基于多源數據的杭州都市圈劃定方法研究

匡 濟，司凌霄

1.中移（上海）信息通信科技有限公司，上海 200000；

2.杭州誠智天揚科技有限公司，浙江 杭州 310000

0 引 言

隨著經濟的高速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化率不斷提高，城鎮(zhèn)常住人口占總人口比重由1978年的17.92%增至2019年的60.60%。我國在“十五”期間就開始探索符合中國特色的城鎮(zhèn)化發(fā)展道路，提出“有重點地發(fā)展小城鎮(zhèn)，積極發(fā)展中小城市，完善區(qū)域性中心城市功能，發(fā)揮大城市的輻射帶動作用”，這是我國首次明確提出城市化的發(fā)展目標和方針。在“十二五”和“十三五”期間，不斷深化推動大中小城鎮(zhèn)協(xié)調發(fā)展戰(zhàn)略，進一步賦予了城鎮(zhèn)化空間布局對城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要性。2012年黨的十八大報告提出“堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現代化道路”；2014年，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》指出新型城鎮(zhèn)化以人的城鎮(zhèn)化為核心，“以城市群為主體形態(tài)，推動大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調發(fā)展”“走以人為本、四化同步、優(yōu)化布局、生態(tài)文明、文化傳承的中國特色新型城鎮(zhèn)化道路”。至此，我國逐步建立起具有中國特色的城鎮(zhèn)化空間格局，有效避免了嚴重社會分化和大規(guī)模貧民窟問題[1]?！笆奈濉逼陂g，繼續(xù)堅持中國特色城鎮(zhèn)化道路，進一步調整優(yōu)化新型城鎮(zhèn)空間布局，推動城市群主體高質量發(fā)展，為2035年基本實現社會主義現代化的目標奠定重要基礎。

我國關于都市圈的研究始于20世紀80年代（表1），其概念衍生于城市群，且對兩者的討論時常交織進行[2]。2000年以后，對都市圈的討論進入到城市規(guī)劃領域中，陳小卉對都市圈進行了比較系統(tǒng)的闡述，認為都市圈是指包含一個或多個核心城市，以及與核心城市具有緊密社會、經濟聯系的，具有一體化傾向的鄰接城鎮(zhèn)與地區(qū)構成的圈層式結構[3]。2002年，南京、徐州相繼開展都市圈規(guī)劃，使都市圈的發(fā)展在我國從概念走向實踐。2014年，都市圈被寫入國家官方文件——《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020）》。2016年，《國民經濟和社會發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》指出“要適當疏解中心城區(qū)非核心功能，強化與周邊城鎮(zhèn)高效通勤和一體發(fā)展，促進形成都市圈”。汪光燾等系統(tǒng)性地探討了我國現代化都市圈的內涵，提出了與法律體系、行政體系等密切相關的兩個判斷。其中，都市圈是跨行政區(qū)劃中心城市建成區(qū)與周邊中小城市建成區(qū)和小城鎮(zhèn)之間的協(xié)同發(fā)展，研究都市圈應該重視城市行政管理職能[2]。

目前，我國的都市圈發(fā)展仍面臨一些問題。首先，社會各界對都市圈的概念并未達成共識，進而導致都市圈發(fā)展不協(xié)調等問題。目前，我國的都市圈發(fā)展水平整體偏低，僅在經濟發(fā)展較好的長三角和珠三角等地發(fā)展較好。該地區(qū)都市圈內的大小城市聯動緊密，表現出較強的經濟活力。而在其他地區(qū)，大城市對周邊小城鎮(zhèn)的帶動提升不明顯，沒有形成聯系緊密的經濟紐帶[4]。此外，都市圈內常常包含跨省的城市，而地方政府之間缺乏跨省協(xié)調治理的經驗，行政層面的阻力也降低了都市圈協(xié)調發(fā)展的速度。因此，有關部門應當合理評估當前都市圈發(fā)展現狀，并制定相應指導方針引導都市圈健康發(fā)展[5]。2019年2月，《國家發(fā)展改革委關于培育發(fā)展現代化都市圈的指導意見》出臺，提出“發(fā)展培育一批現代化都市圈，形成區(qū)域競爭新優(yōu)勢，為城市群高質量發(fā)展、經濟轉型升級提供重要支撐”。指導意見明確了都市圈的概念，將都市圈定義為城市群內部以超大特大城市或輻射帶動功能強的大城市為中心、以1 h通勤圈為基本范圍的城鎮(zhèn)化空間形態(tài)[6]。2019年4月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《2019年新型城鎮(zhèn)化建設重點任務》，提出了“推動城市群和都市圈健康發(fā)展，構建大中小城市和小城鎮(zhèn)協(xié)調發(fā)展的城鎮(zhèn)化空間格局”?？梢妵艺谟行蛲七M大中小城市協(xié)調發(fā)展，但在促進都市圈發(fā)展的同時，應定期對都市圈發(fā)展情況進行合理評估，依實際情況及時調整發(fā)展步伐，做到科學發(fā)展。2020年9月，自然資源部辦公廳印發(fā)《市級國土空間總體規(guī)劃編制指南（試行）》，將都市圈定義為“以中心城市為核心，與周邊城鎮(zhèn)在日常通勤和功能組織上存在密切聯系的一體化地區(qū)，一般為1 h通勤圈，是區(qū)域產業(yè)、生態(tài)和設施等空間布局一體化發(fā)展的重要空間單元”。

都市圈范圍的識別和界定與正確落實“十四五”規(guī)劃等國家戰(zhàn)略要求息息相關。我國目前部分設區(qū)市的行政地域范圍超大，一般而言，l h通勤距離往往無法突破同一行政范圍。目前，中心城市核心建成區(qū)（或者稱中心城區(qū)）與分離的建成區(qū)域（新城、中心鎮(zhèn)、新市鎮(zhèn)等）的發(fā)展，是由設區(qū)的市政府統(tǒng)籌解決。而建設現代化都市圈，既要推進中心城市核心建成區(qū)功能升級，又要對其空間布局進行優(yōu)化，以帶動周邊城鎮(zhèn)經濟發(fā)展，提升城市群內涵，從而帶動區(qū)域經濟發(fā)展，實現建設世界級城市群的目標。這也促使學者們開展了對現代化都市圈概念和識別界定標準的研究。

多源大數據已在國土空間規(guī)劃中得到廣泛應用，大數據反映出的城市發(fā)展現狀與民生信息為合理制定城市發(fā)展戰(zhàn)略提供了堅實的數據基礎。本文以發(fā)育較好的杭州都市圈為例，意在評估杭州都市圈在中心城市吸引力、中心城市與周邊市縣的聯系程度以及交通便捷性等方面的合理性，依據多源大數據劃定現階段在區(qū)縣級別聯系密切的都市圈范圍，為今后優(yōu)化都市圈劃定標準、編制都市圈發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)域及數據

本文依托多源大數據進行杭州都市圈的劃定與評估，其中社會人口信息用于計算各市區(qū)縣的城鎮(zhèn)規(guī)模，進而劃分城鎮(zhèn)勢力圈；手機信令數據用于人口出行行為分析，探究杭州與都市圈內各區(qū)縣間的人口出行聯系；交通態(tài)勢數據則用于分析都市圈內的交通出行距離及時耗[7-8]。

1.1 杭州都市圈

杭州都市圈從2010年開始規(guī)劃，在2012年頒布了《杭州都市圈藍皮書》，并在2014年得到國家發(fā)展改革委的正式批復，成為首個都市圈綜合改革試點。浙江省衢州市和安徽省黃山市在2018年正式加入杭州都市圈，安徽省宣城市則在2020年被列為杭州都市圈合作發(fā)展協(xié)調會觀察員城市。

杭州都市圈以杭州市為核心，湖州、紹興、嘉興、衢州、黃山為副中心，共同打造長三角南翼經濟核心增長區(qū)（圖1）。2020年末通過《杭州都市圈發(fā)展規(guī)劃（2020-2035年）》，制定2022年、2025年和2035年三步走的階段性發(fā)展目標，意在建立具有國際影響力的中國都市圈典范。杭州都市圈堅持各城市互利互惠，鼓勵主城市增強集聚及輻射能力，周邊城市發(fā)揮各自優(yōu)勢，相互合作，促進都市圈協(xié)同發(fā)展。

圖1 杭州都市圈范圍（包括觀察員城市）Fig.1 Hangzhou metropolitan area（including observer cities）

1.2 社會統(tǒng)計數據

本文的社會統(tǒng)計數據來源于《浙江省統(tǒng)計年鑒（2019）》和《安徽省統(tǒng)計年鑒（2019）》，主要包含了杭州都市圈內各區(qū)縣的常住人口及人均GDP，部分統(tǒng)計數據見表2。

表2 杭州都市圈內社會統(tǒng)計數據Tab.2 Social statistics in Hangzhou metropolitan area

1.3 手機信令數據

本文基于2019年杭州都市圈內的移動用戶手機信令數據獲得各區(qū)縣間的人口出行聯系，手機信令數據屬性見表3。

表3 手機信令數據屬性Tab.3 Attributes of mobile signaling data

1.4 交通態(tài)勢數據

本文對杭州都市圈內各區(qū)縣進行2 km×2 km的柵格化處理，應用百度地圖開放平臺的路線規(guī)劃功能，通過調取百度地圖Web服務API接口來獲取杭州都市圈內各柵格區(qū)域到各區(qū)縣的駕車距離與駕車所用時長。輸入數據及輸出結果示例見表4。

表4 路線規(guī)劃輸入數據示例及輸出結果示例Tab.4 Examples of route planning input data and output results

2 研究方法

都市圈內部區(qū)縣的一大特征是相互聯系緊密，本文從中心城市的勢力范圍、各地與中心城市間的人員流動強度與通勤時長方面來進行杭州都市圈的劃定并分析與評估現有杭州都市圈內部區(qū)縣級別地域的聯系程度[9-10]。

2.1 城市勢力圈的劃定

每個城市都會對周邊區(qū)域產生影響。某地到周邊城市區(qū)縣的距離，以及周邊城市區(qū)縣的規(guī)模共同決定了某地所受的影響力大小。通過勢能模型可以判斷出各市區(qū)和縣城的勢力圈，從而分析杭州市輻射到的勢力范圍。本文將各區(qū)縣的影響力大小稱為場強，場強強度公式如下：

式中，為a地區(qū)對b點的場強；Za為a地區(qū)的綜合規(guī)模；為a和b之間的距離；n為摩擦系數，一般取值為2。

本文從社會和經濟兩方面來表示某地區(qū)的綜合規(guī)模，選取該地區(qū)的常住人口和人均GDP數值作為代表性指標，對指標標準化處理并進行主成分分析[11-12]，結果用來表征每個地區(qū)的綜合規(guī)模。某地與各市區(qū)縣間的距離則通過調用百度地圖開放平臺API接口計算得出。都市圈內任意一點，在計算每個區(qū)縣對其產生的場強后，將該點劃入產生最大場強的區(qū)縣勢力范圍之內，以確定各個區(qū)縣的勢力圈范圍。

2.2 中心城市與周邊區(qū)縣的出行聯系

本文利用具有時間序列的手機數據，結合移動通信網絡與各區(qū)縣的匹配關系，判斷手機用戶在各個區(qū)縣的進出和逗留情況，可得到各個手機用戶的出行鏈信息。本文先對手機信令數據進行清洗，然后將整條出行鏈劃分為各次單獨的出行。本文將出行距離大于750 m及停留時間大于60 min視作一次完整的出行，圖2為基于手機信令判斷出行OD的示意圖。

圖2 居民出行OD判定示意圖Fig.2 Schematic diagram of OD judgment for residents' travel

2.3 通勤等時圈的劃定

本文通過調用百度地圖開放平臺的API接口獲得各柵格中心點到達杭州市區(qū)內柵格中心點的駕車所用時長，并獲得以杭州市為中心的1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、2.5 h以上的通勤等時圈。

2.4 杭州都市圈的劃定標準

本文依據以下標準劃定區(qū)縣級別的杭州都市圈范圍，若某區(qū)縣符合下述標準的兩條，則被納入杭州都市圈。

1）該區(qū)縣至少一半以上的行政區(qū)劃面積被納入杭州市下轄區(qū)縣的勢力圈范圍；

2）普通周期間，該區(qū)縣與杭州市之間的日平均出行人次大于2000人；

3）該區(qū)縣落入1.5 h等時圈的面積占本區(qū)縣行政區(qū)劃面積的比例大于0.5。

3 結果與分析

3.1 各區(qū)縣勢力圈范圍

杭州都市圈內各區(qū)縣的勢力圈范圍如圖3所示。安徽省的黃山市和宣城市以及浙江省內的衢州市全部被納入了杭州市區(qū)的勢力范圍，可見杭州市區(qū)的勢力輻射范圍很廣且對這3市的影響較大。杭州都市圈東部的大部分區(qū)縣則有自己的勢力范圍，形成多勢力圈并存的現狀。杭州市下轄的余杭區(qū)、蕭山區(qū)和富陽區(qū)均在各自轄區(qū)內有較大的勢力范圍，表現出較強的綜合實力。紹興市和嘉興市下轄的區(qū)縣也大多各自形成勢力圈，表明各區(qū)縣與都市圈西部城市相比經濟與人口方面的綜合實力相對較強。

圖3 杭州都市圈各區(qū)縣勢力范圍Fig.3 The sphere of influence of each district and county in Hangzhou metropolitan area

總體來說，杭州市區(qū)的勢力輻射到了除東部區(qū)縣以外的大部分地區(qū)，符合杭州市作為都市圈中心城市，發(fā)動經濟發(fā)展引領作用的標準，且都市圈東部各區(qū)縣實力相當，經濟發(fā)展強勁且活躍。但黃山、宣城和衢州市并未形成自己的勢力圈，可見城市本身的綜合實力相對較弱，可考慮與周邊城市聯動發(fā)展。

3.2 各區(qū)縣與杭州市區(qū)的出行聯系

本文統(tǒng)計了普通周和黃金周期間各區(qū)縣到達杭州市域的日平均出行人次（圖4），在黃金周和普通周期間，都市圈東北部的湖州、嘉興和紹興市與杭州市往來密切，且與杭州市鄰接的區(qū)縣與杭州市的出行聯系最為密集。普通周和黃金周期間，黃山和宣城與杭州市的往來均較少，并且黃金周期間浙江省內各區(qū)縣到杭州市的居民出行均有大幅增長，而黃山和宣城的客流無大幅變化，甚至部分區(qū)縣客流不增反降。

圖 4 普通周和黃金周期間各區(qū)縣到達杭州市的日平均出行人次分布Fig.4 The average daily travel time of visitors from each district and county to Hangzhou during ordinary week and golden week

由此可見，杭州市與東部區(qū)縣間的商務與旅游出行十分頻繁，而與跨省的黃山和宣城二市在經濟與旅游業(yè)方面聯系較少，沒有足夠的黏合性。杭州都市圈在跨省經濟往來方面還存有短板，各市應更好地促進跨省經濟發(fā)展合作，鼓勵貿易往來，更好地進行協(xié)同發(fā)展。

3.3 各區(qū)縣與杭州市區(qū)間的交通可達性

各區(qū)縣到杭州市中心的通勤時長分布如圖5所示，可見杭州都市圈內各區(qū)縣到達中心城市的通勤時長東西差異明顯。杭州市內大部分區(qū)域以及湖州市、嘉興市和紹興市下轄的小部分與杭州市鄰接區(qū)縣可將通勤時長控制在1 h以內；1.5 h通勤圈則覆蓋了杭州、湖州、嘉興和紹興大部分區(qū)域。衢州、黃山和宣城到達杭州市中心的駕車時長基本在2.5 h以上。結合上文可見，通勤時長在一定程度上影響了各區(qū)縣與杭州間的往來人次，杭州東部區(qū)縣到達杭州的交通相對便利，而西部區(qū)縣則駕車時間較長。因此，可考慮依實際情況改善黃山、宣城、衢州與杭州市之間的路網，構建快速通道，促進各市之間人員流動與貿易流通。

圖5 都市圈內各區(qū)縣到杭州市中心的等時圈分布Fig.5 The distribution of the iso-time circle from each district and county to the center of Hangzhou in the metropolitan area

3.4 杭州都市圈劃定

本文依據多源大數據，從勢力范圍、出行聯系及交通可達性方面制定了杭州都市圈劃定標準，有若干區(qū)縣被劃入杭州都市圈，結果如圖6所示。嘉興、紹興和湖州的全部區(qū)縣依舊在本文劃定的杭州都市圈內，而黃山市和宣城市僅有寧國市和歙縣符合劃入都市圈的標準，且衢州市的常山縣也被排除在都市圈之外?？梢?018年后加入的黃山市雖處于杭州市的勢力范圍，但并未與都市圈緊密聯系，在城市間出行聯系及交通可達性方面與都市圈內其他城市相比還有待改善。宣城市作為觀察員城市，下轄區(qū)縣中僅有與杭州市相鄰的寧國市融入較好，其他區(qū)縣應加強城市間協(xié)作，增強與都市圈內部城市往來頻次，謀求共同發(fā)展。

圖6 杭州都市圈范圍劃定Fig.6 The delineated scope of Hangzhou Metropolitan area

4 結 論

在快速城鎮(zhèn)化的大背景下，增強大中小城市及城鎮(zhèn)協(xié)同發(fā)展是促進國家經濟發(fā)展與城市建設的重要推手。了解及監(jiān)測已規(guī)劃的都市圈在經濟及人口流動方面的實際情況有助于調整制定靈活的都市圈規(guī)劃方案，引導都市圈健康發(fā)展。

本文依托多源大數據，對杭州都市圈內的區(qū)縣進行了勢力范圍、人口出行聯系及交通可達性方面評估，對都市圈內的城市進行了細分，劃定了實際聯系密切、協(xié)同發(fā)展較好的區(qū)縣范圍，可為制定杭州都市圈的發(fā)展策略提供參考。

杭州市作為中心城市，勢力輻射到了都市圈內大部分區(qū)域，具有帶動作用。嘉興、湖州、紹興各區(qū)縣經濟實力強勁，且與杭州市人口往來密切，交通便利，達到了相互促進，協(xié)調發(fā)展的要求。浙江省內的衢州市受交通條件等的制約，與中心城市的聯系相對較弱，安徽省的黃山市和宣城市雖屬于杭州市勢力范圍，但與杭州市之間人口流動較少，是杭州都市圈跨省市協(xié)同發(fā)展的短板。因此，在保持浙江省內密切協(xié)同發(fā)展的同時，應重點關注省際合作，制定省際經濟發(fā)展激勵措施，改善交通，促使黃山市和宣城市快速融入杭州都市圈。

與傳統(tǒng)都市圈劃定方法相比，手機信令等多源大數據為短期內多方面了解都市圈的實際發(fā)展現狀提供了窗口，為都市圈規(guī)劃提供了堅實的數據基礎。依托多源大數據進行的城市現狀分析可作為城市規(guī)劃的有利工具，為進行智慧高效的城市規(guī)劃提供保障。