摘要：以鄭州市為例，基于居民依賴度和要素屬性值對(duì)POI要素?zé)狳c(diǎn)分析結(jié)果進(jìn)行空間加權(quán)疊加，分析城市多中心空間靜態(tài)結(jié)構(gòu);運(yùn)用詞向量和數(shù)據(jù)場(chǎng)理論，在表達(dá)居民出行偏好的基礎(chǔ)上，利用軌跡數(shù)據(jù)分析城市多中心對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的吸引強(qiáng)度，并挖掘多中心網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)交互關(guān)系。研究表明：①城市靜態(tài)要素呈中央集中、外圍分散的圈層空間分布形態(tài)，部分多中心已形成了一定吸引聚集能力，而另一部分雖然規(guī)劃前景廣闊，但還遠(yuǎn)未形成副中心應(yīng)有的分散疏解作用;②城市多中心對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的吸引強(qiáng)度不均衡，出租車和電動(dòng)車軌跡顯示的多中心吸引強(qiáng)度和空間交互關(guān)系雖有差異，但均體現(xiàn)出城市為典型的外溢型結(jié)構(gòu)，核心城區(qū)仍然是空間交互的主要方向。因此，還需通過(guò)政策導(dǎo)向和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等手段，增強(qiáng)外圍多中心的吸引聚集能力，實(shí)現(xiàn)城市空間均衡發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：多中心;靜態(tài)結(jié)構(gòu);動(dòng)態(tài)特征;空間交互;鄭州市

　　在中國(guó)城鎮(zhèn)化水平不斷提高的過(guò)程中，大城市的規(guī)模效應(yīng)產(chǎn)生了巨大的發(fā)展成就，但同時(shí)也出現(xiàn)了使城市運(yùn)行效率下降的“大城市病”問(wèn)題。利用多源數(shù)據(jù)對(duì)城市規(guī)劃多中心結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，有利于準(zhǔn)確評(píng)估城市的演化趨勢(shì)，挖掘內(nèi)部驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整城市規(guī)劃提供科學(xué)參考依據(jù)。城市多中心不僅是空間形態(tài)上的多中心，要素間的交互關(guān)系也是反映多中心結(jié)構(gòu)的重要方面[1]。

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，多中心研究所使用的數(shù)據(jù)已逐步由人口、土地和經(jīng)濟(jì)等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，向興趣點(diǎn)、手機(jī)信令和定位軌跡等時(shí)空大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，而研究方法除了對(duì)空間聚類和空間統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)之外，還將詞向量[2]和數(shù)據(jù)場(chǎng)[3]等理論應(yīng)用于分析實(shí)踐。基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的研究成果包括，基于人口梯度指標(biāo)的城市空間績(jī)效測(cè)度方法[4]，基于經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)約束的多中心結(jié)構(gòu)分析[5,6]，基于區(qū)域關(guān)聯(lián)度的多中心層級(jí)分析[7]等，此類研究大多從宏觀角度，對(duì)多中心形成機(jī)理進(jìn)行了分析，但由于數(shù)據(jù)概略且現(xiàn)勢(shì)性較低，研究結(jié)果存在一定片面性。

　　興趣點(diǎn)(PointofInterest，POI)數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)憑借覆蓋廣、精度高和面向個(gè)體的特點(diǎn)，為多中心研究提供了新的思路，POI數(shù)據(jù)應(yīng)用成果如，城市中心地標(biāo)分層識(shí)別[8]，城市產(chǎn)業(yè)區(qū)位分異機(jī)制分析[9~11]，城市空間結(jié)構(gòu)聚類識(shí)別[12~14]，城市人口活動(dòng)規(guī)律分析[15~17]等，而軌跡數(shù)據(jù)應(yīng)用成果如，軌跡伴隨模式和路網(wǎng)相關(guān)性分析[18,19]，城市活動(dòng)熱點(diǎn)識(shí)別[20~22]，城市空間交互規(guī)律挖掘[23~25]等。

　　此類研究憑借數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)研究成果做出了較為科學(xué)的修正和補(bǔ)充，但數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、分析和展現(xiàn)的難度大大增加，研究人員需要對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗處理，建立能夠充分體現(xiàn)數(shù)據(jù)特征的表達(dá)模型，最后通過(guò)優(yōu)化分析方法得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。本文擬利用多源大數(shù)據(jù)，對(duì)城市多中心靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)行改進(jìn)，從要素聚集、人口經(jīng)濟(jì)、流動(dòng)特征和交互強(qiáng)度方面，綜合分析鄭州市多中心結(jié)構(gòu)的空間特征，及其演化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為優(yōu)化城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

　　1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

　　1.1研究區(qū)域

　　鄭州市是中原城市群的核心城市，將其作為多中心結(jié)構(gòu)分析的研究對(duì)象極具代表意義。2018年鄭州市規(guī)劃局發(fā)布了《鄭州市中心城區(qū)總體城市設(shè)計(jì)》，按行政歸屬高新區(qū)屬于中原區(qū)，經(jīng)開(kāi)區(qū)屬于管城回族區(qū)，鄭東新區(qū)屬于金水區(qū)，因此將其合并至對(duì)應(yīng)區(qū)劃。

　　1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

　　數(shù)據(jù)源主要包括POI數(shù)據(jù)和軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)2類，同時(shí)結(jié)合人口和GDP等數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析。

　　1)POI數(shù)據(jù)。使用了2019年6月采集的高德地圖POI數(shù)據(jù)286598條，結(jié)合各類要素在城市中的功能定位及其分類體系，將其分為公共服務(wù)、公司商務(wù)、生活居住、消費(fèi)服務(wù)和休閑娛樂(lè)五大類。

　　2)軌跡數(shù)據(jù)。使用了2019年5月采集的由鄭州威科姆科技股份有限公司提供的出租車軌跡(約6000輛)和電動(dòng)車軌跡(約15萬(wàn)輛)。其中電動(dòng)車數(shù)據(jù)通過(guò)交管部門的電動(dòng)車管理系統(tǒng)采集，2018年底至2019年初鄭州市為轄區(qū)內(nèi)約300萬(wàn)輛電動(dòng)車免費(fèi)安裝防盜定位設(shè)備和車牌，以期實(shí)現(xiàn)智能糾章、防盜追蹤和交通分析功能。

　　1.3研究方法

　　1)靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析方法。①局域Getis-OrdGi*指數(shù)熱點(diǎn)分析[10]。本文利用空間自相關(guān)性分析具有統(tǒng)計(jì)顯著性的POI要素?zé)狳c(diǎn)單元，根據(jù)研究范圍取0.5km邊長(zhǎng)的規(guī)則格網(wǎng)單元左為分析單位。②基于居民依賴度和要素屬性值的空間加權(quán)疊加分析。5類POI要素所占比重以及對(duì)居民的影響各不相同，還需將二者影響考慮在內(nèi)，進(jìn)行空間加權(quán)疊加，疊加單元為0.5km邊長(zhǎng)的規(guī)則格網(wǎng)單元。

　　2城市多中心靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析

　　2.1多中心聚集特征熱點(diǎn)分析

　　經(jīng)空間統(tǒng)計(jì)，各類要素?zé)狳c(diǎn)面積約占總面積的8.5%，其中包含了70%左右的要素點(diǎn)，聚集效應(yīng)明顯。熱點(diǎn)區(qū)域以二七廣場(chǎng)為中心，呈現(xiàn)圈層擴(kuò)散、沿線蔓延的空間形態(tài)，圈層中心為：二七廣場(chǎng)、花園路、碧沙崗等，蔓延主線為：金水路、中原路、農(nóng)業(yè)路、隴海路、南陽(yáng)路、大學(xué)路、花園路、紫荊山路和中州大道等。另外，圖中還有一處自西北向東南的高值區(qū)域割裂帶，為京廣鐵路貫穿城市的位置，說(shuō)明一些重要的人工要素會(huì)形成類似山水阻隔的空間割裂作用。

　　2.2人口和經(jīng)濟(jì)空間統(tǒng)計(jì)分析

　　城市多中心研究數(shù)據(jù)還包含人口和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，此類數(shù)據(jù)也能從不同側(cè)面反映城市多中心結(jié)構(gòu)的分布規(guī)律。鄭州市人口與GDP空間密度分布。人口集中的區(qū)域?yàn)榻鹚畢^(qū)西南部、中原區(qū)東部和二七區(qū)北部，GDP高密度區(qū)域則集中在金水區(qū)西南部，此分布形態(tài)雖與其中的高值區(qū)域存在一定差異，但從宏觀角度看，雙主中心二七廣場(chǎng)和鄭東新區(qū)仍然是人口和GDP空間密度最高的區(qū)域。而其他多中心位置的人口、GDP和POI要素密度并非完全正相關(guān)，這主要是城市人口流動(dòng)和產(chǎn)業(yè)遷移的產(chǎn)生的結(jié)果。

　　3城市多中心動(dòng)態(tài)特征分析

　　3.1動(dòng)態(tài)目標(biāo)多中心引力強(qiáng)度分析

　　基于詞向量和數(shù)據(jù)場(chǎng)的多中心引力強(qiáng)度分析。電動(dòng)車的引力高值和中值區(qū)域面積明顯大于出租車，且在城市外圍更加分散，原因在于，城市中電動(dòng)車數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于出租車，購(gòu)買和使用成本更低，空間上也更加分散，居民短途出行時(shí)更傾向電動(dòng)車，形成了相對(duì)均衡的空間分布。此方法利用詞向量對(duì)軌跡的方向、長(zhǎng)度、分段和上下游關(guān)系進(jìn)行了表達(dá)，基于數(shù)據(jù)場(chǎng)質(zhì)點(diǎn)吸引模型計(jì)算了格網(wǎng)單元的區(qū)域引力強(qiáng)度。分析結(jié)果的高值連片區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)分度較高，能識(shí)別外圍離散高值區(qū)域，從理論含義看，此方法對(duì)軌跡的時(shí)空信息表述較為完整，是更加適合軌跡數(shù)據(jù)的多中心引力強(qiáng)度分析方法。

　　3.2多中心空間交互分析

　　可將多中心分為3個(gè)等級(jí)：①A、C、F、H、I和J周邊要素最集中，引力最強(qiáng);②B、D、E、K、L和M位置更加分散，多位于人口和GDP密度較高的金水區(qū)和管城回族區(qū);③G、N、O、P、Q、R和S，均為位置更加邊緣化且在建設(shè)中的次級(jí)中心。雖然各個(gè)多中心間出入強(qiáng)度差異較大，但凈流量比體現(xiàn)的單個(gè)中心的流動(dòng)較為平衡，入和出強(qiáng)度差異較小，其值基本為[−0.15,0.15]。利用網(wǎng)絡(luò)邊權(quán)重表達(dá)的多中心節(jié)點(diǎn)交互關(guān)系。出租車交互強(qiáng)度體現(xiàn)了核心城區(qū)的9個(gè)節(jié)點(diǎn)交互最頻繁，外圍中心的主要交互方向指向核心城區(qū)且強(qiáng)度較弱，因此“中心−外圍”是多中心交互的主要方向。

　　電動(dòng)車交互強(qiáng)度體現(xiàn)了空間距離較近的中心間交互更頻繁，其強(qiáng)度在空間分布上更加均勻，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有別于出租車，強(qiáng)度最高的區(qū)域?yàn)槿丝诤虶DP密度最高的金水區(qū)以及相鄰的管城回族區(qū)，城市外圍多中心之間也具有較強(qiáng)的交互強(qiáng)度，而遠(yuǎn)距離的軌跡數(shù)量極少。

　　4多因素城市多中心空間結(jié)構(gòu)分析

　　前文分析得到要素聚集度(熱點(diǎn)分析)、人口密度、GDP密度、區(qū)域引力(引力強(qiáng)度分析)和交互強(qiáng)度(空間交互分析)5種分析結(jié)果，與多中心位置疊加。5種分析結(jié)果從宏觀角度看為正相關(guān)關(guān)系，即核心城區(qū)聚集程度高、吸引能力強(qiáng)、空間交互頻繁，而外圍城區(qū)各類分析數(shù)值明顯下降。但從各個(gè)規(guī)劃多中心位置上看，分析結(jié)果仍然存在較大差異。主中心二七廣場(chǎng)和鄭東新區(qū)均位于各類分析的高值或中值區(qū)域，但從具體分析數(shù)值看，二者仍存在一定差異。二七廣場(chǎng)為鄭州傳統(tǒng)商業(yè)中心和交通樞紐，城市中心地位不言而喻。

　　鄭東新區(qū)自2000年規(guī)劃發(fā)展至今，已成為集金融、商業(yè)、休閑和居住為一體的城市中心，但在建設(shè)前期通過(guò)土地升值補(bǔ)足建設(shè)經(jīng)費(fèi)，經(jīng)時(shí)間積累已成為房?jī)r(jià)最高的區(qū)域，企業(yè)建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本、居民生活居住和交通成本均相對(duì)較高，造成了區(qū)域引力的下降，因此雙主中心形成了聚集密度和引力強(qiáng)度不均衡的特征。

　　5結(jié)論與討論

　　本文針對(duì)POI和軌跡數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于居民依賴度和要素屬性值的空間加權(quán)疊加分析方法，和基于詞向量和數(shù)據(jù)場(chǎng)的多中心引力強(qiáng)度分析方法，對(duì)城市多中心靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)政策、人口、交通和房?jī)r(jià)等均會(huì)影響城市多中心結(jié)構(gòu)的演化。

　　結(jié)論包括：①鄭州市靜態(tài)要素在空間聚集形態(tài)上，呈中央集中、外圍分散的圈層形態(tài)。各類要素密度以二七廣場(chǎng)為中心向外圍逐步降低，受到政策和規(guī)劃的影響，外圍多個(gè)中心要素聚集程度雖遠(yuǎn)不如核心城區(qū)，但已形成一定的分散城市功能的作用，其功能定位、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和交通設(shè)施對(duì)區(qū)域發(fā)展起著重要作用，而另一部分規(guī)劃中心，雖然規(guī)劃前景廣闊，但還需較長(zhǎng)時(shí)間完成配套建設(shè)，增強(qiáng)其空間聚集能力。

　　②鄭州市多中心對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的吸引強(qiáng)度不均衡，外圍中心的區(qū)域吸引能力和交互強(qiáng)度還需提高。通過(guò)動(dòng)態(tài)特征分析發(fā)現(xiàn)，不同軌跡呈現(xiàn)的吸引強(qiáng)度和空間交互關(guān)系雖有差異，但高強(qiáng)度的交互區(qū)域仍然集中在人口和GDP密度較高的金水區(qū)和管城回族區(qū)，城市呈現(xiàn)典型的外溢型結(jié)構(gòu)，核心城區(qū)依舊是空間交互的主要方向。

　　規(guī)劃師評(píng)職知識(shí)：城市規(guī)劃專業(yè)投稿期刊推薦

　　根據(jù)以上分析結(jié)論提出的規(guī)劃建議為：通過(guò)政策導(dǎo)向?yàn)槎嘀行膮^(qū)域發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，加強(qiáng)特色功能中心的基礎(chǔ)設(shè)施和交通設(shè)施建設(shè)，穩(wěn)定地價(jià)和房?jī)r(jià)，發(fā)揮外圍多中心的吸引聚集作用，引導(dǎo)過(guò)度聚集的人口和城市要素向外圍中心分散，最終實(shí)現(xiàn)城市空間均衡發(fā)展的目標(biāo)。后續(xù)研究還需從以下方面繼續(xù)深化：①體現(xiàn)動(dòng)態(tài)特征的數(shù)據(jù)還包括私家車、公共交通、個(gè)人簽到和手機(jī)信令等，還需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓展，得出更準(zhǔn)確的分析結(jié)論;②收集整理歷年數(shù)據(jù)，分析年份間城市空間變化規(guī)律，結(jié)合政策和規(guī)劃，驗(yàn)證多中心結(jié)構(gòu)演化機(jī)理，為提高城市整體績(jī)效提供可靠依據(jù)。

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　　作者：李欣