朱茜茜

（江西理工大學(xué)）

1 引言

城市是城市生活的容器，城市區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局與外在環(huán)境布置共同影響了城市的發(fā)展?jié)摿1]。“城市活力”作為城市發(fā)展?jié)摿Φ闹饕饬砍叨戎?，這一主題在城市建設(shè)各領(lǐng)域中都得到了廣泛重視，“城市活力”常用來(lái)指代城市空間這一范圍內(nèi)的居民聚集所展現(xiàn)的生命力。如何對(duì)城市活力進(jìn)行合理測(cè)算、研究城市活力營(yíng)造的影響因素是當(dāng)前城市規(guī)劃、城市建設(shè)領(lǐng)域的重要問(wèn)題[2]。

2 研究區(qū)域

南昌市是江西省的省會(huì)，也是江西省的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技和交通中心。本文選擇南昌市作為研究城市活力的典型城市，對(duì)南昌市主城區(qū)區(qū)域進(jìn)行街區(qū)尺度上的城市活力相關(guān)研究。

3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

3.1 街區(qū)劃分

本文以街區(qū)作為研究城市活力的基本單元，將道路、河流、鐵路、行政邊界、水系等作為劃分街區(qū)的依據(jù)。涉及的數(shù)據(jù)類型包含：南昌市的OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)、南昌市行政邊界與南昌市水系圖層數(shù)據(jù)、Landsat8高清遙感影像數(shù)據(jù)。對(duì)南昌市行政邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)找到南昌市主城區(qū)分割依據(jù)所屬的道路，分割出南昌市主城區(qū)區(qū)域。其次，使用OSM 路網(wǎng)數(shù)據(jù)，開始對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行街區(qū)劃分。

先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，保留了與道路相關(guān)的圖層后，對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除斷頭路、重讀路、延長(zhǎng)不完整道路等處理。又由于街區(qū)是由道路包圍而成區(qū)塊，道路不包含在街區(qū)范圍內(nèi)，對(duì)預(yù)處理后的路網(wǎng)線狀圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖區(qū)設(shè)置，形成面屬性后合并各級(jí)道路，最終獲得南昌市主城區(qū)區(qū)域的面狀路網(wǎng)圖層數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 緩沖區(qū)設(shè)置依據(jù)

對(duì)水系圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行類似操作，對(duì)水系圖層中的線狀圖層數(shù)據(jù)同樣建立緩沖區(qū)，針對(duì)線狀河流，以線狀元素為中線向兩側(cè)各形成10m 的緩沖區(qū)，再將形成緩沖區(qū)的河流面狀圖層與原有的水體面狀圖層合并，就形成了南昌市主城區(qū)內(nèi)的水系面狀圖層。

通過(guò)將南昌市主城區(qū)面狀路網(wǎng)圖層與南昌市主城區(qū)水系面狀圖層從原有的南昌市主城區(qū)區(qū)域的矢量圖層中進(jìn)行刪除處理，再通過(guò)肉眼檢查所得到的圖像效果，獲得了南昌市主城區(qū)的城市街區(qū)劃分?jǐn)?shù)據(jù)。劃分共得到單獨(dú)街區(qū)762個(gè)。

3.2 百度熱力圖處理

百度地圖熱力圖注重直觀數(shù)據(jù)感受且優(yōu)勢(shì)明顯，它相較于手機(jī)信令等運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)更易于獲取，在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用探索?；诎俣鹊貓D熱力圖，研究南昌主城區(qū)區(qū)域在不同類型日（即周末、節(jié)日、工作日）的城市活力時(shí)空分布與演變情況。

現(xiàn)有文獻(xiàn)指出工作日的百度熱力圖往往存在相似性特征，而周末兩天內(nèi)城市居民的活動(dòng)聚集情況也存在一定相似性[4]，考慮到傳統(tǒng)節(jié)日帶來(lái)的小長(zhǎng)假可能會(huì)產(chǎn)生與以往周末或工作日不同的空間效應(yīng)，因此，獲取了南昌市主城區(qū)內(nèi)2022年6月3日（端午節(jié)即節(jié)假日）、2022年6月7日（星期二即工作日）、2022年6月12日（星期日即周末）三天內(nèi)的熱力圖原始數(shù)據(jù)，這三天的獲取數(shù)據(jù)不存在重大事件的發(fā)生與極端天氣的影響，具有一定代表作用。每日獲取的數(shù)據(jù)時(shí)間均為早晨7 點(diǎn)至夜間23 點(diǎn)，每小時(shí)內(nèi)隨機(jī)獲取一張，每日17個(gè)時(shí)刻點(diǎn)，共51張。

本文所獲取的百度地圖熱力圖原始數(shù)據(jù)為png.格式，在ArcGIS軟件中共含有4個(gè)通道，而通道四是不受純白純黑干擾的、用灰度值表示圖片信息的Alpha通道[72]，數(shù)據(jù)的灰度值則體現(xiàn)出了各坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)點(diǎn)的人群聚集情況，灰度值的范圍為[0，255]。

在ArcGIS 軟件中對(duì)熱力圖原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：首先，將三類日所有熱力圖數(shù)據(jù)的第4通道數(shù)據(jù)導(dǎo)入，進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、投影變換和批量地理配準(zhǔn)等步驟，從而得到了帶有坐標(biāo)信息的熱力圖tif數(shù)據(jù)；其次，重新導(dǎo)入數(shù)據(jù)，基于街區(qū)劃分得到的矢量圖層數(shù)據(jù)，利用分區(qū)統(tǒng)計(jì)工具分別計(jì)算各時(shí)刻各街區(qū)單元的熱力平均數(shù)值；又將各時(shí)刻的附帶三類日街區(qū)單元熱力平均值的柵格圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)為整型操作，從而獲取整型數(shù)據(jù)；再次，利用柵格轉(zhuǎn)面工具將各時(shí)刻街區(qū)的熱力平均值整型柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。最后，利用空間連接工具分別將三類日各時(shí)刻街區(qū)熱力平均值連接至同一街區(qū)屬性表，便于后期進(jìn)一步計(jì)算。

通過(guò)上述幾個(gè)步驟，可以得到研究范圍內(nèi)所有街區(qū)在三類日各時(shí)刻的熱力平均值矢量數(shù)據(jù)，熱力平均值則表示了所有街區(qū)在各時(shí)刻的居民集聚程度，即為各街區(qū)在各時(shí)刻的城市活力值。

4 城市活力測(cè)定與時(shí)空演變分析

4.1 城市活力強(qiáng)度測(cè)度模型

本文基于人群活動(dòng)建立城市活力強(qiáng)度測(cè)度模型，從而表現(xiàn)城市活力這一變量在研究區(qū)域內(nèi)的空間分布與時(shí)間維度演變特征，建立以街區(qū)為基本研究單元的活力強(qiáng)度測(cè)量模型，用以計(jì)算每個(gè)街區(qū)單元不同時(shí)段內(nèi)的活力強(qiáng)度值，從而進(jìn)行可視化分析?；盍?qiáng)度IV的計(jì)算公式為：

式（1）中：Vi指該街區(qū)i時(shí)刻對(duì)應(yīng)的活力值均值（i=1，2，...，n），活力均值在百度熱力圖的數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)已獲??；n為參與計(jì)算的時(shí)刻數(shù)（n=17，即早晨7點(diǎn)至夜間23點(diǎn)），IV是計(jì)算得到的該街區(qū)對(duì)應(yīng)的城市活力強(qiáng)度值。計(jì)算得到的活力強(qiáng)度值IV數(shù)值越大，則表明該街區(qū)參與計(jì)算的人群聚集強(qiáng)度越高，即街區(qū)的城市活力水平越高。

為了數(shù)據(jù)分析的便利與更明顯地將其分布情況與數(shù)值可視化并進(jìn)行分析，考慮在ArcGIS 10.2軟件中采用自然斷點(diǎn)法，將計(jì)算出的活力強(qiáng)度數(shù)值分為五個(gè)等級(jí)，分別為高熱、次熱、較熱、一般、普通。

4.2 城市活力強(qiáng)度空間分布

根據(jù)活力強(qiáng)度測(cè)量模型，計(jì)算三類日的全天城市活力強(qiáng)度值（根據(jù)百度地圖熱力圖計(jì)算出的城市活力值），同時(shí)繪制出城市活力強(qiáng)度空間分布圖，用以反映三類日全天的城市活力強(qiáng)度空間分布狀況，如圖1所示。

圖1 三類日活力強(qiáng)度分布圖

總的來(lái)說(shuō)，研究區(qū)內(nèi)城市活力強(qiáng)度特征是：活力水平高的區(qū)域從城市中心擴(kuò)散至研究區(qū)邊緣，且活力強(qiáng)度值逐漸降低。

南昌市東湖區(qū)中的活力高熱型的街區(qū)數(shù)量最多；西湖區(qū)、青云譜區(qū)和紅谷灘區(qū)的高熱型街區(qū)數(shù)量較多，而南昌縣和新建區(qū)的城市活力強(qiáng)度較低；東湖區(qū)中的高熱型活力街區(qū)的分布面積占比最高，且高熱型街區(qū)呈片狀形態(tài)分布，總體看來(lái)二環(huán)內(nèi)活力程度高，同時(shí)也有個(gè)別次級(jí)活力區(qū)正在緩慢形成；青山湖區(qū)的部分區(qū)域活力較強(qiáng)，考慮到此處部分區(qū)域高校聚集，學(xué)生人數(shù)多、日常活動(dòng)范圍廣，會(huì)一定程度激發(fā)此區(qū)域活力水平。

從環(huán)路角度看，南昌市一環(huán)區(qū)域內(nèi)大部分區(qū)域活力強(qiáng)度高，為居民最聚集的區(qū)域，同時(shí)街區(qū)功能混合、設(shè)施完善，形成以滕王閣、八一公園、南昌時(shí)代廣場(chǎng)、萬(wàn)壽宮為典型地標(biāo)的大型活力中心；而二環(huán)區(qū)域的活力程度也并不低，二環(huán)內(nèi)除去一環(huán)的區(qū)域，剩余區(qū)域主要以次熱型活力與較熱型活力、一般型活力的街區(qū)為主，也有少量零散高熱地區(qū)，存在少量活力普通的區(qū)域，分別位于二環(huán)西南側(cè)的梅嶺大道以南處和二環(huán)東北側(cè)的碧流路的周邊。由于這些街區(qū)主要以植被、水系、空曠地等土地類型為主，因此對(duì)應(yīng)街區(qū)的功能混合度、各類設(shè)施密度較低，所以對(duì)居民的吸引作用較差；而在二環(huán)之外地區(qū)，以普通型活力為主，這些區(qū)域的人口聚集程度較差、居民活動(dòng)頻率較低，但也存在較少的次熱型活力街區(qū)分布在南昌大道中部以南、蓮塘北大道以西的周邊街區(qū)，包含了象湖濕地公園、南昌縣政府、江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。

4.3 城市活力強(qiáng)度時(shí)間特點(diǎn)

比較三個(gè)類型日的活力差異，不難從顏色分布與各種熱度的面積占比上發(fā)現(xiàn)，工作日的總體活力強(qiáng)度>周末的總體活力強(qiáng)度>節(jié)日的總體活力強(qiáng)度。工作日時(shí)高熱活力中心主要集中于東湖區(qū)的八一廣場(chǎng)、象山文化廣場(chǎng)、紅谷灘區(qū)的紅谷灘金街萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)周邊與天使金融廣場(chǎng)周邊、青山湖區(qū)的高新大道周邊的江西藝術(shù)中心等區(qū)域，這些區(qū)域多位于二環(huán)內(nèi)，且?guī)?dòng)周邊區(qū)域形成商業(yè)、居住中心。周末相比于工作日，個(gè)別區(qū)域的活力強(qiáng)度有所減退，不如工作日時(shí)一樣呈現(xiàn)出持續(xù)高熱度，例如天使金融廣場(chǎng)活力減少，考慮到天使金融廣場(chǎng)是高新寫字樓，周末時(shí)工作人數(shù)減少，因此熱度下降；節(jié)日與工作日、周末相比，活力強(qiáng)度更低，高熱區(qū)域的面積減少，主要活力區(qū)域集中在滕王閣、八一廣場(chǎng)區(qū)域，其他區(qū)域高熱占比較少，原因可能是在法定節(jié)假日時(shí)，大部分居民休息在家且時(shí)間多由個(gè)人調(diào)動(dòng)，因此居民休閑娛樂(lè)時(shí)間占比增加，從而使居民聚集程度增加，形成一定數(shù)量的高熱、次熱、較熱型活力地區(qū)（見圖2）。

圖2 各類熱度面積對(duì)比

可知研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域的活力值都是處于普通的狀態(tài)，但在周末（6月12日）和節(jié)日（6月3日）時(shí)，普通類活力水平所對(duì)應(yīng)的面積占比還是要多于工作日（6月7日）時(shí)的，且周末與節(jié)日時(shí)的次熱類、較熱類、一般類熱度的面積占比均低于工作日時(shí)，考慮到類型日的性質(zhì)，工作日的通勤是不可缺少的活動(dòng)，會(huì)給城市帶來(lái)一定的活力，而休息日（周末和節(jié)日），很多居民可能會(huì)選擇在家休息，城市活力一定程度下降。這些現(xiàn)象均體現(xiàn)出：在休息日時(shí)，城市居民的活動(dòng)聚集程度與地點(diǎn)的取向性不像工作日時(shí)較為一致，在休息日時(shí)則有多種活動(dòng)類型可以進(jìn)行選擇，如待在家中或者進(jìn)行休閑、娛樂(lè)等活動(dòng)；因此商業(yè)、餐飲、服務(wù)業(yè)等區(qū)域在非工作日時(shí)面積占比更高。

5 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)看，城市活力強(qiáng)度從南昌市主城區(qū)的中心區(qū)域擴(kuò)散至外圍區(qū)域呈現(xiàn)出一種逐漸降低的趨勢(shì)。三種類型日活力強(qiáng)度基本相似，但不同等級(jí)熱度面積存在差異，工作日時(shí)的高熱類、次熱類面積占比均高于周末與節(jié)日時(shí)的對(duì)應(yīng)占比，而周末與節(jié)日時(shí)的普通類與一般類熱度的面積占比則略大于工作日時(shí)。