如何運用手機信令大數據輔助城市規劃決策

一 大數據在都市區規劃中的運用

1、什么是手機信令數據

手機數據一般可以分為兩種類型：一種是手機通話數據（Mobile CDR Data），即通過手機用戶之間的通話頻率和時長來反映城市之間的信息聯系強度；另一種則是手機信令數據（Mobile Signal Data），即通過手機用戶在基站之間的信息交換來確定用戶的空間位置，能相對準確的記錄人流的時空軌跡。相比而言后者對于規劃研究的意義更大。

2、手機信令數據的特點與優勢

手機用戶只要發生開關機、通話、短信、位置更新和切換基站行為都會記錄下信令數據。手機信令數據具有以下特點：一是大樣本、覆蓋范圍廣、用戶持有率高，能更好反映人流行為的時空規律；二是匿名數據，安全性好，沒有任何個人屬性信息，不涉及個人隱私；三是非自愿數據，用戶被動提供信息無法干預調查結果；四是具有動態實時性和連續性，能準確反映在連續時間區段內，不同時間點手機用戶所在的空間位置，為定量描述區域內人群流動軌跡提供了可能。

3、手機數據研究進展

近年來，手機數據在城市規劃領域的研究主要在區域和中心城區兩個層面。在區域層面，Krings等（2007）利用比利時移動電話運營商提供的2 500萬個用戶的通信信息，通過手機賬單地址對應的郵政編碼表征通話地理位置，再通過兩地用戶通話信息量構建通話強度模型，模擬區域城市間的網絡關聯強度。Becker等（2011）依據手機數據，分析了對紐約、洛杉磯、舊金山三大都市區通勤范圍。

在中心城區層面，鈕心毅等（2014）利用中國移動2G用戶的手機信令數據，通過夜間居住地和日間工作地的識別，開展了對上海市通勤圈、公共中心體系和功能區的識別研究。王德等（2015）利用中國移動2G用戶的手機信令數據， 以上海市南京東路、五角場和鞍山路三個不同等級的商業中心為例研究不同等級商業中心的消費者空間分布特征。

二 南昌大都市區研究背景與技術路線

1、南昌大都市區研究背景和研究范圍

2012年江西省提出圍繞打造“省會核心增長極”戰略，以省會南昌為中心依托一小時交通圈構建大都市區，引領江西發展。2015年《長江中游城市群發展規劃》也明確提出“強化武漢、長沙、南昌的中心城市地位，進一步增強要素集聚”?！赌喜蠖际袇^規劃》正是有效落實上位規劃，指引區域統籌發展的重要規劃。

本研究在南昌大都市區范圍基礎上，將規劃研究范圍進一步擴大至南昌、九江、宜春和撫州4個地級市全域及上饒市的余干、鄱陽、萬年3個縣，總面積約7.15萬km2，現狀總人口約2 257萬人，所屬的縣級空間單元（市轄區、縣和縣級市）共計40個，鄉鎮級單元678個，總面積約7.15萬km2，人口約2 257萬人。

2、數據來源

本研究由中國聯通提供數據支持，使用中國聯通2015年10月到11月連續37天（其中工作日26天，休息日11天）的匿名手機信令數據展開研究。數據主要包括用戶匿名ID、信令發生時手機連接的基站坐標、信令發生時間和信令類型等內容。平均每日記錄到約156萬用戶信令記錄，其中活躍用戶有139萬個（37天中出現23天及以上），每個用戶每天產生約60條記錄。

以鄉鎮為基本單元，將昌九地區分為678個空間單元（其中市轄區以區為單元，不再細分）。通過用戶夜間經常所在的鄉鎮判斷，識別到約112萬個用戶的常住地所在鄉鎮。以最遠出行鄉鎮作為出行目的地，識別到37天內共有1 423萬人次用戶的跨鄉鎮出行?？紤]到聯通手機用戶在各城市占比有一定差異，為反映實際人流聯系量，依據鎮常住人口數量對人流聯系量進行校正。

圖1 以過境人流活動識別的區域廊道

圖2 以常住居民跨鎮流動識別的區域廊道

3、技術路線

三 手機信令數據在都市區層面的研究

1、對城鎮體系格局的評估

（1）基于跨縣人流軌跡的城鎮等級體系

按照40個縣級空間單元的行政區劃賦予研究范圍內4.5萬個基站城市單元屬性?；诳缈h手機用戶流動軌跡，構建了城市單元間的聯系方向和聯系強度矩陣，可以直接表達為城市之間的網絡聯系強度。大多數城市與其他城市的聯系強度主要集中在前5位城市中，之后的聯系強度大幅遞減。因此本研究選擇聯系強度前5的城市作為被聯系城市的主要聯系方向。以主要聯系城市數量來評估城市在都市區內的城鎮等級。即作為出行目的地，被主要聯系越多的城市是更高等級的城市，將區域內城市劃分為4檔。

第一檔城市為南昌市轄區，其作為區域城市網絡的核心地位突出，是區域內36個城市的主要聯系方向。第二檔城市6個，兩個地級市撫州和九江的市轄區分別是區域內12個、9個城市的主要聯系方向，與其地級市應有的城市等級一致。南昌縣依托鄰近南昌市轄區的區位優勢獲得了10個城市的主要聯系。

此外，永修縣、豐城市、高安市也屬于第二檔。第三檔城市14個，分別是宜春市轄區、進賢縣、瑞昌市等，是4至7個城市主要聯系方向。這些城市空間布局主要位于京九、滬昆和向莆三大交通廊道上。作為地級市市區的宜春市轄區，在省域城鎮體系規劃中劃為地區中心，但是，由于在城市網絡聯系中地位有限，是按城市聯系網絡劃分，進入了第三檔城市。第四檔城市19個，分別是永修縣、靖安縣、安義縣等，是1至3個城市主要聯系方向，網絡聯系度較弱。這些城市主要分布于鄱陽湖東岸傳統農區、九嶺山區和贛閩邊山區。

（2）城鎮等級體系結構評估

對比省域城鎮體系規劃涉及本次研究范圍內的城市等級。省域中心南昌實現了規劃目標，南昌市轄區基于跨縣人流軌跡的城鎮等級位于第一檔，聯系城市個數是第二位城市的3倍，與南昌市轄區有緊密聯系的南昌縣也進入了第二檔。

省域副中心九江也基本實現了規劃目標，九江市轄區和九江縣分別隸屬第二檔和第三檔，聯系城市總和達到了16個。瑞昌市規劃定位略高，基于跨縣人流軌跡的城鎮等級僅位列第四檔，在《南昌大都市區規劃》中需要依據其規模、發展潛力重新對其等級進行定位。

地區性中心撫州也基本實現了規劃目標。作為地級市的宜春市轄區，僅位列第三檔，低于省域城鎮體系規劃的定位，這可能與其位于昌九地區西部邊緣、在上述城市網絡聯系中的地位有限有一定關系。

此外，地區副中心中豐城市進入第二檔，超過規劃定位。其余三個城市樟樹市、共青城市、鄱陽縣均位于第三檔，尚未達到地區副中心的等級?？h城（市中心）中的永修縣、高安市位于第二檔，超過規劃定位?！赌喜蠖际袇^規劃》需要重新考慮其等級定位。

2、對區域發展廊道的識別

（1）區域發展廊道識別

區域發展廊道可以通過識別區域內人流軌跡的主要路徑來模擬，即區域廊道通過人流量疊加法。該方法以鄉鎮為空間單元，匯總37天中每個鎮通過的人流人次，統計累加各鄉鎮單元通過的用戶數量。通過跨鄉鎮人次和連綿度識別區域發展廊道。

進一步依據重復出現率區分區域內的本地手機用戶和過境手機用戶，將發展廊道分為本地和過境兩種類型。區域內本地和過境人流線路相對趨同，與區域人口分布差異較大，說明南昌大都市區及其周邊地區發展的空間異質性較高，城鎮沿主要交通廊道帶狀發展的格局比較顯著。

（2）區域發展廊道評估

與省域城鎮體系規劃比較，現狀區域發展廊道主要集中在省域城鎮體系規劃確定的滬昆、京九和向莆三條發展廊道上，“大”字形的廊道分布特征較為明顯。三條發展廊道的發育水平存在一定差異，其中，京九廊道上人流強度和連綿度均為高，發育程度較好，是南昌大都市區未來應著力依托發展的重點廊道；滬昆廊道上人流強度和連綿度次于京九廊道，以南昌市轄區為界，東段強度和連綿度相對較高，而西段在南昌市轄區與高安之間、萬載與上高之間有一定洼地；向莆廊道雖然在省域體系規劃中地位不高，但通過人流量疊加法分析其人流強度和連綿度與滬昆廊道處于同一等級，同時，該廊道也是中部地區出海的便捷通道，聯動長江中游城市群和21世紀海上絲綢之路核心區。因此，在南昌大都市區規劃中應對向莆廊道的發展潛力予以高度重視。另一方面，省域城鎮體系規劃所確定九景發展軸從手機信令數據分析來看尚未發育，反倒是鄱陽至余干至南昌廊道具有一定強度，可見，景德鎮的主要聯系方向不是九江而是南昌，南昌大都市區規劃應順應該發展需求，增加景德鎮和南昌的發展廊道。

表1 城鎮等級體系評估

表2 主要風景區

3、對區域游憩空間的識別

篩選昌九地區主要風景區，統計37天中來風景區旅游的游客數據。廬山風景名勝區的游客總量最多，遠高于其他景區，其次是梅嶺國家森林公園、明月山風景名勝區，廬山西海國家級風景名勝區和修河國家濕地公園也有較多的游客量。上述景區中廬山風景名勝區和明月山風景名勝區的游客以外地游客為主，其余都以本地游客為主。特別在南昌大都市區范圍內的景區，客源基本來自于昌九地區。

廬山風景名勝區的本地游客主要來自于九江市和南昌市。明月山風景名勝區的游客主要來自于宜春市和南昌市轄區、九江市轄區。廬山西海國家級風景名勝區（云居山）、廬山西海國家級風景名勝區（柘林湖）的游客主要來自于景區周邊地區及南昌市轄區和九江市轄區。

圖3 游客總量

圖4 本地外地游客數量比值

圖5 廬山風景名勝區游客來源地

圖6 明月山風景名勝區游客來源地

圖7 廬山西海國家級風景名勝區（云居山）游客來源地

圖8 廬山西海國家級風景名勝區（柘林湖）游客來源地

四 手機信令數據在中心城區層面的研究

1、中心城區職住關系研究

從連續10個工作日的信令數據識別出32.8萬用戶的日間駐留地和夜間駐留地，排除通勤距離0m、未發短信的用戶，得到24萬用戶的就業地和居住地，通過通勤OD，進行通勤比例分析：南昌縣城、新建縣城、向塘鎮、昌北機場就業者居住地在本城區、中心城、其他地區的比例；南昌縣城、新建縣城、向塘鎮、昌北機場就業者居住地在本城區、中心城、其他地區的比例。

南昌縣城和新建縣城受中心城較強烈的就業吸引，約90％的就業者在本城區內居住，不到10％的就業者在中心城居??；約80％的居住者在本城區內就業，超過10％的居住者在中心城就業。

昌北機場與中心城聯系緊密，僅55％左右的就業者在本城區內居住，超過30％的就業者在中心城居??；不到50％的居住者在本城區內就業，超過40％的居住者在中心城就業。

向塘鎮發展相對獨立，對周邊地區有較大的就業吸引力，約85％的就業者在本城區內居住，超過10％的就業者在其他地區居住，約95％的居住者在本城區內就業，到中心城或其他地區就業的比例僅為5％左右。

南昌縣城、新建縣城可考慮撤縣設區、納入中心城發展框架；昌北機場應增加就業崗位、提高居住服務設施配套水平，滿足就業者的生活需求、為居住者提供更多就業機會；向塘鎮仍應考慮相對獨立發展，成為中心城南的就業節點，為南部遠郊地區提供就業崗位。

圖9 中心城區研究范圍

圖10 就業者居住地通勤比例

圖11 居住者就業地通勤比例

圖12 居住者就業地分布比例

圖13 就業者居住地分布比例

2、跨江交通分析

（1）老城新城聯系緊密，老城依然是活動最大集聚區。約50％的人口集中在老城（江南）活動，一天內沒有跨江行為；約25％左右的人每天會進行跨江活動；約25％的人集中在新城（江北）新城活動，一天沒有跨江行為；休息日比平日的跨江活動人口比例增高。

（2）八一廣場的輻射范圍主要在老城區，而紅谷灘的輻射范圍在新城老城都有影響。

表3 老城與新城跨江交通人流聯系數量

表4 老城與新城跨江交通人流聯系比例

五 結論與討論

手機信令數據為體系規劃提供了新的研究方法數據支持。在城鎮體系規劃中，將手機信令數據用于城鎮等級體系、區域發展廊道、區域游憩地客源三個方面的分析；在中心城區層面，應用于中心城區職住關系研究和跨江交通分析。手機數據為城鎮體系規劃提供了新的技術方法，但仍然存在一些客觀存在的問題，如樣本量的大小，時間段的選取，以及所在地基站的數量，移動、電信、聯通用戶在總人口中的占比均會對結果產生影響，手機信令數據在規劃中更加科學有效的應用，有待于繼續深入探索。

作者信息

姚 凱 上海同濟城市規劃設計研究院有限公司 規劃三所 副所長

張博鈺 上海同濟城市規劃設計研究院有限公司 城鄉統籌規劃研究中心 副研究員