基于聯(lián)通位置大數(shù)據(jù)的武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈的人口流動(dòng)評(píng)價(jià)
摘要
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)化建設(shè)進(jìn)程加劇,區(qū)域城市一體化也變得越來(lái)越顯著。面對(duì)城市中日益增長(zhǎng)的人口,如何準(zhǔn)確地分析人口流動(dòng)模式,確定城市間的人口流動(dòng)情況對(duì)于我們優(yōu)化城市管理模式,合理地進(jìn)行城市規(guī)劃有著積極的意義。基于手機(jī)信令的位置大數(shù)據(jù)有著空間和時(shí)間上連續(xù)、完整的特點(diǎn),可在確保用戶信息私密的情況下,準(zhǔn)確、全方位地跟蹤用戶軌跡信息?;诖?,本研究以湖北省一個(gè)月的聯(lián)通手機(jī)位置大數(shù)據(jù)為例,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析了湖北省武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈的人口流動(dòng)情況和特征,以期為進(jìn)一步的城市規(guī)劃/城市設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。
關(guān)鍵字:位置大數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)、城市群、人口流動(dòng)
引言
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快,城市中聚集了越來(lái)越多的人口,由此帶來(lái)了一系列的城市管理問(wèn)題,城市群功能分區(qū)的不同加劇了人口的流動(dòng),并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。準(zhǔn)確地定位人口流動(dòng)模式,對(duì)于我們優(yōu)化城市管理模式,合理地進(jìn)行城市規(guī)劃有著積極的意義。
傳統(tǒng)的人口流動(dòng)分析往往基于人口普查數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)勘察等方式,存在諸多問(wèn)題和不足。如采樣人數(shù)較少、準(zhǔn)確性較低等問(wèn)題。通訊技術(shù)和時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,為人口流動(dòng)評(píng)價(jià)研究帶來(lái)了新的思路和方法。目前,已有許多學(xué)者和專家利用多源位置數(shù)據(jù)進(jìn)行了城市規(guī)劃/城市設(shè)計(jì)的相關(guān)研究。如王開(kāi)泳等通過(guò)識(shí)別中原經(jīng)濟(jì)區(qū)范圍內(nèi)的微博用戶注冊(cè)地和使用地,分析了該區(qū)域內(nèi)的城市流動(dòng)空間變異情況,但由于微博用戶的樣本量,及群體代表性的問(wèn)題,僅能一定程度上反映該地區(qū)的人口流動(dòng)情況。許留記等根據(jù)POI網(wǎng)點(diǎn)位置和名稱字段進(jìn)行模型構(gòu)建,對(duì)2011年和2014年全國(guó)城市網(wǎng)格格局進(jìn)行了縱向?qū)Ρ?。還有一些研究,基于最新的時(shí)空大數(shù)據(jù),為新型城市聯(lián)系研究帶來(lái)了思路。如盧佳利用騰訊位置大數(shù)據(jù),研究了我國(guó)四大城市群內(nèi)部空間聯(lián)系格局特征變化情況,并通過(guò)人口流動(dòng)情況,構(gòu)建了城市聯(lián)系強(qiáng)度、聚集強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行了具體量化分析。
為了進(jìn)一步利用更為完整、連續(xù)、準(zhǔn)確性高的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,我們基于聯(lián)通手機(jī)信令大數(shù)據(jù)大量的、帶有時(shí)空語(yǔ)義信息的位置信令大數(shù)據(jù)分析了湖北城市群的人口流動(dòng)情況和特征。根據(jù)信令數(shù)據(jù)和基站位置定位使用者當(dāng)前的位置信息,確保了數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性,同時(shí),我們實(shí)時(shí)地對(duì)用戶的位置進(jìn)行邏輯判別,分析其工作地、居住地、游玩地等位置信息,并進(jìn)一步分析用戶通勤時(shí)長(zhǎng)、距離、通勤方式等信息,形成時(shí)空位置標(biāo)簽信息。利用定位信息還原人口在時(shí)間維度和空間維度上的出行鏈路信息,進(jìn)行群體特征行為洞察,為城市規(guī)劃/城市設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。
湖北城市群人口流動(dòng)評(píng)價(jià)
人口的跨區(qū)流動(dòng)和信息的跨區(qū)連通,在一定程度上反映了區(qū)域間的關(guān)聯(lián)程度?;诖耍狙芯窟x取分別位于湖北省東西部的武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈為研究對(duì)象,通過(guò)整合武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈各城市人口跨區(qū)流動(dòng)數(shù)據(jù)和跨區(qū)聯(lián)通位置大數(shù)據(jù),匯總計(jì)算出某時(shí)間兩個(gè)區(qū)域間的關(guān)聯(lián)系數(shù)及內(nèi)部關(guān)聯(lián)情況。
2.1 評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)
基于聯(lián)通大數(shù)據(jù)SmartSteps平臺(tái),我們對(duì)手機(jī)信令數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理。具體來(lái)講,通過(guò)分析原始的手機(jī)信令數(shù)據(jù)獲取用戶的駐留基站位置(空間精度為250m),對(duì)用戶的駐留時(shí)長(zhǎng)、行動(dòng)軌跡信息分析、統(tǒng)計(jì)得到具有標(biāo)簽信息的聯(lián)通位置大數(shù)據(jù)。我們利用2016年6月手機(jī)信令數(shù)據(jù),分析湖北省的武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈每天的去重來(lái)往人數(shù),并通過(guò)分析城市內(nèi)部人口流動(dòng)情況、跨城市人口流動(dòng)情況,以及城市間的聯(lián)系人次,來(lái)對(duì)湖北各城市間的人流進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。進(jìn)一步的,對(duì)于市內(nèi)部人口流動(dòng)情況,我們通過(guò)分析人們出行起點(diǎn)和終點(diǎn)在同一城市內(nèi)的平均出行人次進(jìn)行定量評(píng)價(jià),并表述為城市對(duì)內(nèi)聯(lián)系度;對(duì)于跨城市人口流動(dòng)情況,通過(guò)分析人們出行起點(diǎn)在該城市,但終點(diǎn)不在該城市的平均出行人次來(lái)定量評(píng)價(jià),表述為城市對(duì)外聯(lián)系度;對(duì)于城市間的聯(lián)系人次,通過(guò)分析每日往返于城市A與城市B的平均人次來(lái)定量評(píng)價(jià),并表述為城市間聯(lián)系度。
2.2 研究結(jié)果
2.2.1武漢城市圈
基于城市對(duì)內(nèi)聯(lián)系度、對(duì)外聯(lián)系度和城市間聯(lián)系度,本研究首先分析了武漢城市圈中各個(gè)城市的人口流動(dòng)情況。研究發(fā)現(xiàn),武漢城市圈中,武漢市對(duì)內(nèi)聯(lián)系度最高,其平均每天對(duì)內(nèi)出行人次可達(dá)318.19萬(wàn)人次(表1);而黃岡市次之,平均每天對(duì)內(nèi)出行人次可達(dá)99.81萬(wàn)人次;咸寧市和黃石市平均每天對(duì)內(nèi)出行人次均低于50萬(wàn),其對(duì)內(nèi)聯(lián)系度分別是47.51和38.60萬(wàn)人次;孝感市和仙桃市平均每天對(duì)內(nèi)出行人次均低于30萬(wàn);武漢城市圈中對(duì)內(nèi)聯(lián)系度最低的城市是鄂州市、天門市和潛江市,均低于20萬(wàn)人次。
然后,我們還分析了各城市的對(duì)外聯(lián)系度。同樣地,武漢市平均每天對(duì)外聯(lián)系度仍是最高,為1.24萬(wàn)人次。黃岡市平均每天對(duì)外聯(lián)系度次之,為0.63萬(wàn)人次。然后是黃石市和鄂州市,平均每天對(duì)外聯(lián)系人次分別為0.47和0.45萬(wàn)人次,我們可以發(fā)現(xiàn)對(duì)內(nèi)聯(lián)系度較低的鄂州市卻有著較高的對(duì)外聯(lián)系度,說(shuō)明本月該市人口輸出較為明顯。該月份天門市和潛江市均有著最低的對(duì)內(nèi)、對(duì)外城市聯(lián)系度。
最后,我們還分析了城市間的聯(lián)系度(圖1),發(fā)現(xiàn)在武漢城市圈中,武漢市與黃岡市、咸寧市、孝感市的出行人次最多,平均每天聯(lián)系人次均在2萬(wàn)人次以上。然后是鄂州市與武漢市、鄂州市與黃石市、黃岡市與黃石市,平均每天聯(lián)系人次均在1萬(wàn)人次以上。其他城市間的聯(lián)系度均在每天1萬(wàn)人次以下。
圖1 武漢城市圈城市間聯(lián)系度
2.2.2 鄂西生態(tài)圈
然后,本研究還分析了湖北省西部的鄂西生態(tài)圈中各個(gè)城市的人口流動(dòng)情況。我們發(fā)現(xiàn),在城市對(duì)內(nèi)聯(lián)系度方面,宜昌市和襄陽(yáng)市平均每天對(duì)內(nèi)聯(lián)系度較高,均在100萬(wàn)人次以上,其對(duì)內(nèi)聯(lián)系度分別為116.47和107.85萬(wàn)人次(表2)。恩施市、荊州市和十堰市次之,對(duì)內(nèi)聯(lián)系度均在65萬(wàn)人次以上。對(duì)內(nèi)聯(lián)系度最低的是荊門市、隨州市和神農(nóng)架。
對(duì)外聯(lián)系度方面,宜昌市、襄陽(yáng)市和荊州市對(duì)外聯(lián)系度最高,分別為0.34、0.29和0.26萬(wàn)人次。荊門市、恩施、十堰市和隨州市次之,平均每天對(duì)外出行人次均在2000人以下。神農(nóng)架最低,其平均每天對(duì)外出行人次僅有248人。該月對(duì)外聯(lián)系度方面,鄂西生態(tài)圈明顯低于武漢城市圈。
各城市間的聯(lián)系度方面(圖2),宜昌市與荊州市、宜昌市與恩施、襄陽(yáng)市與十堰市間的城市聯(lián)系度最高,平均每天聯(lián)系人次均在7000人次以上。然后,荊州市與荊門市、襄陽(yáng)市與隨州市、襄陽(yáng)市與荊門市、襄陽(yáng)市與宜昌市、襄陽(yáng)市與荊州市、荊門市與宜昌市、荊州市與隨州市的城市聯(lián)系度均在1千到4千人次之間。其他城市間的聯(lián)系度均在每天1千人次以下??梢悦黠@地發(fā)現(xiàn)鄂西生態(tài)圈各城市間的聯(lián)系度,明顯地低于武漢城市圈各城市間的聯(lián)系度,有著較弱的人流活動(dòng)。
圖2 鄂西生態(tài)圈城市間聯(lián)系度
2.2.3 兩圈之間的聯(lián)系
我們還進(jìn)一步對(duì)比武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈之間的聯(lián)系度(圖3)。研究發(fā)現(xiàn),平日兩個(gè)城市圈之間的人流聯(lián)系基本穩(wěn)定,約6-7萬(wàn)人;端午期間,從8-9號(hào)開(kāi)始,客居在武漢的人回鄂西過(guò)節(jié)或游玩,11-12號(hào)返回武漢。此外,周五有更多的人群從武漢到鄂西,周日則有更多的人群從鄂西回到武漢,仍說(shuō)明了武漢城市圈在城市功能結(jié)構(gòu)中的核心地位。
圖3 武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈之間的聯(lián)系人次
討論
從分析結(jié)果來(lái)看,武漢城市圈各城市平均對(duì)外聯(lián)系度為0.44萬(wàn)人次,對(duì)內(nèi)聯(lián)系度為65.97,武漢城市圈內(nèi)部的人流更為活躍,而鄂西相對(duì)弱些,平均對(duì)外聯(lián)系度為0.18萬(wàn)人次,對(duì)內(nèi)聯(lián)系度為62.08。在武漢城市圈內(nèi),武漢是核心城市,有著最高的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度;鄂西生態(tài)圈內(nèi),宜昌市和襄陽(yáng)市則是核心城市,有著最高的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度。
為了進(jìn)一步討論城市群內(nèi)部的城市功能,我們探討了兩圈中核心城市間的人流關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),平日的聯(lián)系人次基本穩(wěn)定,而端午節(jié)的聯(lián)系則表現(xiàn)出一定的規(guī)律。武漢到襄陽(yáng)市和宜昌市在端午節(jié)前呈現(xiàn)出人流的高峰,而在端午節(jié)后,襄陽(yáng)市和宜昌市到武漢的人流則呈現(xiàn)出高峰(圖4)。對(duì)于襄陽(yáng),與武漢的人流情況在端午節(jié)前后呈現(xiàn)出一定規(guī)律,而與宜昌市則與平日一致;就總量而言,襄陽(yáng)與武漢之間的聯(lián)系人次要高于襄陽(yáng)和宜昌間的聯(lián)系人次(圖5)。
圖4 與武漢相關(guān)的城市間聯(lián)系度
圖5 與襄陽(yáng)相關(guān)的城市間聯(lián)系度
結(jié)論
隨著城市化進(jìn)程不斷加劇,如何準(zhǔn)確、合理地定位人口流動(dòng)模式,確定城市間的人口流動(dòng)情況對(duì)于我們優(yōu)化城市管理模式,合理地進(jìn)行城市規(guī)劃有著積極的意義。為此,本研究基于聯(lián)通手機(jī)信令大數(shù)據(jù)獲取用戶的位置數(shù)據(jù),以湖北省一個(gè)月的聯(lián)通手機(jī)位置大數(shù)據(jù)為例,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析了湖北省武漢城市圈和鄂西生態(tài)圈的人口流動(dòng)情況和特征。在武漢城市圈中,武漢市是該城市群中的核心城市,有著最高的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度,而黃岡市次之。天門市和潛江市有著最低的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度,人們對(duì)內(nèi)出行較不明顯。城市間的聯(lián)系度方面,武漢是各個(gè)城市人口流動(dòng)的核心城市,與黃岡市、咸寧市、孝感市平均每天聯(lián)系人次均在2萬(wàn)人次以上。而在鄂西生態(tài)圈,宜昌市和襄陽(yáng)市是核心城市,有著較高的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度。而荊門市、隨州市有著較低的對(duì)內(nèi)聯(lián)系度和對(duì)外聯(lián)系度。城市間的聯(lián)系度方面,宜昌市與荊州市、宜昌市與恩施、襄陽(yáng)市與十堰市間均有著較高的城市間聯(lián)系度,一定程度上說(shuō)明了宜昌市和襄陽(yáng)市在城市圈功能中的核心地位。而兩圈之間的聯(lián)系度較為緊密,鄂西生態(tài)圈初步形成了以襄陽(yáng)與宜昌為核心的格局,而武漢城市圈則是武漢為核心,同樣也是湖北省的中心,周邊地市的地位也已經(jīng)凸顯。
基于手機(jī)信令的位置大數(shù)據(jù)技術(shù),可利用定位信息還原群體在時(shí)間維度和空間維度上的出行鏈路信息,進(jìn)而進(jìn)行群體特征行為洞察,為城市規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
[1]劉瑜, 詹朝暉, 朱遞,等. 集成多源地理大數(shù)據(jù)感知城市空間分異格局[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版), 2018, 43(3):327-335.
[2]李德毅. 大數(shù)據(jù)時(shí)代的位置服務(wù)[J]. 測(cè)繪科學(xué), 2014, 39(8):3-6.
[3]劉經(jīng)南, 方媛, 郭遲,等. 位置大數(shù)據(jù)的分析處理研究進(jìn)展[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版), 2014, 39(4):379-385.
[4]Thakuriah P, Tilahun N Y, Zellner M. Big Data and Urban Informatics: Innovations and Challenges to Urban Planning and Knowledge Discovery[J]. 2017.
[5]劉劍鋒, 寺原讓治. 中國(guó)西南地區(qū)中小城市人口流動(dòng)分析及對(duì)城市化的啟示——5個(gè)案例城市及農(nóng)戶調(diào)查[J]. 城市規(guī)劃學(xué)刊, 2005(3):18-23.
[6]勞昕, 沈體雁. 中國(guó)地級(jí)以上城市人口流動(dòng)空間模式變化——基于2000和2010年人口普查數(shù)據(jù)的分析[J]. 中國(guó)人口科學(xué), 2015(1):15-28.
[7]蔚志新. 分地區(qū)流動(dòng)人口居留意愿影響因素比較研究——基于全國(guó)5城市流動(dòng)人口動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)查數(shù)據(jù)[J]. 人口與經(jīng)濟(jì), 2013(4):12-20.
[8]王開(kāi)泳, 鄧羽. 基于微博數(shù)據(jù)的中原城市群空間聯(lián)系強(qiáng)度測(cè)度[J]. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 33(6):775-782.
[9]許留記, 金慧. 中原城市群服務(wù)業(yè)水平空間格局演變[J]. 河南科學(xué), 2016, 34(9):1579-1585.
[10]盧佳. 基于騰訊位置大數(shù)據(jù)的四大城市群內(nèi)部空間聯(lián)系格局特征研究[J]. 《持續(xù)發(fā)展 理性規(guī)劃——2017中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文集(05城市規(guī)劃新技術(shù)應(yīng)用)》, 2017.