基于行為論的城市活動空間行為研究基于GPS數(shù)據(jù)的北京市郊區(qū)巨型社區(qū)居民日?；顒涌臻g

基于行為論的城市活動空間行為研究基于GPS數(shù)據(jù)的北京市郊區(qū)巨型社區(qū)居民日?；顒涌臻g

1活動空間測度方法郊區(qū)和郊區(qū)化是城市地理研究的中心主題。在郊區(qū)人口增加、用地擴張、蔓延式開發(fā)的大背景下,城市地理學領(lǐng)域涌現(xiàn)出了大量通過人口、居住、工業(yè)、商業(yè)、辦工業(yè)等要素的流向和分布趨勢進行的郊區(qū)與郊區(qū)化研究。也有部分學者從微觀視角出發(fā)關(guān)注居民行為,如研究居民的遷居與購物行為透視居住郊區(qū)化及商業(yè)郊區(qū)化的過程與機制,通過通勤行為探討郊區(qū)化背景下的職住關(guān)系。對于居民而言,遷入郊區(qū)后的理想狀態(tài)是在郊區(qū)維持日常生活,即從居住郊區(qū)化逐漸走向日常生活的郊區(qū)化,因此從居民日常行為的視角研究郊區(qū)居民對于城市空間的適應和反作用具有重要意義,而國內(nèi)的此類研究目前仍較為薄弱。目前,中國正處于快速郊區(qū)化過程中,居住郊區(qū)化的特點較為突出,尤其是北京、上海、廣州、沈陽等特大城市。在快速郊區(qū)化的過程中,北京市興建了大規(guī)模的郊區(qū)經(jīng)濟適用房居住區(qū)和郊區(qū)新城,形成了特有的郊區(qū)居住和日常生活空間。但由于這些郊區(qū)巨型社區(qū)周邊配套設(shè)施和就業(yè)崗位的不足,造成了社區(qū)居民的長距離通勤,激化了北京市交通擁堵、職住空間錯位等城市問題,也降低了居民的生活質(zhì)量。對于這些問題的研究與解決,首先需要了解郊區(qū)居民對于城市空間的利用情況。伴隨著人文地理學中的行為轉(zhuǎn)向,時空間行為已成為透視城市空間的重要視角。行為論方法中的活動空間作為城市社會空間研究的重要測度,受到國內(nèi)外學者的關(guān)注,廣泛應用于城市社會分異、社會公平、個人生活質(zhì)量、可達性等研究中。傳統(tǒng)的活動空間測度主要基于活動日志、出行日志等問卷數(shù)據(jù),常見的方法包括標準置信橢圓法、多邊形法、密度插值法、基于路網(wǎng)的最短路徑分析法等。這些方法由于受到問卷數(shù)據(jù)活動點相對有限的限制,往往需要較長調(diào)查期限的數(shù)據(jù),用以測度居民的日常活動空間。并且,由于無法獲取居民具體的出行路線,傳統(tǒng)方法對于活動空間的測度側(cè)重停留時間較久的活動地點,忽略了居民出行穿過的區(qū)域,而這些區(qū)域可能對居民的日常活動產(chǎn)生重要影響。隨著移動定位技術(shù)的不斷發(fā)展與廣泛應用,基于GPS、手機等定位技術(shù)的移動數(shù)據(jù)已被廣泛應用于居民日?；顒优c出行行為的研究中,為居民活動空間的測度提供了新的契機,使個體活動空間的測度更易實現(xiàn),也更加精確。目前,國內(nèi)已有活動空間研究往往基于傳統(tǒng)問卷調(diào)查數(shù)據(jù)利用密度插值法從匯總的角度進行分析,忽略了居民的個體差異性,只能對活動空間的特征進行粗淺的描述,無法深入挖掘居民活動空間的影響機制。本研究基于GPS與活動日志相結(jié)合的居民一周活動與出行數(shù)據(jù),利用標準置信橢圓法生成樣本個體的一日活動空間;在個案分析的基礎(chǔ)上,利用GIS空間分析研究居民工作日和休息日的日?；顒涌臻g及其對北京城區(qū)以及調(diào)查案例居住區(qū)附近空間的利用情況,從非匯總角度對郊區(qū)居民的活動空間進行測度和分析。并在居民工作日和休息日活動空間特征分析的基礎(chǔ)上,研究居民活動利用情況的影響因素,從而透視中國大城市郊區(qū)化存在的問題,為相關(guān)政策的制定提供依據(jù)。2數(shù)據(jù)與研究方法2.1基于gps的出行信息調(diào)查數(shù)據(jù)來源于2010年7月北京大學時空間行為研究小組于北京市進行的基于GPS的居民活動與出行調(diào)查。調(diào)查選取天通苑和亦莊兩個郊區(qū)巨型社區(qū)為案例,通過居委會及亦莊內(nèi)的企業(yè)對兩個社區(qū)各選取50個樣本,給每個被調(diào)查者發(fā)放GPS設(shè)備并要求他們定時上網(wǎng)根據(jù)GPS軌跡填寫活動與出行信息。每個樣本的調(diào)查時間為一周,調(diào)查內(nèi)容包括居民的社會經(jīng)濟屬性、居民一周的活動日志及GPS軌跡。2.2最短路徑分析法傳統(tǒng)的活動空間測度方法一般基于活動日志等問卷數(shù)據(jù),在了解居民一段時期內(nèi)活動情況的基礎(chǔ)上劃定居民日?；顒拥目臻g范圍,常見的刻畫方法包括橢圓法、多邊形法、密度插值法、基于路網(wǎng)的最短路徑分析法等。其中橢圓法應用最為廣泛,具有多種生成方法,如涵蓋一定置信度活動點的標準置信橢圓,以家和工作地為焦點涵蓋所有活動點的橢圓等;多邊形法一般利用涵蓋所有活動點的最小凸多邊形刻畫活動空間;密度插值法在已有活動點的基礎(chǔ)上進行空間插值,側(cè)重表達活動在空間中的分布特征;基于路網(wǎng)的最短路徑分析法基于已知的活動點進行網(wǎng)絡(luò)分析,推斷可能的出行路線,從而對出行路線進行緩沖分析刻畫活動空間。相對于傳統(tǒng)的問卷數(shù)據(jù),利用GPS數(shù)據(jù)測度居民的活動空間具有明顯優(yōu)勢。(1)GPS數(shù)據(jù)具有較高的時空精度,能夠更加精確的測度活動空間;(2)GPS數(shù)據(jù)能夠反映居民的出行路徑,刻畫的活動空間更加貼近實際情況,并且通過GPS定位點的多少能夠反映時間要素的影響;(3)GPS定位點較多,從技術(shù)角度上更利于實現(xiàn)活動空間的生成;(4)GPS與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合可進行較長階段的數(shù)據(jù)獲取,利于進行不同天之間活動空間的差異性研究。結(jié)合本研究的研究問題和數(shù)據(jù)特征進行活動空間測度方法的確定,需要刻畫出個體活動的空間范圍,以便利用模型進行影響因素的分析。密度插值法側(cè)重對活動分布特征的表達,而不強調(diào)具體的活動空間范圍;利用GPS數(shù)據(jù)可省去最短路徑分析法的網(wǎng)絡(luò)分析部分,僅需要構(gòu)建緩沖區(qū)進行分析,但緩沖區(qū)半徑的確定具有較強的主觀性,因此排除以上兩種方法。多邊形法僅強調(diào)幾個頂點內(nèi)的活動范圍,而離實際活動點距離很近的空間也可能由于在外側(cè)而被排除,因此選擇橢圓法對活動空間進行刻畫?？紤]到本研究GPS數(shù)據(jù)的特征及噪聲情況,選擇置信度為95%的標準置信橢圓進行個體活動空間的刻畫,對于樣本一天的GPS軌跡,利用ArcGIS中的DirectionalDistribution(StandardDeviationalEllipse)模塊,生成95%置信度的標準置信橢圓。該橢圓能夠涵蓋95%的GPS軌跡點,在反應居民活動情況的同時,能排除GPS軌跡中異常噪聲點的影響,也降低了處理噪聲數(shù)據(jù)的工作量。2.3居民日活動空間本研究對個體一日活動空間進行疊置分析,以不同日活動空間的并集來刻畫個體的日常活動空間。鑒于在工作日和休息日,居民的活動空間可能存在較大差異,分別對工作日的5天和休息日的兩天活動空間進行疊置分析,得到居民工作日的活動空間和休息日的活動空間。為了考察樣本對北京城區(qū)空間以及案例社區(qū)附近空間的利用情況,還進行了居民活動空間與城區(qū)空間和案例居住區(qū)空間的疊置分析。以四環(huán)內(nèi)的空間代表北京城區(qū)空間(1),為了便于進行天通苑和亦莊的比較,對天通苑和亦莊的空間范圍進行了標準化?？紤]天通苑與亦莊的社區(qū)空間范圍以及居民的可達范圍,分別以天通苑和亦莊的核心區(qū)為圓心,做半徑為3km的圓,來代表天通苑和亦莊社區(qū)附近的空間范圍(2)(圖1)。利用樣本活動空間與城區(qū)空間、案例居住區(qū)附近空間交集的面積及其在樣本活動空間中所占比例來衡量居民對于空間的利用。3居民活動的空間特征3.1日民間活動空間選擇居住在天通苑的樣本T07作為案例介紹個體活動空間刻畫以及空間分析的全過程(3)。根據(jù)樣本被調(diào)查期間一周的活動軌跡及活動空間(圖2a-g),樣本工作日的活動情況較為簡單和固定,在空間上的移動基本遵循家—工作地—家的規(guī)律,盡管每天通勤可能選擇不同的交通方式和出行路線,但活動空間變化不大(4)。樣本周六和周日分別有一次外出購物活動,其休息日的活動空間與工作日有較大差異。對每天的活動空間疊加后得到工作日和休息日的活動空間(5)(圖2h,圖2i)。將樣本工作日和休息日的活動空間分別與前文定義的城區(qū)空間和居住區(qū)空間進行疊置分析,得到樣本工作日和休息日活動空間在城區(qū)內(nèi)和居住區(qū)內(nèi)的范圍(6)(圖3)。3.2兩組居民的活動空間對所有樣本工作日和休息日的活動空間范圍進行統(tǒng)計(表1),樣本總體工作日活動空間范圍的均值約為574km2,由于部分居民的活動空間較大,最大值高達4676km2,活動空間的中位數(shù)小于平均值,約為354km2,最小值為22km2。休息日活動空間的均值約為320km2,最大和最小值分別為6282km2和0km2。在工作日中,幾乎所有居民都需要上班,平均活動空間較大。而在休息日,居民的活動較少受到工作地點的制約,大多數(shù)居民選擇在離家相對較近的空間進行活動,平均活動空間小于工作日,甚至有活動空間為0,即周末兩天均未出門的情況出現(xiàn);但也有一部分居民選擇到離家較遠的地方進行購物、休閑等活動,因此休息日不同居民之間活動空間的差異更大。對比天通苑與亦莊兩個社區(qū)居民的活動空間,已有研究發(fā)現(xiàn)亦莊居民的平均職住距離以及私家車擁有率均大于天通苑,因此在工作日亦莊居民的活動空間明顯大于天通苑居民;而在休息日,兩個社區(qū)居民活動空間的大小差異不大。3.3活動空間的分布對所有樣本活動空間與城區(qū)空間疊置分析的結(jié)果進行統(tǒng)計,對樣本活動空間在城區(qū)內(nèi)的范圍以及城區(qū)內(nèi)活動空間的比例進行表達(7)(圖4(8),圖5)。居民活動空間在四環(huán)內(nèi)的面積基本上與其活動空間正向相關(guān)。在工作日,樣本居民較為依賴城區(qū)空間,當居民的活動空間范圍超過一定數(shù)量時,其必然會涵蓋部分城區(qū)空間,也有部分居民的活動空間涵蓋了全部城區(qū)空間。而在休息日,居民對城區(qū)空間的依賴性有所下降,有相當數(shù)量居民無需利用城區(qū)空間。樣本四環(huán)內(nèi)活動空間占活動空間的比例基本分布于0%~60%的范圍內(nèi),休息日部分居住在城區(qū)而在亦莊就業(yè)的居民四環(huán)內(nèi)活動空間的比例為100%。工作日,樣本的四環(huán)內(nèi)活動空間比例在0%~60%的范圍內(nèi)呈正態(tài)分布,而在休息日,樣本中60%的天通苑居民和40%的亦莊居民的活動空間與城區(qū)空間無交集。亦莊居民的四環(huán)內(nèi)活動空間比例大于天通苑居民。3.4居住區(qū)及其周邊空間對所有樣本活動空間與案例社區(qū)空間疊置分析的結(jié)果進行統(tǒng)計,對樣本活動空間在案例內(nèi)的以及城區(qū)內(nèi)活動空間的比例進行表達(圖6,圖7)。由于家是居民活動中最重要的結(jié)點,居民均會在一定程度上對居住區(qū)及其附近空間進行利用。根據(jù)本研究樣本情況,當居民的活動空間較小時,案例社區(qū)內(nèi)活動空間的基本上與其活動空間正向相關(guān)。而當居民的活動空間超過一定數(shù)量時,其傾向于涵蓋全部的社區(qū)內(nèi)空間(9)。樣本案例社區(qū)內(nèi)活動空間的比例工作日與休息日差異較大。工作日案例社區(qū)內(nèi)活動空間比例基本分布于0%~30%之間,而休息日社區(qū)空間的重要性更加凸顯,約60%樣本居民的社區(qū)內(nèi)活動空間比例在0%~30%之間,且天通苑和亦莊均有20%的居民休息日的活動空間完全在社區(qū)內(nèi)。兩者的差異不大,但天通苑案例社區(qū)內(nèi)活動空間的比例略大于亦莊。4影響住宅空間使用的因素4.1居民的工作地、社區(qū)的特征對空間利用的影響本研究以工作日樣本的活動空間在城區(qū)內(nèi)的比例為因變量,探討工作日居民對城區(qū)空間利用情況的影響因素。根據(jù)前人研究結(jié)果,兩個案例社區(qū)的居民以向城區(qū)通勤為主,且根據(jù)前文分析,在工作日,居民較為依賴城區(qū)空間,因此假設(shè)為居民在工作日的活動空間較多的受到工作地的制約。研究選取多元回歸模型,在控制居民社會經(jīng)濟屬性的同時,重點考察居住于案例社區(qū)樣本的就業(yè)地空間特征以及就業(yè)于案例社區(qū)樣本的居住地空間特征對其空間利用的影響。模型結(jié)構(gòu)如下工作日居民在四環(huán)內(nèi)活動空間的比例=F(性別、婚姻狀況、戶口、收入、年齡等個人與家庭社會經(jīng)濟屬性,就業(yè)空間屬性,社區(qū))對于居民的工作地與部分樣本居住地的空間屬性,按照北京的環(huán)路將其分為二環(huán)以內(nèi)、二環(huán)至三環(huán)、三環(huán)至四環(huán)、四環(huán)至五環(huán)以及五環(huán)以外共5類,這基本符合北京市的城市空間情況。同時,根據(jù)前文分析,天通苑與亦莊兩個案例社區(qū)在空間區(qū)位、社區(qū)職能、交通狀況等方面存在較大差異,兩個社區(qū)的樣本對城區(qū)空間的利用可能存在一定的差異,為控制這種由于社區(qū)差異帶來的影響,將社區(qū)變量引入模型作為控制變量(表2)。4.2家庭社會經(jīng)濟屬性對居民依賴城區(qū)空間的影響本文采用自變量分步納入模型的方式對居民活動空間在城區(qū)內(nèi)的比例進行多元線性回歸擬合,模型1只考慮個人和家庭社會經(jīng)濟屬性以及社區(qū)的影響,模型2加入就業(yè)地空間屬性,考察其對行為決策影響的穩(wěn)定性(表3)。(2)居民的個體社會經(jīng)濟屬性也對居民對城區(qū)空間的利用情況產(chǎn)生了顯著影響。其中,女性比男性更加依賴城區(qū)空間,未婚比已婚居民更加依賴城區(qū)空間。女性由于在家庭中需要承擔更多的家庭責任,其中的一些活動需要在設(shè)施較為完善的城區(qū)空間進行,且對于女性而言,城區(qū)內(nèi)的購物及娛樂設(shè)施更具有吸引力,因此更加依賴城區(qū)空間。而未婚的居民則由于受到較少家庭責任的限制,下班后可以在城區(qū)空間內(nèi)做更長時間的停留,因此更加依賴城區(qū)空間。收入對于居民工作日城區(qū)空間利用的影響呈“U”形,即相對于中等收入居民,低收入和高收入居民均更加依賴城區(qū)空間。(3)在考慮了城市空間的影響后,部分家庭社會經(jīng)濟屬性對于居民對城區(qū)空間的利用情況的影響變得顯著。家庭中有60歲以上老人的居民更加依賴城市空間,可能是由于他們能夠擺脫一定的家庭責任,可在城區(qū)進行較長時間的停留。有小汽車的居民對城區(qū)空間的依賴相對較弱,他們出行的機動性較強,空間利用的自由度較高,活動空間往往較大,很多活動往往無需到城區(qū)空間中進行。(4)社區(qū)變量作為控制變量,其對居民的空間利用也存在一定影響,天通苑居民對于城區(qū)空間的依賴性相對較弱,與前文分析結(jié)論一致。5活動空間的疊加設(shè)定本研究基于GPS與活動日志相結(jié)合的居民一周活動與出行數(shù)據(jù),結(jié)合個案分析、GIS空間分析和定量分析的方法,在基于標準置信橢圓法對個體活動空間進行刻畫的基礎(chǔ)上,研究居民日?；顒涌臻g的基本特征及其對城區(qū)空間和案例社區(qū)空間的利用情況,并利用多元線性回歸模型分析了工作日居民對城區(qū)空間利用的影響因素。通過對GPS數(shù)據(jù)的特征以及活動空間測度方法的分析發(fā)現(xiàn),利用GPS數(shù)據(jù)刻畫并測度居民的活動空間相對于傳統(tǒng)的問卷數(shù)據(jù)具有明顯優(yōu)勢,能夠刻畫出時空精度更高、更加符合實際情況的個體活動空間,能夠兼顧居民在活動與出行時所處的空間,并在一定程度上反應時間要素的影響,從技術(shù)角度也更易于實現(xiàn)。相對于活動空間刻畫的其他方法,本研究選取的標準置信橢圓法能夠較為客觀的反應樣本的個體活動空間,并能在操作時排除GPS軌跡中異常噪聲點的影響,減少數(shù)據(jù)預處理的工作量。本文所選取的數(shù)據(jù)與方法也存在值得討論的問題,首先,標準置信橢圓法刻畫出的活動空間覆蓋范圍相對較大,北京市環(huán)形放射狀的快速路網(wǎng)也會對其產(chǎn)生一定的影響,造成其中可能涵蓋了居民不會經(jīng)過的范圍。其次,先以一日為單位對個體的活動空間進行刻畫,再對多日的活動空間通過疊加進行匯總,不同的時間尺度與匯總方法會對活動空間的刻畫產(chǎn)生影響。最后,在分析居民對城區(qū)空間和社區(qū)空間利用中,為了對天通苑和亦莊社區(qū)居民的空間利用情況進行對比,以社區(qū)核心區(qū)附近3公里的范圍對社區(qū)空間進行了衡量,而未結(jié)合社區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)情況進行空間范圍的劃定。以上問題在未來的研究中應結(jié)合研究需要進行進一步探討。通過對兩個案例社區(qū)樣本活動空間特征及影響因素的分析發(fā)現(xiàn):(1)居民的個體活動空間在工作日和休息日有較大的差異,在工作日,由于很多案例社區(qū)的居民需要向城區(qū)方向進行通勤,活動空間相對較大,并且較為依賴城區(qū)空間,存在下班后仍在城區(qū)空間進行購物、休閑等活動的情況;而在休息日,居民空間利用的個體差異性較大,但總體上更加依賴社區(qū)及其附近空間。(2)兩個案例社區(qū)居民的活動空間在工作日存在明顯差異,休息日的差異相對較小;其中亦莊居民的活動空間相對較大,無論在工作日或休息日都更加依賴城區(qū)空間。(3)工作日居民對于城區(qū)空間的利用受到個體和家庭社會經(jīng)濟屬性、就業(yè)地空間屬性的影響,其中居住于案例社區(qū)的居民就業(yè)地越接近市中心,其對于城區(qū)空間的依賴性越大,女性、未婚居民、低收入和高收入居民、家中有老人的居民、無小汽車的居民更加依賴城區(qū)空間。郊區(qū)社區(qū)的主要職能在于分散市中心人口、就業(yè)、交通等壓力,因此需要降低郊區(qū)居民對城市空間的依賴性,實現(xiàn)其生活空間的郊區(qū)化。郊區(qū)社區(qū)居民對城區(qū)空間的依賴除了受到其自身社會經(jīng)濟屬性的影響外,還受到就業(yè)地空間位置和社區(qū)