力、基础设施建设、公共服务设施配置以及城市交通、住宅、生态环境问题等方面的重要因素之一[1,2]。研究人流的时空变化特征有助于从空间交互的视角认识城市空间结构、深入理解城市空间与功能的复杂对应关系,从而把握城市空间的组织运行规律[3,4]。因此,对城市内人流特征的研究一直是城市地理学和城市规划研究的重要领域之一。传统的人流研究主要采用人口普查数据,关注于区域、省际[5]或市县[6]空间尺度的以年为单元的人口流动变化特征,而对更小时空间尺度内(如城市内部)的人流特征研究则极为有限。在信息通讯技术飞速发展、城镇化进程加速推进的背景下,人及要素流动的时空尺度被极大地压缩[7-9],城市已成为一个“人”和“物”都处于高效运转的流动空间。新的空间现象不断涌现,城市空间形态结构不断变化,城市空间问题也越发趋于多样化、复杂化。在此背景下,传统研究因观测手段及方法的局限性,较难捕捉新的发展态势,且无法支撑对流动空间结构关系的深入研究。 信息通讯技术、移动互联网、以及各种传感技术的发展与应用普及,为城市构建起了一套复杂多维的空间感知体系,使得捕捉城市微观空间内人的流动特征成为可能[10-12]。同时,伴随智慧城市建设,借助云存储、云计算等技术积累起了海量的城市居民日常流动数据,为从微观流动视角自下而上的认知城市空间结构奠定了数据基础[13-16]。另一方面,随着不同学科的交叉融合以及如流空间、复杂网络、时空间行为等理论的引入,城市空间研究及规划理论体系不断丰富。吴志强基于流空间理论也提出了“以流定形”的城市空间研究建模思路和方法,旨在表征城市空间形态下的流动要素及交互关系[17]。近年来,已有众多国内外学者采用此类数据,围绕人的流动就城市空间结构特征、流动与城市建成环境的时空耦合关系以及流动的时空模拟预测等展开了研究,并取得了丰硕的成果。具体在城市空间结构特征研究方面,学者采用手机数据、公交刷卡数据、出租车等数据,提取反映个体流动时空特征的系列指标,如移动半径[18]、移动频率[19],时空信息熵[20],单元空间活动密度[21-23]等,在此基础上采用空间统计汇总、空间可视化的方法揭示城市的活动空间分布、中心等级体系等;同时,也有少数学者以空间关联,空间交互理论为基础,采用此类数据构建空间交互网络,通过研究网络特征及与地理空间的映射关系,揭示城市空间的形态结构[24-26]。在流动与建成环境时空耦合关系研究方面,学者主要以城市特定空间的活动强度[27,28]、城市空间活力[29,30]、以及空间步行可达性[31]等为研究主题,探究建成环境对人流的影响及时空异质特征。而在城市空间人流时空模拟预测研究方面,已有的研究主要集中在交通领域,关注于此类数据蕴含的高精度流动信息,采用时序神经网络、深度学习、图网络、复杂网络的机器学习等技术方法,探讨构建城市人流时空模拟预测的技术方法框架[32,33]。 综上,采用个体的流动数据已在城市空间现象描述、空间结构功能识别、空间利用评价以及空间模拟预测等各方向都展开了广泛的研究,但目前此领域尚未形成较为完整的研究体系和方法框架。已有的相关研究,在内容层面侧重于从人口规模、密度视角分析空间分布及格局特征,而较少关注隐藏于空间分布背后、因人的流动而建立起的空间交互关系,以及对此关系网络结构的深入探讨及理论解读。然而,在信息技术、高速交通技术飞速发展的当下,城市空间研究的焦点已由传统场所空间的区位转向流空间的互动关系[34,35]。因此,对城市空间人流特征的研究应在空间分布的基础上,从城市空间的整体性、联系性、系统性角度出发,突破就空间论空间的局限,深入理解其内涵,并充分挖掘源于流动的城市空间交互关系结构及规律,创新研究的方法及思路。从而为实现城市日常管理科学化、公共资源使用高效化、城市空间规划智慧化等工作提供重要认知及方法基础。 基于上述讨论,本文将以流空间理论、复杂网络理论、时空间行为理论、城市地理学相关理论为理论基础,立足于“流”剖析城市内部空间要素间的相互作用及关系。选取人流为观测研究对象,将城市空间、要素、人三者之间的互动关系抽象为网络,深入探讨交互作用机理,在此基础上提出基于复杂网络视角的城市人流空间概念模型,从而提升流动视角下对城市空间组织的理论认知。进一步构建城市人流空间研究框架,即基于理论融合、数据支撑与研究方法的整合创新,以探究人流视角的城市空间特征、功能结构、人流与建成环境时空耦合关系以及流动的时空模拟预测为重点研究内容体系,并探讨在规划实践业务中的方法技术支撑与应用拓展。以期为未来的实证研究的开展与深入提供借鉴,提升丰富的城市时空感知数据在城市空间规划管理中的应用价值,丰富“以流定形”的理性城市规划方法体系。 2 概念模型 本文以城市人流变化作为观测研究对象,从流空间、复杂网络、空间行为交互等理论出发,提出了城市人流空间概念模型(图1)。该模型旨在通过研究基于人流所构建的空间交互网络的节点、结构、系统等特征,进而理解宏观层面城市人流空间变化特征与微观层面人、空间、设施、服务、地理环境等要素之间的交互关系的衔接、作用路径及时空耦合机制。从而为高速流动社会背景下的城市空间研究范式转变和研究框架的确立提供必要的认知基础和依据。