衛(wèi)青春， 周 俊

(中規(guī)院(北京)規(guī)劃設計有限公司 江蘇分公司， 南京 210000)

人口及其時空變化規(guī)律是國土空間規(guī)劃工作中重要的基礎數(shù)據(jù)，城市各類公共資源、設施的配置都以服務人口為依據(jù)，獲取人口數(shù)據(jù)對規(guī)劃決策起到關鍵性作用[1]。以“數(shù)字化”推動空間規(guī)劃體系構建，支持國土空間規(guī)劃監(jiān)測、評估、預警，是國土空間規(guī)劃體系監(jiān)督實施的部署要求[2]。

在過去針對城市人口活動研究中，使用的數(shù)據(jù)類型主要有經濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、人口普查數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、專項調查數(shù)據(jù)等。例如：劉濤等基于第五次、第六次全國人口普查數(shù)據(jù)，研究了國內流動人口空間格局的演變特征、形成機制及其城鎮(zhèn)化效應[3]；羅陽歡等使用高分辨遙感數(shù)據(jù)開展了晝夜人口空間分布定量模擬研究[2]。隨著經濟水平的發(fā)展，人口在不同區(qū)域內呈現(xiàn)出頻繁的大規(guī)模流動，傳統(tǒng)統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)更新時間長，空間尺度上不易在最小統(tǒng)計單元內進一步細化，不能夠及時反映城市快速發(fā)展過程中伴隨的人口流動趨勢，在對以商務、旅游等目的為主的短期駐留人口的準確測度工作中略顯不足[4]。隨著科學技術發(fā)展進步，大數(shù)據(jù)時代的到來，實時交通出行數(shù)據(jù)[5]、熱力圖數(shù)據(jù)[6]、手機信令[4,7-8]、社交媒體簽到數(shù)據(jù)等一系列數(shù)據(jù)量大、時效性強、尺度精細的時空數(shù)據(jù)在城市研究中逐漸得到運用。其中手機信令已在城市人口活動研究中得到廣泛應用，但其信號的強弱會對位置精度產生影響，其單頻段的特質在表征真實人口分布時仍略顯不足[9]，同時之前的研究中缺乏對鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度內的人口時空分布研究。

綜合前人研究的基礎，使用微信宜出行熱力圖數(shù)據(jù)，以石家莊市鹿泉區(qū)人口活動為研究對象，從工作日和休息日兩個角度探究城市人口活動的時空變化規(guī)律，為未來城市的規(guī)劃建設提供科學參考。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

鹿泉區(qū)位于石家莊市西部，轄區(qū)國土面積約613.96 km2，東西最寬處達21.5 km，南北最長處為42.5 km，下轄9鎮(zhèn)3鄉(xiāng)1個開發(fā)區(qū)(圖1)。第七次人口普查常住人口58.83萬人，常住人口占全市總人口的比重較2010年增加0.98個百分點。2020年，全區(qū)生產總值完成300.9億元，處于市域區(qū)縣經濟發(fā)展“第一梯隊”。區(qū)內地形呈現(xiàn)西高東低，地形自西向東傾斜，坡降為3%～5%。西部為低山丘陵區(qū)屬，太行山余脈，東部由水流沖積形成的洪積平原，涵蓋了山區(qū)半山區(qū)、丘陵區(qū)和平原區(qū)。

區(qū)內交通便捷，與主城聯(lián)系緊密。鹿泉區(qū)是石家莊西門戶，全區(qū)有2條鐵路(大宋鐵路支線、京廣鐵路貨運專線)、5條高速(石太高速公路、張石高速公路、青銀高速公路、西柏坡高速公路、石家莊繞城高速)、4條國道(G107、G207、G234、G307)和多條省道經過。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

宜出行數(shù)據(jù)是騰訊以其系列產品記錄的活躍用戶實時位置為基礎打造的一個位置服務產品，能夠反映一定區(qū)域內人口的空間分布情況[10]，查看某地區(qū)的人流實況以及擁擠度。通過Python程序，以2 h為間隔，分18次抓取了各石家莊主城區(qū)(新華區(qū)、橋西區(qū)、長安區(qū)、裕華區(qū))、鹿泉區(qū)、藁城區(qū)、欒城區(qū)、正定縣(以下統(tǒng)稱石家莊市區(qū))共2 594 km2范圍內，12月26日(工作日)、12月28日(休息日)8：00—24：00的熱力數(shù)據(jù)近180萬條。原始數(shù)據(jù)為CSV格式的點陣數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)點之間相距25 m，數(shù)據(jù)結構中4個字段分別記錄了人口熱力值、經度、緯度、獲取時間信息。在對數(shù)據(jù)進行坐標糾正后，使用ArcGIS10.2軟件依據(jù)經緯度信息將原始數(shù)據(jù)展繪至地理空間數(shù)據(jù)庫，得到人力點分布空間點陣數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 基于核密度分析的人口熱力圖繪制

核密度分析在城市熱點研究方面得到廣泛應用[11]。宜出行原始數(shù)據(jù)經展繪后為空間點陣數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2軟件的核密度分析工具中的核函數(shù)，以count字段記錄的人口熱力值為輸入數(shù)據(jù)，設置搜索半徑參數(shù)值1 km，將各個點擬合為密度柵格表面，輸出像元大小為100 m。

1.3.2 基于空間關系的人口時空特征分析

使用ArcGIS10.2軟件中的空間鏈接工具，以各級行政區(qū)矢量范圍為統(tǒng)計單元，將熱力點與各區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行空間連接，統(tǒng)計各區(qū)域內的人口熱力數(shù)值，量化得出各區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口變化趨勢。通過數(shù)學計算、交叉驗證等手段總結各區(qū)域人口分布的空間分異特征。參考之前學者研究結果，將8：00—18：00定義為工作時段，18：00—24：00定義為晚間時段[12]。

2 結果分析

2.1 城區(qū)間人口活動時空變化分析

2.1.1 城區(qū)間人口活動時間變化

2.1.1.1 工作日人口活動時間變化分析

從工作日石家莊市區(qū)各區(qū)縣人口活動熱力變化曲線[圖2(a)]中可見，工作日一天內石家莊市區(qū)的人口熱力呈現(xiàn)“M”形變化，在10：00左右達到第一個峰值，之后逐漸下降，在18：00達到最低值后開始上升，并在22：00達到第2個峰值。這可能是因為早上8：00居民已經開始一天日常活動，騰訊產品采集到的人口熱力逐漸增加，在10：00就業(yè)活動為達到最高并維持一段時間，12：00之后居民開始由就業(yè)活動逐步轉向休閑活動，人口熱力逐漸下降，18：00以后居民可支配時間增加，豐富的休閑活動促進居民活動越加頻繁，一直持續(xù)至22：00，之后逐漸轉入居住活動。

具體各縣區(qū)來看，早上8：00，新華區(qū)、裕華區(qū)、長安區(qū)、正定縣的人口熱力值高于石家莊市平均水平，隨著時間的推移，正定縣的人口熱力值總體呈下降趨勢，18：00后再次回升，在 20：00達到局部峰值。這可能是正定縣流動人口中以外出務工人口為主，早上大量人員外出至城區(qū)工作，在通勤時段內具有較高的人口熱力，隨著流出人口的增加，人口熱力逐漸降低；中午12：00—14：00部分居民由工作地外出就餐或回家休息并再次返回造成熱力值小幅上升，18：00后人群陸續(xù)下班返回外圍各區(qū)域熱力值回升。

通過對比熱力分布的絕對值(宜出行熱力數(shù)據(jù)反映的是擁擠程度，數(shù)據(jù)無單位，因此僅針對數(shù)值進行數(shù)學計算和分析)可以看出，鹿泉區(qū)與主城區(qū)的橋西、新華、裕華三區(qū)工作日12：00熱力遠大于早晚熱力，橋西區(qū)的熱力比值最大，人口熱力值是早上8：00的1.69倍、晚上24：00的1.97倍；其次是鹿泉區(qū)，分別為1.45、1.46倍。這可能是這四區(qū)提供了較多的就業(yè)崗位，具有一定的就業(yè)吸引力，流動人口中往返與城區(qū)間的通勤人口占有較大比例。

2.1.1.2 休息日人口活動時間變化分析

從休息日石家莊市區(qū)各區(qū)縣人口活動熱力變化曲線[圖2(b)]中可見，休息日石家莊市區(qū)人口活動與工作日呈現(xiàn)出不同的規(guī)律，人口活動熱力峰值明顯后移，主要集中在下午和晚上，在16：00達到一天峰值之后保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)直至22：00。這種變化與居民在工作日、休息日生活節(jié)奏不同是相吻合的。在休息日，人們的活動較少受到工作的影響，活動時間相對自由，而“晚睡晚起”的作息方式使得日常活動在時間軸上向后推移。個人可支配時間的增多，也使得餐飲、休閑、游憩等活動不再局限工作日晚上，更多人愿意選擇在下午出門，因此活動熱度在時間軸上分布相對靠后且局部集中[13]。

在8：00—12：00時段內，橋西區(qū)、欒城區(qū)、藁城區(qū)、長安區(qū)人口熱力值持續(xù)下降，其他各區(qū)在10：00達到第一個峰值之后，也開始呈現(xiàn)下降趨勢，12：00之后至14：00人口熱力上升達到峰值或處于持續(xù)上升階段，14：00之后橋西區(qū)、裕華區(qū)、鹿泉區(qū)人口熱力值保持相對較高的水平，直至22：00。通過對比休息日14：00與早晚8：00、24：00的人口熱力值可以發(fā)現(xiàn)，鹿泉區(qū)14：00的人口熱力值是早上8：00的1.32倍，明顯高于其他縣區(qū)，是晚上24：00的1.39倍，位于橋西區(qū)、正定縣、新華區(qū)之前。這從側面反映出，休息日鹿泉區(qū)流動人口中以休閑旅游活動為主的人口占有較大比例，區(qū)內承接了大部分居住在主城區(qū)內外出休憩的短期流動人口，即鹿泉區(qū)具有較強的休閑旅游吸引力。而鹿泉區(qū)夜間經濟較弱，晚間時段對人口的吸引力較小，人口再次向橋西區(qū)、新華區(qū)域內休閑、購物場所集中。結合正定縣工作日人口熱力值變化情況可以判斷，居住在正定縣的人口相較于其他縣區(qū)人口要較早的結束下班后的通勤及休閑活動，開始向居住活動的轉變，并較早進入休息時間，因此其休息日具有較高午晚比值。

2.1.2 城區(qū)間人口活動空間動態(tài)變化

以2 h為間隔，對各時間點記錄的人口熱力值進行核密度分析后，將核密度值縮小1 000倍進行空間可視化，分別得到石家莊市區(qū)工作日[圖3(a)]、休息日[圖3(b)]一天的人口空間分布動態(tài)變化。在核密度分析圖中，顏色越偏深，則表示核密度越大，即活動頻度越大，活動越集聚；反之則表示核密度低，活動頻度越小。

從圖3(a)可以看出，工作日石家莊市區(qū)內人口分布具有明顯的中心結構，各時段中心城區(qū)和其他地區(qū)的人口密度具有顯著差異。石家莊市區(qū)的人口分布總體表現(xiàn)為居住較為分散、就業(yè)較為集中，人口活動在工作日一天內經歷了“白天向心，夜間離心”的動態(tài)變化過程，有明顯潮汐現(xiàn)象，就業(yè)活動是人口流動主要驅動因素。具體從時間上來看，上午8：00—12：00，人口從外圍非中心城區(qū)向中心城區(qū)流動集聚，外圍地區(qū)與主城的重要聯(lián)系通道的對應空間上呈現(xiàn)出條帶狀活力區(qū)，10：00中心城區(qū)的人口活動頻度達到最高，集中在一環(huán)以內，這一聚集形態(tài)一直持續(xù)到下午18：00左右。外圍地區(qū)人口活動主要聚集在區(qū)域就業(yè)空間、與主城的重要聯(lián)系通道與節(jié)點、高等院校以及區(qū)域性對外聯(lián)系的重要交通樞紐。18：00以后，中心城區(qū)人口逐漸開始向外圍非中心城區(qū)回流，雖然活動空間的集聚中心仍然在一環(huán)以內，但是核密度值明顯下降，外圍地區(qū)區(qū)域中心核密度值逐漸升高并達到較高水平。在擴展方向上，中心城區(qū)西側的鹿泉區(qū)已與中心城區(qū)連片發(fā)展，與主城融合發(fā)展態(tài)勢和人口集聚程度均高于正定縣、欒城區(qū)、藁城區(qū)，與主城區(qū)同城化發(fā)展態(tài)勢顯著。

由于休息日大部分居民無須上班(不包括服務業(yè)從業(yè)人員)以及居民活動在時間軸上出現(xiàn)往后的偏移，因此早上8：00的核密度分布更多反映了居民居住活動的空間分布情況[13]。從圖3(b)來看，休息日人口活動動態(tài)變化與工作日呈現(xiàn)不同的規(guī)律，表現(xiàn)為“上午離心，下午至夜間向心”的動態(tài)變化過程。在各時間段，早上8：00人口活動高聚集區(qū)主要分布在石家莊市一環(huán)以內，但是集聚程度較工作日低，外圍地區(qū)與主城的重要聯(lián)系通道的對應空間上也沒有出現(xiàn)明顯的集聚態(tài)勢。8：00—14：00中心城區(qū)核密度值逐漸降低，周邊縣區(qū)形成多個分散分布的點狀低密度人口活動區(qū)，16：00后中心城區(qū)人口活動頻度逐漸升高直至22：00。這可能是由于各郊區(qū)離散分布的休閑娛樂區(qū)域，對人口存在一定的吸引力，但對人口的集聚程度有限，只能較低水平的人口集聚區(qū)。

2.2 鹿泉區(qū)域內人口活動時空變化分析

2.2.1 域內人口活動時間變化

從工作日8：00、12：00、18：00、24：00這4個具有代表性的時間點人口活動熱力值的絕對值和比值[圖4(a)]來看，開發(fā)區(qū)在各時間段內均有較高的人口活動熱力值。中午12：00，李村鎮(zhèn)、大河鎮(zhèn)、白鹿泉鄉(xiāng)、上寨鄉(xiāng)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口熱力值小于早上熱力值，大河鎮(zhèn)變化最為明顯，午間熱力值不到早上的1/3。其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有不同幅度的升高，黃壁莊鎮(zhèn)、山尹村鎮(zhèn)、寺家莊鎮(zhèn)、銅冶鎮(zhèn)增長最為顯著，開發(fā)區(qū)的熱力值仍處于領先地位。說明這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)就業(yè)熱力大于居住熱力，即流動人口中就業(yè)活動人口占有較大比例。從側面反映出這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有較多就業(yè)崗位或就業(yè)機會、就業(yè)吸引力較強。而大河鎮(zhèn)就業(yè)熱力小于居住熱力，即流動人口中就業(yè)活動人口比例較低，因此早晚通勤時段表現(xiàn)出較高的熱力值。

從休息日8：00、14：00、18：00、24：00這4個具有代表性的時間點人口活動熱力值的絕對值和比值[圖4(b)]可以看出，休息日人口熱力值午間上升的鄉(xiāng)鎮(zhèn)轉變?yōu)榘茁谷l(xiāng)、黃壁莊鎮(zhèn)、開發(fā)區(qū)、上寨鎮(zhèn)。開發(fā)區(qū)上升最為明顯，黃壁莊鎮(zhèn)、上寨鎮(zhèn)保持持續(xù)上升的態(tài)勢直至傍晚，中午熱力值分別是早上的1.84倍和1.61倍。大河鎮(zhèn)、上寨鄉(xiāng)仍是熱力值降低的主要區(qū)域，說明這兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)休閑旅游熱力小于居住熱力，即流動人口中休閑旅游活動人口占比較低。

2.2.2 域內人口活動空間變化

總體來看，工作日鹿泉區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口活動熱力分布呈現(xiàn)顯著的東西分異和南北分異特征[圖5(a)]。中南部地區(qū)是人群聚集地區(qū)，開發(fā)區(qū)人口集聚程度最高，12：00熱力值與主城的中山路商圈、南部科教園相當。西部白鹿泉鄉(xiāng)、石井鄉(xiāng)、上寨鄉(xiāng)熱力普遍較低。北部黃壁莊鎮(zhèn)、宜安鎮(zhèn)、李村鎮(zhèn)、大河鎮(zhèn)在早晚時段熱力較高且相對分散，在工作時段熱力較低且相對集中。南部上莊鎮(zhèn)、銅冶鎮(zhèn)、寺家莊鎮(zhèn)、山尹村鎮(zhèn)熱力普遍較高，早晚時段熱力分布較為分散，工作時段熱力分布較為集中，且呈現(xiàn)出東密西疏的態(tài)勢，這可能是由于這幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中具有一定數(shù)量的企業(yè)，且集中分布在東部區(qū)域，在工作吸引大量的就業(yè)人口流入。

休息日鹿泉區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口分布與工作日呈現(xiàn)相同的東西分異和南北分異特征[圖5(b)]。中東部獲鹿鎮(zhèn)、開發(fā)仍是全區(qū)熱力最高的地區(qū)，西部石井鄉(xiāng)、上寨鄉(xiāng)熱力仍處于較低水平。與工作日不同的是，白鹿泉鄉(xiāng)、抱犢寨、西部長青、銅冶北國奧萊在中午時段小規(guī)模集聚，是周末城區(qū)居住人口的短程休閑旅游熱點地區(qū)。北部黃壁莊鎮(zhèn)、宜安鎮(zhèn)、李村鎮(zhèn)、大河鎮(zhèn)和南部上莊鎮(zhèn)、銅冶鎮(zhèn)、寺家莊鎮(zhèn)、山尹村鎮(zhèn)熱力分布分散與集聚并存，與工作日熱力早晚分散、工作時段集中態(tài)勢形成對比。

2.3 基于熱力值的鄉(xiāng)鎮(zhèn)類型劃分

根據(jù)工作日和休息日的午早熱力比值的分布情況(圖4)，將鹿泉區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)分為以下4類(表1)，分別為休閑活力地區(qū)、休閑就業(yè)活力地區(qū)、就業(yè)活力地區(qū)和居住活力地區(qū)。其中，西部的白鹿泉鄉(xiāng)為休閑活力地區(qū)，休閑旅游吸引力較大，就業(yè)吸引力較小，以休閑旅游功能為主；中東部的獲鹿鎮(zhèn)、開發(fā)區(qū)、南部的上莊鎮(zhèn)、寺家莊鎮(zhèn)和北部的黃壁莊鎮(zhèn)為休閑就業(yè)活力地區(qū)，休閑旅游和就業(yè)吸引力均較大，兼顧休閑旅游和就業(yè)功能；北部的石井鄉(xiāng)和南部的銅冶鎮(zhèn)、山尹村鎮(zhèn)為就業(yè)活力地區(qū)，就業(yè)吸引力較大，休閑旅游吸引力較小，以就業(yè)功能為主；北部的李村鎮(zhèn)、大河鎮(zhèn)和西部的上寨鄉(xiāng)為居住活力地區(qū)，休閑旅游和就業(yè)吸引力均較小，以居住功能為主。

3 結論與討論

以鹿泉區(qū)人口活動為研究對象，利用微信宜出行熱力圖數(shù)據(jù)，對探究城市人口活動的時空變化進行探析，得到以下結論：

1)微信宜出行熱力圖能夠表征城市人口活動的動態(tài)變化，工作日石家莊市城市人口活動呈現(xiàn)出“白天向心，夜間離心”的動態(tài)變化過程，主要受到就業(yè)空間分布的影響，休息日則表現(xiàn)出與之相反的變化趨勢。石家莊市城人口活動在一環(huán)內部有著較高的活動熱度，高活動熱度點除了集中在因職住往返需要的商業(yè)辦公區(qū)、學校、醫(yī)院和重要的交通樞紐站點外，在外圍地區(qū)與主城的重要聯(lián)系通道上形成條帶狀活力區(qū)。

2)鹿泉區(qū)的就業(yè)吸引力較強，開發(fā)區(qū)東部地區(qū)是域內主要就業(yè)活動空間，呈現(xiàn)出與主城同城化發(fā)展態(tài)勢。鹿泉區(qū)東側沿線已與中心城區(qū)連片發(fā)展，與主城融合發(fā)展態(tài)勢和人口集聚程度均高于正定縣、欒城區(qū)、藁城區(qū)。

3)鹿泉區(qū)具有一定的休閑活動吸引力，但相對較弱，與主城區(qū)存在一定差距。鹿泉區(qū)在休息日承接了大部分主城區(qū)外出休憩的短期流動人口，域內流動人口中以休閑旅游活動為主的人口占有較大比例，白鹿泉鄉(xiāng)、西部長青是周末城區(qū)居住人口的短程休閑旅游熱點地區(qū)，能夠形成小規(guī)模的人口聚集。

4)鹿泉區(qū)內各鄉(xiāng)鎮(zhèn)呈現(xiàn)南中北、東中西分異格局。北部以居住、就業(yè)功能為主，南部以就業(yè)功能為主，東部以休閑功能為主，中心城區(qū)則以綜合服務功能為主。

借助宜出行數(shù)據(jù)的分析研究，能夠更加便捷、動態(tài)、客觀地反映短期流動人口在城市中的動態(tài)分布和活動特征，進而更加全面深入地探討城市環(huán)境與人們時空間行為的互動關系，為城市規(guī)劃與設計、城市管理提供科學參考。當然，開展研究時也應注意到宜出行數(shù)據(jù)僅能代表使用騰訊位置服務的人群流動狀況，不能夠完全代表城市人口的真實情況，以后可以結合手機信令數(shù)據(jù)、夜光數(shù)據(jù)等完善數(shù)據(jù)渠道，以更好刻畫城市人口活動情況。