基于手機大數據的職住關系空間尺度問題探討以上海市和深圳市為例

　　摘要：盡管職住平衡被認為是減少通勤時耗和交通擁堵的重要策略，但國內外研究對于職住平衡對通勤的影響有不同的結論。原因之一是已有研究多依賴傳統調查數據，局限于某一空間分析單元進行分析，由于分析尺度不一致，研究結論結果迥異。手機信令數據同時具有大樣本和較高空間精度的優點，可以被聚合到不同尺度的空間分析單元，為厘清職住關系研究中的空間尺度問題提供了新的數據基礎。本研究以上海市和深圳市為例，基于手機信令數據，從職住關系的測度和職住平衡能否緩解通勤問題兩個方面，系統梳理了職住關系分析中的尺度效應。研究發現，職住關系的指標測度會隨著空間分析尺度不同而變化。與小的空間分析單元相比，大的空間分析單元更容易實現較高的職住平衡，單元的就業自足性更高，過剩通勤的比例也更低。同時，職住平衡對通勤距離以及就業自足性的影響會隨著空間分析單元的擴大而增強。因此，建議通過多尺度比較分析選擇合適的空間分析單元，減少尺度效應對于職住關系研究結果的干擾。

　　關鍵詞：職住關系;空間尺度;職住平衡;手機大數據;就業自足性;過剩通勤

　　引言

　　在美國郊區化的背景下，羅伯特·塞韋羅(RobertCervero)指出就業崗位和住房在空間上的不匹配是造成人們遠距離通勤和交通擁堵的主要原因，并提出了“職住平衡”(jobshousingbalance)的概念，即在城市中某一給定的區域內或較短的出行距離和出行時間內，居住人口和就業崗位數量大致相等，使得大部分居民可以就近工作，從而縮短通勤距離，緩解交通擁堵[1]。然而關于職住平衡能否縮短通勤距離，學者對此仍有爭論[2-4]。近年來，隨著國內大城市居民的通勤距離不斷增長，職住分離造成的過度通勤及其對環境、經濟和社會公平的負面影響越來越受關注[5-6]。國內學者借鑒并引入西方的“職住平衡”概念，嘗試從職住匹配視角探討緩解通勤交通擁堵問題的方法[7-9]。

　　研究方法上，國內外對職住關系的研究通常以行政區、街道、交通小區、居委會等不同尺度的分析單元為基礎。然而，不同的空間分析單元導致測度指標受到空間尺度問題的干擾，無法真實反映研究區的職住關系，從而影響相關研究在驗證職住平衡改善通勤這一經典問題時結論的可靠性。比較不同實證研究的結果是困難的，且可能是沒有意義的，因此有必要利用不同尺度的空間分析單元分析職住關系[10]，厘清尺度效應對于職住平衡問題的影響規律，從而在規劃研究和實踐中盡可能減弱尺度效應對于研究結論的干擾。

　　研究數據上，已有研究大多依賴于傳統的交通出行調查數據和普查數據，相比之下，基于手機信令數據可以識別提取出大樣本、詳細的通勤出行數據，且此類數據可被聚合在不同大小的空間單元中進行分析。因此，手機信令數據可為多尺度下比較職住關系的差異，探討空間尺度對職住關系的影響等提供新的數據基礎。本文基于手機信令數據，以上海和深圳為例，梳理和分析近年來對職住關系中空間尺度的相關研究，比較不同尺度下的職住關系指標以及職住平衡對通勤影響的變化規律，總結空間尺度對職住關系研究的影響。

　　1職住關系研究中的尺度問題

　　為測度職住關系，評估職住平衡程度，學者使用了一系列定量化指標，包括通勤距離、職住比(jobs-housingratio)、就業自足性(employmentself-containment)[11]和過剩通勤(excesscommuting)[12]等。從指標的測度尺度來看，大致可以分為三類。

　　(1)個體尺度。該類指標以通勤個體為基本單元，直接反映個體的通勤特征和通勤效率，比如通勤距離、通勤時間等指標。(2)單元尺度。往往以行政區、街道或者交通小區為分析單元，測度該單元的職住平衡程度，如職住比和就業自足性等指標[11]。(3)城市尺度。測度一個城市的整體職住關系，以反映不同城市的通勤狀況。漢密爾頓(Hamilton)于1982年提出“過剩通勤”的概念[12]，即從城市尺度測度通勤效率。在規劃研究和實踐中，需要根據具體使用場景，合理選擇面向不同尺度的測度指標。即使是同一測度指標，使用不同的空間分析單元也會對最后的測度結果產生影響，這可能是導致相關文獻中關于指標測度結果以及不同尺度職住平衡對通勤的影響等討論存在爭議的原因。

　　1.1不同尺度職住關系指標測度的爭議

　　從職住平衡的測度來看，理論上當一個區域的職住比為1，就認為該區域實現了職住平衡，且越大的空間分析單元，越容易實現職住平衡[13]。已有研究從行政區、街道或者居委會、交通小區、不同半徑的緩沖區等尺度各異的空間分析單元來測度職住平衡，提出了不同的職住平衡標準[14-16]。在測度過剩通勤的研究中，不同學者也使用了行政區、交通小區等大小不一的基本空間分析單元[17-18]�；艏{和默里(Horner&Murray)指出空間尺度對過剩通勤的測度有很大影響，基于不同基本統計單元得到的過剩通勤差距可能很大，建議使用個體出行的數據進一步探討過剩通勤隨空間尺度的變化情況[19]。

　　1.2不同尺度職住平衡對通勤影響的爭議

　　關于職住平衡能否改善真實的通勤情況并提高地區的就業自足性，學者從不同目的和需求出發，選擇了不同的尺度進行研究分析，但實證研究結果仍存爭議。有些學者認為好的職住比可以改善地區的就業自足性，減少長距離通勤。例如：塞韋羅比較了美國40多個城市郊區就業中心的職工通勤距離，發現職住失衡就業中心職工的通勤距離明顯更長[1];孫斌棟等以上海外環內的街道單元為研究對象，驗證了各街道緩沖區的職住平衡程度與通勤時耗的相關性，并指出職住比在1.05~1.2左右時，職工的通勤時耗最短[20]。然而，有些學者以人口普查單元、城市等為基本分析單元時，發現在控制人群的社會經濟屬性后，職住平衡對縮短通勤距離的效果甚微[3-4]，空間上的職住關系匹配并不是縮短出行距離和時間的充分條件[13]。

　　例如：朱利亞諾(Giuliano)基于城市分區(subarea)尺度的研究指出，職住平衡和就業可達性對通勤影響不大，其他因素更重要[2]，如沿交通走廊的土地混合使用可以有效減少通勤時間[21]。在探討職住平衡與通勤關系的上述研究中，使用的空間分析單元包括交通小區、人口普查單元、城市分區等多種尺度，而分析單元尺度的不一致可能是導致各研究結論不同的原因之一，因此有必要對職住關系中的空間尺度問題進行深入探討。

　　2空間尺度問題研究與新數據源的應用

　　2.1職住關系中空間尺度問題的相關研究

　　職住關系中的空間尺度問題，最早由西方學者斯莫爾(Small)于1992年提出[22]，隨后霍納通過比較不同劃分單元的過剩通勤的變化，驗證了尺度效應的影響[19]。在此基礎上，涅杰爾斯基等(Niedzielskietal.)系統比較了最小通勤、最大通勤、過剩通勤等一系列的指標在不同單元尺度下的變化，發現空間分析單元的尺度越大，單元的職住平衡程度會越高，過剩通勤比例越低[23]。但這并不能代表真實的職住平衡水平，基于較大尺度的研究結論可能在小尺度的研究中并不可靠[13]，尤其是基于聚合數據測度城市的職住關系時，測度結果往往與分析單元的尺度密切相關。如果分析單元發生改變，單元內和單元間的通勤比例也將有所不同，從而影響研究結論的可靠性。

　　關于空間尺度的選擇對職住關系的影響，已有文獻多采用精度有限、聚合到某一行政單元的傳統調查數據進行分析，因而可能普遍受到尺度效應的制約。要緩解該效應，就必須要從多個尺度來驗證結果的一致性或者使用個體尺度的數據進行分析。大樣本量和高空間精度的手機大數據為不同尺度空間分析單元的研究提供了新的數據源。

　　2.2手機信令數據為多尺度空間分析提供數據基礎

　　職住關系研究常用的入戶調查或街頭調查數據，更新頻率較低，樣本量有限;相比之下，手機信令數據樣本量更大，空間分辨率更高，可顯示個體通勤出行特征[24]。統計不同尺度空間分析單元的手機信令個體數據并聚合，可為系統地分析研究尺度對職住關系的影響提供數據基礎。 利用手機信令數據，學者展開了多視角、多尺度的職住關系研究。宏觀尺度上，有學者從人流視角研究跨城的都市圈輻射范圍[25]，有研究分析城市整體的職住空間特征和通勤距離[26]，還有研究基于通勤聯系劃分城市中心區的通勤范圍[27]。中觀尺度上，有研究探討典型就業區的通勤特征與通勤模式[28]，還有研究評估郊區新城的職住平衡水平[29]。

　　另外，還有學者基于微觀單元構建模型，探討職住平衡、建成環境等對通勤距離、通勤時間的影響[30-31]。職住關系研究已經成為手機信令數據在規劃分析實踐中應用最廣泛的領域之一。根據不同的研究目的，從個體、行政單元、控制性詳細規劃單元，到典型就業中心、郊區新城，多種尺度的空間分析單元被應用于研究中，手機信令數據為多尺度研究提供了更多可能。因此，結合手機信令數據探討職住關系中尺度問題的研究開始出現。郭亮等利用手機信令數據，從行政區、街道及交通小區三個尺度研究了武漢市職住空間分布，并從不同尺度揭示了城市空間結構與通勤特征的關系[32];潘海嘯和王紫瞻測度了不同半徑緩沖區通勤距離與職住比的差異，指出隨著尺度的擴大，通勤距離與職住比的內部差異逐漸縮小[33]。

　　宋小冬等指出傳統的單元平衡法存在單元尺度和邊界隔離問題，建議基于密度估計函數的職住零一指數指標來緩解以上問題[34]。晏龍旭等則嘗試對不同尺度空間分析單元的職住比和通勤時耗分布曲線進行聚類，再基于聚類結果分析兩者的相關關系，從而減少尺度效應的影響[35]。但系統梳理尺度選擇對于職住關系測度指標以及職住平衡對通勤影響的研究仍較為缺乏。

　　3兩個城市的實證研究

　　本文將從以下兩個方面來梳理職住關系中的尺度效應。一是從尺度效應對職住關系測度的影響方面，總結職住關系指標在不同尺度下的變化規律;二是探討隨著空間分析單元的變化，職住平衡對通勤的影響是否也隨之變化。

　　3.1研究區介紹

　　上海和深圳兩個大都市都經歷了職住空間的擴張與重構，面臨著通勤交通量急劇增加帶來的交通擁堵問題[36]。本文分別于兩城市選擇各自研究區。上海的研究區為上海市的整個市域范圍，包括中心城區和郊區的16個行政區，面積為6340.5km2。深圳的研究區為該市南部的集中建成區，由于深圳的東南地區多為休閑娛樂用地或為禁止開發區，故研究范圍不包括其東南地區。研究區面積約1129.11km2，包括中心城區的南山區、福田區、羅湖區，和郊區的寶安區、龍崗區。

　　3.2基于手機信令數據的職住對識別與指標的計算

　　3.2.1手機信令數據概況及職住對識別

　　筆者收集了2012年深圳市和2011年上海市手機服務商用戶占比最高的中國移動手機信令數據，以此對用戶的職住地進行識別。首先采用“活動地點—活動開始時間—活動持續時間”數據模型[37]對數據進行預處理，獲取居民的行動軌跡;再根據行動軌跡，提取夜間睡眠時段和白天工作時段，將滿足最小停留時間閾值的、當日停留時間最長的位置點，作為居民的當日居住地和當日工作地[34,37-38];最后按統計單元匯總居住人口數與就業人口數，與相應普查數據對照，均呈高度線性相關，說明手機信令數據識別的結果基本可靠[34,37-38]。將識別得到的職住地聚合到不同尺度的空間分析單元，從多個尺度對職住關系進行測度。

　　3.3測度指標的尺度效應

　　3.3.1職住比和就業自足性的尺度效應

　　首先以上海市為實例，基于手機信令數據，比較居委會、街道和行政區三種空間單元的職住比空間分布。本研究將職住比在0.75~1.5區間內的單元視為基本實現職住平衡的空間，重點關注職住嚴重失衡的單元。隨著空間單元的擴大，職住基本平衡的空間范圍也在不斷擴大，職住比的極大值和極小值也都逐漸向均值靠近，標準差和均值同步下降。

　　越大的空間分析單元，職住比越趨于平衡，單元間的差異也越小。從街道尺度來看，相比于中心城區的部分地區(1.50<職住比<4.50)，典型的產業園區如張江高科技產業園區、漕河涇技術開發區等(4.50<職住比<13.05)存在更嚴重的職住失衡。從行政區尺度來看，上海中心城區黃浦、靜安、盧灣①三區的職明顯大于住(1.50<職住比<3.04)。

　　為避免空間分析單元尺度不一產生的問題，本研究采用2km的柵格單元，對深圳和上海兩市的就業自足性進行比較。排除尺度效應帶來的影響后可以發現，在2km柵格的單元尺度下，上海的就業自足性水平整體低于深圳，而深圳郊區的自足性整體優于其中心城區。這是由于深圳的郊區集中了許多大型工廠和高比例的第二產業[36]，工作在其中的藍領群體多選擇居住在工廠的職工宿舍或者租住在工廠周邊的城中村，因而就業自足性很高。相比之下，2011年上海的就業崗位仍多集中于中心城區，郊區的工業園區和新城發展尚未達到一定規模，因而郊區的自足性較低�？梢�，利用統一的柵格單元對自足性測度，能夠在一定程度上緩解傳統的行政區分析單元帶來的尺度問題。

　　在針對中國城市的研究中，通常采用街道、行政區劃、交通小區測度職住平衡的空間尺度。隨著尺度的擴大，職住比和就業自足性的極值逐漸向均值靠攏，數據間的差異被平滑，在微觀尺度上更容易發現的局部職住失配，在較大尺度上被掩蓋而難以發現。同時，隨著分析單元從較小的單元如街道拓展到較大的單元如行政區，職住平衡水平也會上升。因此，在對職住關系進行測度時，需要選擇合適的空間尺度和空間分析單元。

　　3.3.2過剩通勤的尺度效應

　　從過剩通勤的定義來看，它反映了最小通勤和實際通勤間的差距。當使用更大的空間單元進行分析時，區內通勤比例上升，跨區出行的可選擇性降低，從而使得最小通勤越來越接近于實際通勤。因此當研究區范圍內的空間單元數趨向于1時，也就是基本空間分析單元的尺度不斷擴大，直到所選空間分析單元為整個區域時，過剩通勤比例將逐漸減小最后到達0。

　　4結論與建議

　　相比于傳統調查數據的樣本量有限、更新頻率低等局限，手機大數據具有大樣本量、空間精度高等優點。利用手機信令數據可識別獲取居民的通勤行程，而且這些精確到基站服務范圍的行程數據可被聚合到不同尺度的空間分析單元，為我們探討職住關系中的尺度問題提供數據基礎。本研究以深圳市和上海市為實例，利用手機信令數據，系統梳理了尺度效應對于職住測度指標的穩定性以及對職住平衡與通勤兩者的相關關系的影響。研究結果表明，它們均受到尺度效應的影響。

　　(1)職住平衡的指標測度隨著空間分析尺度不同而變化。大的空間分析單元比小單元更容易實現較高的職住平衡，就業自足性更高，過剩通勤比例也更低。這一定程度上解釋了已有文獻中關于職住比、就業自足性以及過剩通勤的合理取值的爭論。

　　(2)職住平衡對通勤的影響會隨著空間分析單元的變化而不同。隨著空間分析單元的擴大，職住比與就業自足性的相關性以及職住比和通勤距離的相關關系都顯著加強。也就是說，職住平衡政策的有效性在各個尺度上存在差異，若把某空間尺度的分析結果應用于另一空間尺度上，很可能會產生一個有偏差的結果。因此在測度職住關系以及通過職住平衡減少通勤時，必須考慮尺度效應帶來的影響。

　　(3)深圳和上�？臻g結構的不同導致職住

　　空間特征上的差異，進而導致職住平衡策略適宜尺度的不同。在深圳，2km可能是分析就業自足性的合適尺度，因為根據深圳出行調查數據，在2km出行距離以內的職工更可能采用非機動化的出行方式;而對于上海，2km柵格尺度的就業自足性相對較低。不同城市在空間結構組織、配套交通基礎設施以及居民出行行為偏好等方面可能存在較大差異。即使是相同大小的柵格單元，在應用于兩個城市的比較時，也需要考慮單元尺度的選擇對兩個城市是否同時適用，能否真實反映出職住平衡的現狀。

　　應該明確居住和就業用地在合適尺度上的布局和協調，以促進住房與就業在空間上的匹配，實現城市空間結構的優化。當職住平衡作為緩解城市交通問題的公共政策被運用時，高精度大數據的廣泛應用為緩解尺度效應帶來的影響提供了契機。在規劃研究和實踐中，為盡量減少尺度效應對于職住關系研究結果的干擾，本文提出以下幾點建議：

　　(1)合理收集并使用個體尺度的精確數據，如問卷調查數據以及具有屬性標簽的位置大數據，以規避尺度效應對研究結果的影響;(2)多尺度驗證對比職住關系研究的結論，從不同尺度揭示城市空間結構與通勤行為之間的關系;(3)盡可能在多尺度空間單元中計算測度指標的變化規律，從而發現尺度效應影響最小的分析單元，同時還需要綜合考慮個體的行為特點以及政策實施效率和目的，以劃定合理的空間分析單元。

　　參考文獻

　　[1]CERVEROR.Thejobs-housingbalanceandregionalmobility[J].JournaloftheAmericanPlanningAssociation,1989,55(2):136-150.

　　[2]GIULIANOG,SMALLK.Isthejourneytoworkexplainedbyurbanstructure?[J].Urbanstudies,1993,30(9):1485-1500.

　　[3]SHENQ.Spatialandsocialdimensionsofcommuting[J].JournaloftheAmericanPlanningAssociation,2000,66(1):68-82.

　　[4]EWINGR.Beyonddensity,modechoice,andsingle-purposetrips[J].Transportationquarterly,1995,49(4):15-24.

　　[5]沈忱,張純,夏海山,等.

　　作者：周新剛孫晨晨鈕心毅

轉載請注明來自發表學術論文網：http://www.cnzjbx.cn/dzlw/28705.html