基于手机信令数据的上海中心城区城市空间活力特征评价及内在机制研究

摘要

随着中国城市化进程的不断推进及通讯、交通等新技术的冲击，城市人口、物资、信息的流动日益频繁，居民生活工作方式的快速变化，城市生活更加高效丰富，城市结构特征更加复杂多变。与此同时，在城市空间急剧扩张、城市经济规模快速增长的背后也出现了许多“城市病”，如城市交通拥堵、街区空间尺度巨大、公共空间缺乏、场所认知度降低……这一系列的城市问题共同引发了城市空间品质下降、城市活力消解的难题。如何“以人为本”地解决城市空间问题、提升市空间品质、重塑活力空间，是引导城市健康可持续发展的重要议题。“大数据”时代的到来正为运用新的信息技术与海量数据揭示、分析、解决城市疑难杂症提供了新的手段。
　　在此背景下，本文以城市空间活力为研究对象，选取上海中心城区为案例，从理论研究及实证分析两个层面对上海城市空间活力的特征及内在机制展开研究。在理论研究中，本文首先对城市空间活力的基础理论进行梳理与总结，明确了城市空间活力的定义与构成要素，确定了城市空间活力外在表征与内在机制的双重内涵。在实证研究中，本文利用城市空间数据、手机信令数据建立了城市空间活力定量研究的基础数据库，运用城市空间活力强度的评价指标与城市空间活力影响评价的指标体系对上海中心城区的城市空间活力进行定量评价，从总体上分析了上海中心城区城市空间活力的基本特征，通过相关性分析及因子聚类分析方法定量研究了城市空间活力强度与空间影响因子的相关性，进而从总体层面上挖掘城市空间活力的内在机制。最后，本文从空间活力时空波动的角度对城市空间活力进行分类，具体探讨了五种主要的城市空间活力类型的特征、内在机制与空间特征模式，并选取上海中心城区内的8个典型案例区进行验证分析。
　　研究认为:人以及人所产生的活动是空间活力的主体，也是城市空间活力的外在表征，物质空间作为人及其活动的物质载体，是影响城市空间活力的内在机制;物质空间对城市空间活力的影响主要源于其区位、功能、交通、规模、形态以及景观六个方面。其中，空间的规模集约性与交通易达性对城市空间活力有敏感的促进性作用，是影响城市空间活力规模强度首要空间特征指标;区位中心性、功能多样性以及形态紧凑性对城市空间活力强度为迟钝的促进性作用，为影响城市空间活力规模强度的重要空间特征指标。上海中心城区城市空间活力在时间维度上存在“活力沉寂—活力凝聚—活力活跃—活力减弱—活力消散”的动态波动五时段，在空间维度上具有空间活力热点集聚于城市中心、空间活力冷点散布于外围、活力强度由内至外圈层式衰减变弱的特征以及空间活力高强度簇群与低强度洼地的分异分布特征;上海中心城区城市空间活力总体上呈“四圈层、一簇环、十二放射、多孔洞、九楔入”的空间分布模式。最后，本文提出城市空间活力的15种基本波动原型，并归纳出上海中心城区的五种主要的空间活力类型:强高峰振荡波动型空间活力、稳高值瞬时波动型空间活力、稳低值瞬时波动型空间活力、恒低值平缓波动型空间活力以及小双峰轻微波动型空间活力，具体解析了每种波动类型的空间活力的基本特征、空间特征模式以及差异化、共性化的空间内在机制。
　　具体而言，全文结构如下:
　　第一章为绪论，阐述了本文的研究背景及意义，对研究对象、研究目标、研究方法进行了基本介绍，同时梳理了本文的研究框架和技术路线。
　　第二章为城市空间活力的理论研究部分，对城市空间活力相关概念及基础理论进行辨析，基于对已有的研究成果的梳理总结，提出了城市空间活力的理论框架，确定了本文城市空间活力的定义与内涵，提出城市空间活力以人群活动为外在表征、以物质空间为内在机制的基础结论。
　　第三章中详细介绍了本文定量研究的数据来源及数据处理方法，基于理论研究结论对城市空间活力与空间影响因子进行筛选，确定了城市空间活力强度的评价指标，建立了城市空间活力影响评价的指标体系，奠定了本文定量研究的方法基础。
　　第四、五、六章为本文的核心的实证研究部分，其中第四章主要对上海中心城区空间活力进行了定量评价并分析其空间活力总体性的时间波动特征、空间分布特征;第五章通过相关性分析及因子聚类分析从总体层面上挖掘城市空间活力的内在机制。第六章对城市空间活力进行分类细化研究，具体探讨五种城市空间活力主要类型的活力特征、影响因子、内在机制及空间特征模式，并选取上海中心城区内的8个典型案例区进行验证分析。
　　第七章为本文的主要结论、创新点及不足之处的小结。
　　总的来说，本文尝试运用手机信令大数据，从人与空间的视角对广义的城市空间活力展开探讨，建立了城市空间活力的量化评价方法，挖掘出影响城市空间活力的空间特征要素并定量剖析其内在机制，对城市规划实践中空间活力的重塑有一定的积极作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究对象与研究目标

1．2．1 研究对象

1．2．2 研究目标

1．3 研究方法与技术路线

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究技术路线

第二章 城市空间活力研究综述与理论框架

2．1．2 城市空间活力

2．1．3 城市空间活力的基础理论

2．2 城市空间活力的研究综述

2．2．1 理论研究：城市空间活力的营造要素

2．2．2 实证研究i城市空间活力的量化评价

2．2．3 新趋势：基于大数据的城市空间及其活力研究

2．2．4 研究评述与小结

2．3 城市空间活力的理论框架

2．3．1 城市空间活力的形成过程

2．3．2 城市空间活力的定义及构成

2．3．3 空间活力的外在表征：人群活动

2．3．4 空间活力的内在机制：空间特征

第三章 城市空间活力及其影响因子的量化方法

3．1 量化研究数据来源及处理

3．1．1 城市空间数据的来源与内容

3．1．2 手机信令数据的特点与内容

3．1．3 信令数据与空间数据的关联

3．2 城市空间活力的量化与评价方法

3．2．1 城市空间活力评价指标的分析与筛选

3．2．2 城市空间活力的评价指标与量化方法

3．3 城市空间活力的影响因子及量化

3．3．1 区位中心性

3．3．2 功能多样性

3．3．3 交通易达性

3．3．4 规模集约性

3．3．5 形态紧凑性

3．3．6 景观优质性

第四章 上海中心城区城市空间活力的量化评价及总体特征

4．1 上海中心城区城市空间活力的总体特征

4．1．1 与上海全城空间活力基本情况的比较

4．1．2 上海中心城区城市空间活力的总体特征

4．2 城市空间活力的时间波动特征分析

4．2．1 城市空间活力的一日波动特征

4．2．2 城市空间活力的五时段波动特征

4．2．3 城市空间活力的三类日波动特征

4．3 城市空间活力的空间分布特征分析

4．3．1 活力强度热点集聚、活力强度冷点分散特征

4．3．2 空间活力强度的四阶圈层式逐缓衰减特征

4．3．3 空间活力的高强度簇群与低强度洼地分布特征

4．3．4 上海中心城区城市空间活力的空间分布模式

第五章 上海中心城区城市空间活力的影响因子及内在机制

5．1 上海中心城区空间活力影响因子的量化分析

5．1．1 区位性影响因子量化分析

5．1．2 功能性影响因子量化分析

5．1．3 交通性影响因子量化分析

5．1．4 规模性影响因子量化分析

5．1．5 形态性影响因子量化分析

5．1．6 景观性影响因子量化分析

5．2 城市空间活力的影响因子及总体内在机制解析

5．2．1 城市空间活力与影响因子的相关性分析

5．2．2 城市空间活力影响因子的分群聚类解析

5．2．3 城市空间活力与空间影响因子的综合分析

第六章 上海中心城区城市空间活力的分类特征及内在机制

6．1 城市空间活力的时空波动类型与特征

6．1．1 基于一日波动曲线的城市空间活力分类

6．1．2 上海中心城区城市空间活力的主要类型

6．2 五种类型城市空间活力的影响因子及机制

6．2．1 强高峰振荡波动型(A型)城市空间活力的内在机制

6．2．2 稳高值瞬时波动型(π型)城市空间活力的内在机制

6．2．3 稳低值瞬时波动型(U型)城市空间活力的内在机制

6．2．4 恒低值平缓波动型(一型)城市空间活力的内在机制

6．2．5 小双峰轻微波动型(M型)城市空间活力的内在机制

6．3 五种类型城市空间活力的空间特征模式

6．3．1 强高峰振荡波动型(A型)城市空间活力的空间特征模式

6．3．2 稳高值瞬时波动型(π型)城市空间活力的空间特征模式

6．3．3 稳低值瞬时波动型(U型)城市空间活力的空间特征模式

6．3．4 恒低值平缓波动型(一型)城市空间活力的空间特征模式

6．3．5 小双峰轻微波动型(M型)城市空间活力的空间特征模式

6．4 五种类型城市空间活力的典型案例区分析

6．4．1 强高峰振荡波动型(A型)城市空间活力的典型案例区分析

6．4．2 稳高值瞬时波动型(π型)城市空间活力的典型案例区分析

6．4．3 稳低值瞬时波动型(U型)城市空间活力的典型案例区分析

6．4．4 恒低值平缓波动型(一型)城市空间活力的典型案例区分析

6．4．5 小双峰轻微波动型(M型)城市空间活力的典型案例区分析

6．5 城市空间活力的内在机制与空间特征模式

6．5．1 城市空间活力差异化的内在机制与空间特征

6．5．2 城市空间活力的共性影响因素及其内在机制

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 主要创新点

7．3 后续工作展望

参考文献

附录

索引

致谢

作者简介