最新成果｜以“地”度人——以营业中餐饮设施刻画城市活力的时空特征
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以“地”度人——以营业中餐饮设施刻画城市活力的时空特征
作者：肖逸雄、阚长城、马琦伟
前言
2016年2月发布的《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出在未来城市规划管理中努力打造“富有活力”的现代城市的总体目标。此后，北京、上海等多个城市的总体规划中也将提升城市活力纳入各城市未来的发展目标中。城市活力对未来城市发展至关重要，提升城市活力既能辅助经济发展、推动产业转型，也能激发消费需求、促进消费升级。
随着空间大数据的兴起，规划领域涌现出一些利用手机信令、APP定位数据等表征人群分布的数据来评价城市活力的研究。
然而，这些数据真的能准确评价城市活力吗？
图1
上图是城市生活中的三个常见场景。以人的定位数据作为城市活力衡量标准，三个场景呈现的活力没有明显差别。显然，这样的评价结果与真实情况南辕北辙。
城市活力的核心是人群活动中彼此的交流互动。依靠定位数据通常仅能了解城市人群的分布特征，难以判断分布某区位上的人是否在“活动”，从而无法识别人在工作、休息和社交时所表现出活力的差异，影响城市活力评价结果。
为此，我们在利用人地关系解析城市活力的基础上，提出以“地”度人的思路，基于百度地图大数据，借助不同地区餐饮设施营业的时空特征来评价城市活力，通过与手机信令数据的对比，揭示信令数据在评价城市活力时的偏差；并对北京市各街道城市活力的时空特征进行多维聚类分析。
以“地”度人，有设施的地方就有江湖
以人地对应关系解析城市活力
在地理学中，人地关系理论是理解城市本质的基础。我们可以将城市看做是一个人地关系系统：人是城市系统的主体，出于生存和发展的需求，人需要主动进行城市生产和生活中的各项活动；城市地理环境（“地”）是人类活动的依托，为城市中人的活动提供物质依赖和空间场所。人类活动的需求和地理环境的供给形成一一对应的关系。
图2以人地对应关系解读城市活力
基于“人—地对应”关系来解析城市活力，可以将城市活力分解为两个对应的部分：人的活力和设施活力。人的活力指城市中人群活动聚集程度，人群聚集活动是城市活力的根源，因此人的活力是城市活力的直接表现；设施活力由承载人群活动的设施组成，是人的活力投射在外界物质环境的结果。
当我们直接以人的数据难以评价城市活力时，可以顺着人—地对应关，以“地”度人，用设施的数据间接评价城市活力。
活力评价中需考虑营业时间
民以食为天，饮食是人类根本的需求之一。餐厅、咖啡馆、酒吧等各类餐饮设施是承载城市居民社交聚会、商务洽谈、休闲娱乐的物质依托。依据人地对应关系，可以借助餐饮设施来评价城市活力。一些文章提出的“星巴克指数”、“酒吧指数”等指标就是对这种思路的探索。然而，“星巴克指数”或“酒吧指数”等指标用餐饮设施的空间聚集性作为衡量标准，仅能描绘城市活力的空间特征，无法体现城市活力在时间上的变化。城市中人类的活动存在“昼出夜伏”的时间特征，因而城市活力应同时具有空间和时间属性。因此，有必要以设施的营业时间作为时间特征融入城市活力的评价中。
图3城市活力具有时间与空间特征
评价结果对比
我们借助百度慧眼提供的餐饮设施营业时间，不同时间切片上营业的餐饮设施密度作为城市活力指标，并与手机信令所评价城市活力的结果进行对比，分析以人群分布数据评价城市活力所产生的偏差。
全局对比
下图所示为不同时间切片（以1小时为间隔）上，分别以手机信令和餐饮设施评价北京市五环内城市活力总量的对比。可以看出，以营业中的餐饮设施来评价的城市活力在早晚之间呈现显著的涨落特征。这种涨落特征符合人类“日出而作，日落而息”的活动规律。相比之下，以手机信令评价的城市活力昼夜差异不明显，无法精准描绘城市活力的在时间上的变化特征。
图 4 基于手机信令数据的城市活力和基于设施时空特征的城市活力对比
图 5城市活力评价对比
局部对比
考虑到两种城市活力评价之间存在局部差异，我们选择选取几个典型的时间段，对比分析利用手机信令评价城市活力产生的偏差。
图 6城市活力时空分布特征
a) 在0:00~1:00之间，大部分城市居民已经休息（除三里屯等夜生活区域），以营业中的餐饮设施能够较好反映该时间段的城市活力。相反，以手机信令评价城市夜间的活力时，存在显著的大范围高估，表明在居民休息时，以人群分布的数据无法表征城市活力。
b) 在9:00~10:00之间，城市居民结束休息开始活动，承载人类活动的餐饮设施也开始营业。可以看出，手机信令对城市活力高估的程度开始减弱，与夜间相比，在白天以人群分布来表征城市活力准确性略有所提升。
c) 在12:00~13:00以及20:00~21:00之间，城市中人群活动较为强烈，以手机信令评价城市活力已不存在显著的低估，但评估效果存在东西差异。人群分布数据低估了研究区域东部（以朝阳区辖区为主）的城市活力，同时高估了西部的城市活力（以海淀区辖区为主）。朝阳区是北京市作为国家文化中心、国际交往中心的重要体现，区域上商务交流、外事活动频繁。因此，朝阳区上“活动”的人群占比更高。与海淀等其他区域相比，朝阳区同样数量的人群对城市活力的贡献更大。以定位数据无法识别人的活动，因而导致了对城市东部和西部活力的低估和高估。
城市活力时空特征分析
借助餐饮设施来评价城市活力，不同区位上城市活力的随时间的变化特征存在明显差异。据此，我们对各街道单元上的城市活力的时空特征进行多维聚类分析。多维聚类分析结果将五环内各街道三种类型，各类型上城市活力具有独特的变化特征。
图7城市活力时空分布特征多维分析
TypeⅠ上城市活力主要表现为“昼夜兼活”，即白天全天以及夜间22：00到凌晨2：00之间活力值均处在较高的水平。该类型街道主要分布在三里屯和东直门周边，是城市中商务办公、休闲娱乐、商业消费等多种功能荟聚的区域，城市功能的多样化集聚能够在不同时间吸引不同目的人群，因此城市活力较高且持续时间较长。
TypeⅡ上城市活力表现为“昼出夜伏”，即白天活力较高而夜间剧烈衰减。该类型街道主要在中央商务区、中关村和金融街附近，是城市中商务办公功能高度聚集的区域。商务办公功能的高度聚集主要吸引办公群体，因此城市活力白天较高，而夜间较差。
TypeⅢ上城市活力白天和夜间都较差，白天差别不明显。该类型街道上商务办公、商业消费等功能强度较弱，对人群活动的吸引力也不高，因此城市活力也较前两种类型更低。
结语
我们用以地度人的思路，利用不同时间上营业的餐饮设施密度作为城市活力的指针。与手机信令相比，餐饮设施更能准确刻画城市活力的时空特征；以手机信令数据评价城市活力时，会显著高估城市夜间的活力，也会显著低估部分区域白天的活力。
研究通过北京市五环内的案例分析证实了以地度人评价思路的实用价值，然而案例中只用了餐饮一类设施来表征活力，可能存在一定的局限性。未来的研究可以在本研究的基础上融合多源数据，整合多类设施的信息以完善活力评价指标。此外，城市中同类设施在规模上以及对人群的吸引力上也存在差别，因此设施上所承载的人群活动规模也各不相同，未来的研究可以借助设施上的消费数据做更深层的改进。