劉望保，陳 杰

（華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣州 510631）

過剩通勤是人文地理學(xué)、城市規(guī)劃與城市交通等學(xué)科的重要研究議題，可定義為城市實際通勤與在不改變城市現(xiàn)狀空間結(jié)構(gòu)條件下，通過置換通勤者的職住地位置而得到的理論最小通勤之間的差值。其概念最早由漢密爾頓（Hamilton, 1982）提出，后由斯莫爾（Small, 1992）等學(xué)者不斷完善。西方關(guān)于過剩通勤的研究集中在過剩通勤測度方法、相關(guān)城市的實證及其影響因素上。關(guān)于過剩通勤的測度方法，最早由漢密爾頓（Hamilton,1982）提出使用密度函數(shù)計算標(biāo)準(zhǔn)同心圓模型下的最優(yōu)最小通勤，但隨著城市不斷發(fā)展，城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，基于單中心結(jié)構(gòu)模型計算過剩通勤的方法已很難準(zhǔn)確地解釋城市實際情況。懷特（White,1988）提出基于城市空間結(jié)構(gòu)不變的假設(shè)下，借助線性規(guī)劃函數(shù)模型來計算理論最小通勤，并通過約束條件使每個統(tǒng)計區(qū)內(nèi)的居住與就業(yè)保持恒定，也就是維持城市結(jié)構(gòu)不變，通過居民居住與就業(yè)區(qū)位的交換來達(dá)到最優(yōu)化組合，使得通勤成本最小化，因而更符合現(xiàn)實（劉望保等，2008），該模型得到廣泛應(yīng)用，成為計算過剩通勤指標(biāo)的常用方法。此外，還有基于搜尋理論構(gòu)建的城市過剩通勤計算方法，該方法強(qiáng)調(diào)過剩通勤為自雇型工作者和一般工作者通勤成本的差值（Ommeren et al.,2005）。如霍納（Horner,2008）基于產(chǎn)地和目的地優(yōu)化運(yùn)輸問題（ODTP）來分析城市職住地增長優(yōu)化配置模型。另有研究引入雙職工因素的通勤距離計算模型（Frost et al.,2008）等。隨著研究的發(fā)展，過剩通勤在概念上也有一定延伸，出現(xiàn)了諸如通勤容量（Horner,2002）、隨機(jī)通勤（Charron,2007）等概念。目前相關(guān)研究主要通過建立過剩通勤與城市空間結(jié)構(gòu)（Gordon et al.,1985;Wachs et al.,1993）、形態(tài)規(guī)模（Modarres,2011;Selima,2013），以及通勤者性別、種族、薪資水平（Kim, 1995; Buliung et al., 2002）等屬性之間的統(tǒng)計關(guān)聯(lián)進(jìn)行實證，并分析過剩通勤的影響因素?？傮w而言，過剩通勤的相關(guān)概念與測度方法不斷發(fā)展，不同城市之間比較不斷豐富，但在影響因素上仍需更多實證分析。

國內(nèi)對過剩通勤研究起步較晚，以介紹西方理論和國內(nèi)城市實證研究為主。相關(guān)研究系統(tǒng)介紹西方過剩通勤的基礎(chǔ)理論（劉定惠等，2012；劉賢騰，2018），也有采用問卷調(diào)查、交通出行調(diào)查等系列數(shù)據(jù)，對廣州（劉望保等，2008）、深圳（李軍等，2020）、北京（韓會然等，2019）、成都（劉定惠，2012）、西安（周江評，2013）等城市予以實證研究，結(jié)果顯示，相較于西方城市，國內(nèi)城市過剩通勤總體偏高。楊超等（2013；2014）針對西方過剩通勤計算方法的不足，從過剩通勤與職住空間平衡關(guān)系和居民收入差異上提出了最優(yōu)新增通勤分布模型，在綜合考慮就業(yè)崗位增加的情況下達(dá)到最優(yōu)的職住平衡狀態(tài)，從而更符合實際，而且也能為職住空間平衡提供更具實際的政策。

相較于傳統(tǒng)的社會調(diào)查數(shù)據(jù)，手機(jī)信令數(shù)據(jù)有全樣本、精確度、時效性等優(yōu)勢，為微觀尺度刻畫城市的職住聯(lián)系與通勤格局提供了重要支撐，而微觀尺度下的職住聯(lián)系格局有助于更精準(zhǔn)測算城市的過剩通勤。如朱瑋等（2020）利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)，從年齡視角分析上海的通勤效率與優(yōu)化潛力。但總體而言，國內(nèi)將手機(jī)信令數(shù)據(jù)應(yīng)用于過剩通勤的研究仍偏少，而且集中在全局性的過剩通勤，即總體過剩通勤，對其局域性特征分析有待加強(qiáng)。

因此，本文以廣州市主城區(qū)為研究區(qū)域和以居委會為基本單元，在應(yīng)用手機(jī)信令數(shù)據(jù)識別職住位置并建立居委會間的職住起止點（Origin and Destination，簡稱“OD”）數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，試圖利用海量數(shù)據(jù)在精細(xì)化刻畫過剩通勤局域性特征上的優(yōu)勢，分析廣州市過剩通勤的全局與局域性特征及其影響因素。以期在一定程度上豐富國內(nèi)過剩通勤的相關(guān)研究。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)域

廣州是中國的“南大門”和改革開放的前沿陣地，交通擁堵問題日益凸顯，可作為中國過剩通勤研究的典型案例城市。近年來，受軌道交通快速發(fā)展，郊區(qū)房地產(chǎn)大規(guī)模開發(fā)，中新知識城等郊區(qū)“新產(chǎn)業(yè)區(qū)”的快速發(fā)展，中心城區(qū)的城市更新改造及中心城區(qū)與郊區(qū)的住房價格差距日益擴(kuò)大等多種因素的影響，廣州市居民的職住空間關(guān)系發(fā)生大規(guī)模重構(gòu)，深刻影響城市過剩通勤。

根據(jù)《廣州市城市總體規(guī)劃（2017-2035）》①廣州市規(guī)劃與自然資源局. 《廣州市城市總體規(guī)劃（2017—2035 年）》草案公示. http://ghzyj.gz.gov.cn/hdjl/zjdc/content/post_5881801.html，廣州市形成“主城區(qū)-副中心-外圍片區(qū)-新型城鎮(zhèn)-鄉(xiāng)村”的新型城鄉(xiāng)空間網(wǎng)絡(luò)體系，主城區(qū)為荔灣區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)4區(qū)全部和白云區(qū)北二環(huán)高速以南地區(qū)、黃埔區(qū)九龍鎮(zhèn)以南地區(qū)和番禺區(qū)廣明高速以北地區(qū)。為保持區(qū)級行政區(qū)劃的完整性，研究范圍選取黃埔區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、荔灣區(qū)、越秀區(qū)、番禺區(qū)、白云區(qū)（圖1），空間尺度選取居委會為基本研究單元。

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用2019-04-01—30廣州市聯(lián)通用戶手機(jī)信令數(shù)據(jù)。用戶職住起止點（以下簡稱“職住OD”）數(shù)據(jù)庫處理流程為：1）選取年齡在16～64 歲的用戶，采用250 m 格網(wǎng)識別手機(jī)用戶主動、被動觸發(fā)的所有行為及其位置信息，計算行為所發(fā)生的起止時間。2）居住地和就業(yè)地位置推斷觀測時段分別為T 21:00至次日T 08:00、T 09:00—17:00，將用戶每天在居住地和工作地觀測時間段內(nèi)被觀測到的秒數(shù)進(jìn)行月度累加和排名，取排名最高且該用戶30 d內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)超過10 d的地點分別推斷為居住地和就業(yè)地。3）對職住地識別后，統(tǒng)計250 m格網(wǎng)之間的職住OD 量，需要說明的是，工作地不僅包括用戶的工作地點，也包括未工作的學(xué)生和老人的習(xí)慣性出行地（如學(xué)校、公園等），通勤是指兩地間的規(guī)律出行。

1.3 分析方法

1.3.1 基本假設(shè) 采用懷特（White,1988）的線性規(guī)劃函數(shù)計算最小通勤，并提出如下假設(shè)：1）研究區(qū)域內(nèi)居住與就業(yè)具有同質(zhì)性，住房質(zhì)量與居住區(qū)位無等級之分，居民有相同的居住與就業(yè)偏好，能勝任區(qū)域內(nèi)任何一項工作，并愿意根據(jù)最優(yōu)化原則與區(qū)域范圍內(nèi)任何一個居住者或就業(yè)者交換居住區(qū)位或工作區(qū)位。2）假定居住地與工作地均在居委會中心點上。3）通勤成本用通勤距離表示，采用居委會中心點之間基于路網(wǎng)的最短路徑表示，路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于OpenStreetMap（OSM）開源地圖②www.openstreetmap.org；職住地在同一居委會內(nèi)采用與居委會等面積圓的半徑作為通勤距離。

1.3.2 計算方法 線性規(guī)劃函數(shù)計算公式（White,1988）為：

約束條件：

式中：Tmin代表平均理論最小通勤距離；W代表總通勤人數(shù)；dij代表居委會i、j之間的通勤成本；nij代表從居委會i、j之間的通勤人數(shù)；Oi代表居委會i居住人數(shù)；Dj代表居委會j就業(yè)人數(shù)；n代表提供居住地的居委會單元數(shù)量；m代表提供就業(yè)地的居委會單元數(shù)量。

實際平均通勤距離計算公式為：

式中：Tact代表實際平均通勤距離；W表示總通勤人數(shù)；dij表示居委會單元i到居委會單元j的通勤距離；nij表示居委會單元i到居委單元j的實際通勤人數(shù)；n代表提供居住地的居委會單元數(shù)量；m代表提供就業(yè)地的居委會單元數(shù)量。

過剩通勤率計算公式為：

式中：E表示過剩通勤率；Tact表示實際平均通勤；Tmin表示平均理論最小通勤。

2 過剩通勤分析

2.1 全局過剩通勤

2.1.1 與西方城市比較 經(jīng)計算得出，廣州市平均實際通勤為5.20 km，平均理論最小通勤為1.23 km，過剩通勤率為76.01%。表1顯示，美國、英國與波蘭國家主要城市過剩通勤率均值分別為57.47%、50.83%、63.30%，可見，歐美城市過剩通勤總體上相當(dāng)。廣州市實際通勤總體位于歐美城市的中間位置，但理論最小通勤卻遠(yuǎn)低于歐美城市，由此導(dǎo)致廣州市過剩通勤明顯高于歐美城市。當(dāng)然，分析尺度單元、研究樣本精度等因素會影響過剩通勤的計算結(jié)果，但總體上可反映相比于歐美城市，廣州市的職住空間組織效率處于偏低位置。

表1 廣州過剩通勤與歐美城市的比較Table 1 Comparison of excess commuting in Guangzhou and in European and American cities

2.1.2 與國內(nèi)城市比較 廣州市2001、2005 和2010 年的過剩通勤分別為58.41%、44.74% 和33.50%（采用問卷調(diào)查數(shù)據(jù)，以郵編為基本單元）（劉望保等，2008），2014 年的過剩通勤率為65.70%（采用公交IC 卡數(shù)據(jù)，以1 km 格網(wǎng)為基本單元，研究范圍僅包括荔灣區(qū)、越秀區(qū)、海珠區(qū)和天河區(qū)的全部范圍及白云區(qū)南部、黃埔區(qū)西部和番禺區(qū)北部，比本研究范圍小）（李軍等，2020）。本研究得出過剩通勤為76.01%（表2）。盡管研究尺度與數(shù)據(jù)來源有所不同，但總體上反映了廣州市過剩通勤呈上升趨勢，職住空間組織效率呈下降趨勢。軌道交通的快速發(fā)展、城市蔓延及城市人口與產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局調(diào)整、住房成本提升及其空間分化明顯等因素是導(dǎo)致城市職住空間組織效率趨低的主要原因。當(dāng)然，數(shù)據(jù)來源與研究尺度也是造成研究結(jié)果存在較大差異的重要原因。問卷調(diào)查存在樣本量偏少、精度相對較低等缺點，而公交IC卡數(shù)據(jù)主要考慮公交出行居民，忽略了以其他交通方式出行的通勤者；另外，采用不同的通勤距離計算方法也會造成分析結(jié)果的差異。

表2 廣州過剩通勤與國內(nèi)其他城市比較Table 2 Comparison of excess commuting in Guangzhou and other cities in China

廣州（本文結(jié)果）與北上深等一線城市比較，與深圳的過剩通勤率基本接近，但高于北京、上海等一線城市，然而平均實際通勤與平均理論最小通勤卻小于北京、深圳與上海等城市，這說明廣州市職住空間組織效率雖然較低，但受城市規(guī)模因素的影響，其職住空間分離程度仍小于北京和上海等一線城市。與國內(nèi)其他城市比較，如蘭州、西安、成都與綿陽等城市，與成都市的過剩通勤基本接近，高于蘭州、西安與綿陽等城市；總體說明，廣州市過剩通勤在全國主要城市中處于相對較高的位置，需要加大對城市職住平衡的調(diào)控力度，以減少過剩通勤和提升職住空間組織效率。

2.2 局域過剩通勤率

廣州市平均實際通勤為5.20 km，＜5.2 km 的通勤人數(shù)占比約61%。整體上，無論從居住地還是工作地來看，平均實際通勤基本呈由中心往外圍遞增趨勢，峰值點主要分布在研究區(qū)域的東北部，尤其是黃埔區(qū)中新知識城，以及白云區(qū)與黃埔區(qū)北部交界處（圖2）。這些區(qū)域是郊區(qū)房地產(chǎn)重點發(fā)展地區(qū)，其房地產(chǎn)快速發(fā)展并以相對較低的價格與便利的交通條件吸引中心城區(qū)就業(yè)者，從而導(dǎo)致長距離通勤。

理論最小通勤距離在5 km以內(nèi)的通勤人數(shù)占比高達(dá)99%，說明如將通勤者進(jìn)行最優(yōu)化的居住地或工作地置換，能使大部分通勤者實現(xiàn)就近工作或居住，降低通勤成本。無論從居住地還是工作地來看，理論最小通勤空間基本呈扇形分布，但峰值點分布存在一定差異。居住地統(tǒng)計的理論最小通勤峰值點主要分布在番禺區(qū)南部與西南部，包括以農(nóng)業(yè)種植為主的海心村、沙北村和江鷗村，以及為大學(xué)城提供居住配套的北約村等區(qū)域，白云區(qū)的鐘落潭鎮(zhèn)與太和鎮(zhèn)附近。而工作地統(tǒng)計的理論最小通勤峰值點出現(xiàn)偏移，主要分布在中新知識城，且番禺區(qū)的峰值點往東部偏移，位于化龍鎮(zhèn)、石樓鎮(zhèn)等產(chǎn)業(yè)園區(qū)聚集區(qū)域（見圖2）。其原因為：番禺區(qū)南部與西南部居住人口集聚程度較高，但周邊產(chǎn)業(yè)配套不足導(dǎo)致就業(yè)機(jī)會不足，未來通過產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供充足的就業(yè)機(jī)會能實現(xiàn)區(qū)域過剩通勤最小化潛力較大；而中新知識城產(chǎn)業(yè)集聚程度高，但居住配套不足，隨著近年來該區(qū)域房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來將實現(xiàn)區(qū)域職住平衡，縮小過剩通勤。

圖2 按職住地統(tǒng)計的平均實際通勤（a、d）、理論最小通勤（b、e）和過剩通勤率（c、f）等值線分布Fig.2 The contour distribution of average actual commuting(a,d),theoretical minimum commuting(b,e)and excess commuting rate(c,f)by job and residence location

高過剩通勤率區(qū)域分布廣泛，說明大部分區(qū)域的實際通勤距離存在較大比重的過剩通勤和優(yōu)化空間。居住地統(tǒng)計的過剩通勤率在空間上主要呈現(xiàn)邊緣和中心位置較高的特征。峰值點主要分布在黃埔區(qū)中新知識城、白云區(qū)的竹料鎮(zhèn)、番禺區(qū)的大石鎮(zhèn)和市橋街道、以及傳統(tǒng)市中心越秀區(qū)北京路附近；而低谷區(qū)域主要分布在番禺區(qū)北約村和聯(lián)圍村附近。工作地統(tǒng)計的過剩通勤率峰值與低谷區(qū)域的空間分布與居住地大體相似，但番禺區(qū)北約村工作地統(tǒng)計的過剩通勤率卻成為峰值區(qū)?？梢姡紖^(qū)大型

工業(yè)與房地產(chǎn)集聚區(qū)因功能相對單一，或者僅為市中心提供居住配套等功能，導(dǎo)致存在職住空間不平衡和較高的過剩通勤率問題；市中心區(qū)雖為就業(yè)機(jī)會集中分布區(qū)域，但由于高居住成本的影響，也出現(xiàn)過剩通勤偏高的問題；而在近郊的特定區(qū)域，如大學(xué)城、偏農(nóng)業(yè)發(fā)展型的城郊村等區(qū)域出現(xiàn)相對偏低的過剩通勤，即其職住空間關(guān)系較優(yōu)。通過疊加地鐵線路發(fā)現(xiàn)，過剩通勤率相對較高的區(qū)域主要分布在沿地鐵線尤其是地鐵站點周邊?？梢?，軌道交通的快速發(fā)展深刻影響居民職住選擇行為，軌道交通可縮短通勤時間，能明顯降低通勤者對距離成本的敏感度，導(dǎo)致居住在地鐵周邊的通勤者對較高的通勤距離成本具有更高的容忍度。

3 結(jié)論與討論

應(yīng)用手機(jī)信令數(shù)據(jù)從全局與局域上綜合測度了廣州市過剩通勤，得到的結(jié)論主要有：1）全局上，廣州市過剩通勤為76.01%，相較于國內(nèi)外城市，廣州處于相對偏高的位置，說明其城市職住空間組織效率偏低，職住空間優(yōu)化潛力較大。2）從局域過剩通勤率看，區(qū)域邊緣與老城區(qū)都存在明顯的高過剩通勤率，且高過剩通勤率分布與地鐵軌道交通走向呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。因為軌道交通的建設(shè)容易降低居民對通勤距離的敏感度，從而導(dǎo)致過剩通勤指標(biāo)的增高。同時，郊區(qū)大型房地產(chǎn)小區(qū)、工業(yè)集聚區(qū)因較為單一的城市功能而產(chǎn)生較高的過剩通勤率。而市中心城市功能雖相對多樣化，但由于高居住成本的影響，也容易形成較高的過剩通勤率。在廣州市近郊區(qū)承擔(dān)特定功能的區(qū)域，如大學(xué)城、偏農(nóng)業(yè)發(fā)展型的城郊村等具有較低的過剩通勤率和較優(yōu)的職住空間組織效率。

過剩通勤是測度城市職住空間組織效率的重要指標(biāo)，如何降低過剩通勤和提升職住空間組織效率是城市發(fā)展與規(guī)劃應(yīng)重點考慮的內(nèi)容。郊區(qū)過于單一的功能開發(fā)會影響區(qū)域的職住空間平衡，需避免出現(xiàn)大面積“睡城”和產(chǎn)業(yè)新城。在空間上，除了重點關(guān)注郊區(qū)的職住空間平衡問題外，對于市中心由于城市更新、過高的住房成本等原因?qū)е碌穆氉】臻g不平衡和高過剩通勤問題也不容忽視。職住區(qū)位選擇往往是在居住成本與通勤成本之間權(quán)衡的理性選擇行為，縮小居住成本的區(qū)域差異是解決職住空間失衡問題最重要的手段，而加強(qiáng)中心城區(qū)與郊區(qū)的公共服務(wù)設(shè)施均等化、提升郊區(qū)的交通便捷程度以及縮小住房價格的區(qū)域差異等是縮小居住成本區(qū)域差異的重要措施。

由于數(shù)據(jù)限制，本研究存在一定不足：一是由于獲取的數(shù)據(jù)是格網(wǎng)之間的職住起止點數(shù)據(jù)，而非用戶個體數(shù)據(jù)，通勤距離采用格網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)距離，而非用戶的實際平均通勤距離，這在一定程度上影響區(qū)域之間通勤成本與過剩通勤計算的準(zhǔn)確性。二是由于手機(jī)信令用戶個體數(shù)據(jù)為保密數(shù)據(jù)，未獲取個體社會經(jīng)濟(jì)屬性數(shù)據(jù)，在分析過剩通勤機(jī)制上也存在不足。未來需重點結(jié)合社會調(diào)查以獲取個體更多社會經(jīng)濟(jì)標(biāo)簽，強(qiáng)化過剩通勤的機(jī)制機(jī)理分析。同時加強(qiáng)對國內(nèi)城市的過剩通勤的比較研究，并將過剩通勤與城市空間結(jié)構(gòu)、人口分布、產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局等關(guān)聯(lián)起來，分析城市發(fā)展對過剩通勤的顯著影響，強(qiáng)化過剩通勤研究對優(yōu)化城市空間格局、人口與產(chǎn)業(yè)分布等方面的指導(dǎo)意義。