基于大數(shù)據(jù)分析的城市社區(qū)活力評(píng)價(jià)及其影響因素分析

周碧茹，張振龍

（蘇州科技大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，江蘇 蘇州215011）

城市步入存量時(shí)代，城市的規(guī)模擴(kuò)張受到邊界制約，內(nèi)部有機(jī)更新成為了城市重新煥發(fā)魅力的必然選擇。城市的宜居、可持續(xù)發(fā)展能力的是城市內(nèi)部更新的動(dòng)力，即城市活力。城市活力，指城市具有充滿活力的經(jīng)濟(jì)、悠久的歷史文化、優(yōu)美的城市風(fēng)光、獨(dú)特的民俗風(fēng)情、積極向上的精神風(fēng)貌、富有創(chuàng)造力的城市建設(shè)和深遠(yuǎn)的區(qū)域影響力等，是一個(gè)城市可持續(xù)發(fā)展的集中體現(xiàn)

1 概念界定

1.1 城市活力

凱文·林奇將“活力”作為評(píng)價(jià)城市空間形態(tài)質(zhì)量的首要指標(biāo)[1]。雅各布斯認(rèn)為，任何人的活動(dòng)及生活場(chǎng)所相互交織的過程以及城市生活的多樣性，使城市獲得活力[2]。蔣滌非通過對(duì)城市活力進(jìn)行細(xì)分，認(rèn)為城市活力應(yīng)有經(jīng)濟(jì)活力、社會(huì)活力、文化活力三者構(gòu)成[3]。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者展開了對(duì)城市活力的量化指標(biāo)研究，龍瀛博士以“街道——鄰里小區(qū)——社區(qū)尺度”的微觀視角來度量社區(qū)活力；中觀尺度在行政區(qū)內(nèi)和新城進(jìn)行度量，比如像開發(fā)區(qū)，鬼城識(shí)別等等[4]，度量區(qū)域的空間活力；宏觀尺度主要是研究城市與區(qū)域活力的流動(dòng)和聯(lián)系，度量城市與區(qū)域的相關(guān)性。信息通訊技術(shù)的快速發(fā)展，使數(shù)據(jù)環(huán)境得到了極大的改善，向大眾提供了大量的開放數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，在時(shí)空覆蓋、考察力度和開放程度等方面都有了巨大的提升，更好地運(yùn)用定量研究方法，更精細(xì)地刻畫城市物質(zhì)空間和社會(huì)空間。城市品質(zhì)、活力與規(guī)劃三者環(huán)環(huán)相扣，對(duì)新數(shù)據(jù)環(huán)境下城市活力的研究不僅地域上數(shù)據(jù)廣覆蓋，還掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，反作用于城市品質(zhì)和城市規(guī)劃的空間布局優(yōu)化。本文的城市活力主要是宏觀尺度、中觀尺度、微觀尺度的城市構(gòu)成要素相結(jié)合，研究影響城市品質(zhì)的空間活力特征，并通過城市社區(qū)活力指標(biāo)量化，識(shí)別城市功能區(qū)域，挖掘區(qū)域發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 活力因素

目前，城市空間布局研究大多偏重于尋求城市空間各要素之間的靜態(tài)關(guān)系，如人口、交通網(wǎng)絡(luò)和土地利用等，忽略了對(duì)城市活力等動(dòng)態(tài)指標(biāo)的研究，而城市空間活力等動(dòng)態(tài)指標(biāo)能夠直觀、迅速地反映城市空間的聚集程度，分析和指導(dǎo)城市內(nèi)部經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、用地與交通等空間要素的分布，尤其是對(duì)城市用地布局及優(yōu)化有重要的指導(dǎo)意義[5]。目前對(duì)于于城市空間活力的指標(biāo)研究已經(jīng)十分豐富，對(duì)城市POI（point of interest）等類似指標(biāo)的獲取方法的研究也相對(duì)成熟。影響城市活力的因素包括經(jīng)濟(jì)、文化等很多方面，與城市規(guī)劃相關(guān)的有：可達(dá)性高的路網(wǎng)肌理和友好的空間形態(tài)可以將活動(dòng)的人群盡可能地引向適宜的活動(dòng)區(qū)域[6]；適宜的城市功能混合開發(fā)可吸引各種人群的使用；優(yōu)質(zhì)的景觀和功能豐富、活動(dòng)多樣的場(chǎng)所來延長(zhǎng)人群的駐足時(shí)間；良好的城市文化環(huán)境能夠促進(jìn)人們主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，增強(qiáng)人與人之間的接觸，豐富多彩的文化活動(dòng)可以增強(qiáng)城市活力。因此，本文假設(shè)城市交通可達(dá)性、用地功能多樣性可以反映該區(qū)域城市空間的活躍程度，即城市空間活力區(qū)，結(jié)合GPS大數(shù)據(jù)，分析人流聚集程度，進(jìn)行城市空間活力與人流活力匹配，驗(yàn)證其與城市活力與否的空間相關(guān)性。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對(duì)象

本次研究范圍為蘇州市中心城區(qū)，中心城區(qū)行政區(qū)劃（見圖1）。中心城區(qū)城市建設(shè)用地面積380 km2，包括姑蘇區(qū)以及工業(yè)園區(qū)、高新區(qū)（虎丘區(qū)）、吳中區(qū)、相城區(qū)的部分地區(qū)。中心城區(qū)承擔(dān)經(jīng)濟(jì)、政治、文化等職能，以創(chuàng)新的“蘇州模式”規(guī)劃商業(yè)、文化、娛樂、旅游、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等城市功能，本文研究以社區(qū)劃分進(jìn)行可視化（見圖2）。

圖1 蘇州市中心城區(qū)行政區(qū)劃

圖2 蘇州市中心城區(qū)社區(qū)范圍圖

2.2 研究數(shù)據(jù)

本文的研究數(shù)據(jù)包含土地利用性質(zhì)、POI點(diǎn)、百度熱力圖。

2.2.1 土地用地分類

用地性質(zhì)提取《蘇州市城市總體規(guī)劃（2011~2020）》的CAD文件。參考《城市用地分類與城市建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)（GB50137-2011）》，將原始地塊數(shù)據(jù)分為9類：R（居住用地）、A（公共管理與公共服務(wù)用地）、B（商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地）、M（工業(yè)用地）、W（物流倉(cāng)儲(chǔ)用地）、S（道路與交通設(shè)施用地）、U（公用設(shè)施用地）、G（綠地與交通設(shè)施用地）、E（水域）。

2.2.2 POI點(diǎn)數(shù)據(jù)

POI泛指一切可以被抽象為點(diǎn)的地理實(shí)體，尤其是與人們生活密切相關(guān)的設(shè)施，是電子地圖上的某個(gè)地標(biāo)[7]。數(shù)據(jù)獲取途徑多源，可向地圖運(yùn)營(yíng)商購(gòu)買，亦可利用爬蟲技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)電子地圖抓取。POI數(shù)據(jù)是含有名稱、類別、經(jīng)緯度及地址的點(diǎn)狀空間數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃的功能布局分析的提供了有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本文的高德POI數(shù)據(jù)于2017年獲取。選取蘇州市中心城區(qū)范圍內(nèi)，與城市品質(zhì)、居民生活相關(guān)的3類POI數(shù)據(jù)：生活性服務(wù)設(shè)施（餐飲、購(gòu)物、金融、醫(yī)療、郵政）、休閑娛樂性服務(wù)設(shè)施（KTV、網(wǎng)吧、會(huì)所、棋牌室、活動(dòng)中心）、文化服務(wù)設(shè)施（群眾活動(dòng)類、圖書閱覽類、展覽類、藝術(shù)表演場(chǎng)所類、文化娛樂與產(chǎn)業(yè)類分類），交通服務(wù)設(shè)施（公交站點(diǎn)、地鐵站點(diǎn)），共計(jì)634 125條。

2.2.3 百度熱力圖

百度熱力圖在一定程度上可以描述人群的實(shí)時(shí)空間分布情況。本次研究選取蘇州中心城區(qū)的熱力圖研究。其中包括工作日、休息日兩天，將早8點(diǎn)至晚22點(diǎn)共14個(gè)等距時(shí)間點(diǎn)的熱力數(shù)據(jù)。

2.2.4 其他數(shù)據(jù)

為實(shí)現(xiàn)不同的社區(qū)尺度下活力指標(biāo)的可視化，在Arcgis中將中心城區(qū)按社區(qū)劃分，一共403個(gè)地塊。在Localspaceview軟件中提取地理坐標(biāo)系下的蘇州市道路Shapefile文件，便于可視化蘇州市路網(wǎng)布局以及統(tǒng)計(jì)社區(qū)內(nèi)道路密度。

3 研究方法

3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

城市活力的核心即從事各種活動(dòng)的人，而城市設(shè)施為人們提供了活動(dòng)場(chǎng)所，城市設(shè)施的空間布局對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生一定影響[8]。因此，城市活力剖析可以從兩個(gè)維度展開：城市空間活躍程度與人流空間活躍程度。

城市空間活躍程度可以通過影響城市活力的城市設(shè)施空間布局特征、城市用地性質(zhì)特征反映；人流空間活躍程度可通過一段時(shí)期內(nèi)，人群在設(shè)施點(diǎn)所停留的GPS上的位置記錄來反映，即百度熱力圖數(shù)據(jù)。如圖3所示，在考慮數(shù)據(jù)可獲取性的前提下，具體城市空間活躍程度評(píng)價(jià)指標(biāo)以理論框架進(jìn)行。

圖3 理論框架

3.1.1 用地性質(zhì)

地塊的性質(zhì)直接影響著與地塊相關(guān)的社區(qū)活力，例如工業(yè)區(qū)的活躍程度明顯較低，商業(yè)區(qū)所在的社區(qū)活力較高。為了使用地性質(zhì)指標(biāo)量化，并將指標(biāo)值追加到社區(qū)，本文做了一下探索：從CAD文件中將用地導(dǎo)入arcgis文件中，分成8大用地性質(zhì)，按照城市社區(qū)范圍提取范圍內(nèi)的用地性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)社區(qū)范圍內(nèi)用地性質(zhì)的種類和用地面積。若社區(qū)范圍內(nèi)占比最高類型地塊面積超過50%，則將該地塊屬性追加給該社區(qū)，若占比最高類型的比重大于0且小于50%,則該社區(qū)街道為混合型，若社區(qū)內(nèi)不包含屬性明確的地塊性質(zhì)，則追加屬性為未知。

3.1.2 交通可達(dá)性

交通可達(dá)性包括公共交通、道路屬性、道路等級(jí)等衡量指標(biāo)，計(jì)算社區(qū)范圍內(nèi)的公共交通站點(diǎn)個(gè)數(shù)與社區(qū)內(nèi)覆蓋的道路長(zhǎng)度，社區(qū)內(nèi)覆蓋的交通站點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，道路長(zhǎng)度越大，則該社區(qū)的交通可達(dá)性越高。

3.1.3 地塊吸引力

地塊吸引力包括POI功能密度與POI功能混合指數(shù)兩種指標(biāo)，功能密度與功能混合度指數(shù)越高，地塊吸引力越大。篩選生活性、休閑娛樂性以及文化相關(guān)的POI，功能密度指標(biāo)以社區(qū)內(nèi)包含的POI點(diǎn)個(gè)數(shù)來計(jì)算，功能混合度指數(shù)以社區(qū)內(nèi)包含的POI點(diǎn)的種類個(gè)數(shù)來計(jì)算，其中，功能密度與功能混合度指數(shù)越高，該社區(qū)范圍的活躍程度越大，反之則越小。

3.2 指標(biāo)體系量化

以活力指標(biāo)量化為目標(biāo)，先在arcgis中使用空間連接將各類指標(biāo)統(tǒng)計(jì)到社區(qū)范圍，再將指標(biāo)按照以下方法量化計(jì)算并可視化。

3.2.1 空間活力密度

其中，Xi指每個(gè)社區(qū)的指標(biāo)值；Mi指每個(gè)社區(qū)所覆蓋的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)值；Ni指每個(gè)社區(qū)的面積。

3.2.2 歸一化

為了便于比較數(shù)量級(jí)不同的指標(biāo)Xi'，將Xi最高者分值Xmax設(shè)為1，其他公共文化設(shè)施點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理。

4 研究結(jié)果

4.1 空間統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

4.1.1 基于百度熱力圖的人流活力分析

從時(shí)間上看工作日（見圖4）和休息日（見圖5）的人流聚集程度差別不大，但是在工作日人流聚集程度較高的區(qū)域中休息日的人流聚集程度更高；從空間上看，以行政區(qū)劃為例，蘇州市中心區(qū)人流聚集程度相對(duì)均勻，姑蘇區(qū)人流活躍程度最高，高新區(qū)、吳中區(qū)、工業(yè)園區(qū)相對(duì)活躍，相城區(qū)活躍程度較低，蘇州整體人流聚集區(qū)集中在環(huán)古城區(qū)范圍，中心城區(qū)邊界人流活躍程度較低。

圖4 工作日百度熱力圖

圖5 休息日百度熱力圖

4.1.2 土地利用性質(zhì)分析

從圖6中看出，較大的社區(qū)尺度，其社區(qū)的土地利用性質(zhì)混合程度（mixed）越高，姑蘇區(qū)社區(qū)尺度較小、土地利用混合程度較低，用地混合程度較低的土地利用性質(zhì)大多為R住宅性質(zhì)，其中高新區(qū)、吳中區(qū)、工業(yè)園區(qū)的沿中心城區(qū)外圍社區(qū)土地利用混合程度較低，多為風(fēng)景旅游、水域、綠地等開發(fā)強(qiáng)度較低的社區(qū)范圍。

4.1.3 交通可達(dá)性分析

如圖7、圖8所示，姑蘇區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)較為密集，中心城區(qū)可達(dá)性分布以中心城區(qū)向四周擴(kuò)散，中心地區(qū)可達(dá)性較高，公共交通密集，城區(qū)邊界公共交通可達(dá)性較低，缺少公共交通站點(diǎn)和地鐵站。

4.1.4 地塊吸引力分析

地塊吸引力包括以POI數(shù)據(jù)為分析基礎(chǔ)的功能混合度與功能密度指數(shù)，相對(duì)功能混合度，功能密度更為集中。功能密度最高的區(qū)域在姑蘇區(qū)。高新區(qū)的功能混合度相對(duì)較低。以POI的密度分布可視化功能密度指數(shù)（見圖9），POI在空間單元中的多樣性可視化功能混合度指數(shù)（見圖10）。

圖6 土地利用性質(zhì)混合程度

4.2 活力影響因素分析

以人流空間分布特征來看，城市空間活躍程度明顯以城市道路的空間布局顯示，如圖11所示，城市道路周邊的城市活力較高。說明，城市活躍程度可以街道活力為表現(xiàn)形式。地塊肌理和路網(wǎng)都較有效地融入了城市大空間內(nèi)，地塊與周邊的功能復(fù)合程度相對(duì)較高，可為地區(qū)帶來人流和活力?？梢姾侠淼穆肪W(wǎng)設(shè)計(jì)和功能配置，可使集中區(qū)的地塊吸引力處于較高的水平。

圖7 公共交通站點(diǎn)分布密度

圖8 道路密度圖

圖9 POI密度分布

圖10 POI多樣性分布圖

從影響城市活力的構(gòu)成因素來分析，總體上，交通可達(dá)性、地塊吸引力對(duì)不同性質(zhì)的城市活力皆有影響，公共交通可達(dá)性與功能密度對(duì)城市活力影響因素最大，隨著公共交通可達(dá)性的降低，城市可達(dá)性較低的社區(qū)活力隨著可達(dá)性的減弱而減少。功能密度越高的社區(qū)地塊更具有地塊吸引力，吸引人群的關(guān)注，營(yíng)造社區(qū)凝聚力。社區(qū)地塊用地的多樣性對(duì)城市活力影響較小，這可能與社區(qū)劃分的尺度相關(guān)，尺度越大，空間連接的數(shù)據(jù)的范圍越大，出現(xiàn)覆蓋范圍內(nèi)種類統(tǒng)計(jì)的誤差。道路網(wǎng)密度對(duì)城市活力的影響較小，這與蘇州市公共交通的滿足需求程度有關(guān)。公交站點(diǎn)的密集、地鐵線路的完善、公共自行車的不斷完善，使得越來越多的人傾向于成本低、換成率高、交通通暢的公共交通。

如圖12所示，從社區(qū)的尺度來看，小尺度的社區(qū)明顯比大尺度的活躍程度高。小尺度的社區(qū)商鋪林立，營(yíng)業(yè)范圍覆蓋包括餐飲、服飾、文化、休閑體育、醫(yī)療、物流多種功能，吸引人群聚集。

從城市的宏觀環(huán)境來看，社區(qū)范圍內(nèi)呈現(xiàn)多樣化的功能，社區(qū)越高的交通可達(dá)性，社區(qū)較好的開放性即居民出行路徑的最佳選擇，社區(qū)多樣化功能、社區(qū)高交通可達(dá)性、社區(qū)的人性化尺度均能促進(jìn)人們到社區(qū)空間進(jìn)行活動(dòng)和社會(huì)交往，進(jìn)而激發(fā)城市的活力。

從城市的微觀環(huán)境來看，多樣化的土地利用特征、物質(zhì)環(huán)境的布局特征以及有意義的社區(qū)公共場(chǎng)所，有助于創(chuàng)造適合人們開展社會(huì)活動(dòng)的良好的公共空間。在城市設(shè)計(jì)層面，尺度較大的綜合體的活躍程度相對(duì)較高，容易形成集聚的商業(yè)空間，大尺度的綜合體功能密度更為集聚，也能帶動(dòng)周邊的社區(qū)活力，有綜合體的社區(qū)更具有地塊吸引力。但是大尺度的空間模式的活動(dòng)空間較為零散、缺少承載商業(yè)功能的界面，同時(shí)交通壓力比較大，以公共交通為主導(dǎo)的城市規(guī)劃，是緩解大型公共設(shè)施帶來的交通壓力的重要舉措。

圖11 基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的熱力分布圖

圖12 城市社區(qū)活力總評(píng)圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要是對(duì)城市活力評(píng)價(jià)及其影響因素的分析的探索，主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)建立于社區(qū)層面。通過研究發(fā)現(xiàn)，社區(qū)尺度以及道路交通布局對(duì)城市活力的影響也是十分值得關(guān)注的，本研究中忽略了城市社區(qū)物理環(huán)境對(duì)城市活力的影響，希望在以后的研究中彌補(bǔ)這些不足。