基于个体行为的多尺度城市空间重构及规划应用研究框架

柴彦威，刘天宝，塔娜

(北京大学城市与环境学院，北京100871)

1 中国城市转型与多尺度空间重构

在经历了30年的转型发展后，中国城市正处在从以土地开发、经济发展为主导的模式转向以空间优化和社会建设为核心内容的新阶段，城市社会-空间转型推动了城市区域化和区域城市化进程，引致了中国城市空间在城市、都市区和城市群3个尺度的空间重构。城市尺度表现为以郊区化为基本特征的空间扩展[1-4]和伴随单位制解体引发的社会经济要素重新布局[5-9];都市区尺度表现为以城市空间的扩展和区域社会经济联系的加强为推动力的“都市区化”与日常通勤圈的形成[10-13];城市群尺度则表现为城市群分布范围扩大、数量增长[14-18]，城市群已经成为参与全球竞争的基本单元，同时也是推进城市化战略和实现城乡统筹的基本着力点。经过重构的3个城市空间尺度在未来城市发展中都具有不可或缺的重要作用，构成了理解和规划未来城市发展的基本落脚点。

而多维度、长时间和大规模的中国城市转型也导致了深刻的自然环境与社会环境响应，前者是转型在“人地关系”方面的表现，后者是转型在“社会群体关系”方面的表达。人地关系方面的问题主要集中在资源消耗和环境污染两个方面，在空间方面表现为土地资源大量消耗、空间组织的无序及其导致的高碳化[19-23]。社会环境方面，社会分异加剧、社会阶层断裂现象[24]不断深化，在空间上表现为社会隔离与排斥，新城市贫困群体、女性、老年人等弱势群体日益边缘化[25-28]，同时随着核心家庭比重的提高以及居民日常就业、出行模式的调整，家庭分工与和谐也成为日益重要的社会问题。城市转型的自然与社会环境响应形成时空累积劣势，逐渐成为城市生态和社会可持续性的重要障碍。而随着城市多尺度空间重构的推进，这些问题越来越显著地暴露在城市空间的不同尺度，这些问题的解决需要依靠不同水平上城市空间的优化。

在“十二五”规划后，以“调结构、转方式、惠民生”为主线，以“以人为本、社会建设和生态建设”为特征的二次转型，更加突出人的全面发展[29]，为城市发展与城市研究提出了更强的社会需求。“二次转型”、“新型城镇化”、“公平”、“正义”等已经成为推动城市健康、持续发展的关键词。中国的城市空间发展不能只从经济发展的目标出发，更重要的是从城市个体的生活质量、个体健康、社会公正等以人为本的视角出发，从个体行为出发，刻画和理解中国城市转型的环境响应，并面向低碳和社会和谐，提出空间组织和居民行为优化。而紧随西方地理学社会转向、行为转向和人本转向的趋势[30-32]，近年来中国城市空间研究中逐渐开始对人的空间行为予以正面关注，空间行为与行为空间研究的重要性得到认可。城市空间研究的视角逐渐由城市物质空间转向社会空间，从功能空间转向行为空间，关注点从土地利用的空间合理配置转向人类行为的空间表现，研究的目的也从重视生产的经济目标转向注重生活质量的社会需求目标[33]。同时，信息技术发展和大数据时代的来临为时空行为研究的发展提供了前所未有的支持[34-35]。

流动性不仅是城市尺度空间组织的基本特征，更是基于通勤圈的都市区和基于社会经济密切联系的城市群形成的原动力和核心表达。城市尺度是实现居民日常行为空间有序和生活质量提升的基点，都市区尺度是发挥市区辐射功能、提升社会经济组织效率的基点，城市群尺度是促进城市互利合作和实现城乡统筹发展的基点。因此，在理论上需要对城市、都市区和城市群的概念、空间范围、运行机理和相互关系进行梳理、总结和挖掘，增强对多尺度城市的解读;在实践中需要对城市的发展进行多尺度的优化和调控，增强城市发展的协调和可持续性。从多时空尺度展开居民行为及城市空间研究，形成基于行为的中国城市理论体系，以背景分析、数据采集与管理、分析与可视化、理论提升与总结和规划应用探索为核心内容，形成中国城市行为研究的基本范式，为今后相关研究的深化和扩展提供指导和支撑(图1)。

图1 基于个体行为的多尺度城市空间重构及规划应用研究框架Fig.1 Framework of individual behavior-based multi-scale spatial reconstruction and its planning application

而建立基于个体行为的多尺度城市空间重构与规划应用研究，其核心是从个体行为角度理解多尺度的城市行为空间，分析行为空间与城市空间的互动关系，重构不同层次的城市空间概念体系。因此，本研究将从行为空间的多尺度框架出发，分析不同空间水平下居民行为空间的主要特征与构成要素，结合居民行为空间的前沿研究，提出基于个体行为的多尺度城市空间重构与规划应用研究体系。

2 行为空间的多尺度解读

个体为满足自身需求而在城市空间开展各种日常活动以及活动之间的移动所包括的空间范围就是其行为空间[36]。基于城市居民空间行为的城市内部空间结构研究、以及城市居民日常生活空间等实证研究与规划应用尝试逐渐增多[37-38]。但是，随着快速城市化和城市区域化发展，城市要素和职能的外溢和扩散与城市人口结构及生活方式的多元化相互作用，城市内部已经不能满足居民日常行为的需要，都市区、城市群内部的社会经济功能协同和生活空间网络逐步形成[39-40]。

多尺度城市行为空间强调城市居民在不同城市空间尺度地域范围内开展各种活动所形成的空间形态与结构，基于行为类型和行为与空间相互作用模式构建“城市-都市区-城市群”的多尺度行为空间研究框架(图2)。城市行为空间指在城市建成区范围内城市居民利用各种设施进行日常活动所形成的空间范围，是城市空间重构作用下的居民基础生活圈，按照活动行为的类型可分为通勤空间、居住空间、休闲空间和购物空间等。都市区行为空间是指在中心城市和外围县之间形成的紧密相关的都市区空间范围内以通勤行为为核心而构建的“一日生活圈”[41]。城市群行为空间是指在城市间的经济联系和功能协调的背景下不同城市居民通过区域产业、医疗、旅游、文化等高层次的城市职能和社会需求的共享[42-43]以及由人口迁移、休闲旅游和部分城际购物而形成的拓展生活圈。

3 个体行为多尺度城市空间重构及应用

3.1 基于个体行为的多尺度城市空间重构研究范式

当前中国城市社会的多元性、居民活动的流动性和城市空间的碎片性亟需从个体行为视角拓展对城市的研究，加深对城市的理解。基于个体行为的多尺度城市空间重构研究范式强调从过程导向、微观视角、非汇总层面，基于时间地理学、行为地理学、活动分析法的理论基础，分析城市空间的形成机理与运行机制，在城市、都市区、城市群3个空间尺度，日常时间、社会时间、生命时间3个时间维度，实体行为和虚拟行为两类行为，理解个体与个体之间的相互作用以及个体与城市空间的互动等过程，从城市、都市区、城市群3个空间尺度建立日常生活空间体系系统概念，深入探讨个体行为与城市内部不同层级空间之间的互动关系，系统解读城市空间重构机制，分析城市空间的社会环境响应和自然环境响应(图3)。

3.2 建立中国城市多时空尺度居民行为数据库

基于时空行为开展城市研究的大数据时代已经到来，手机数据、GPS数据、公交卡数据、浮动车数据以及问卷数据等构成了相关研究的多源、异构、海量数据。这些数据的采集、管理及开发是开展研究的前提和基础。选取不同类型的城市居民进行时空数据调查，基于手机和网络的行为跟踪、问卷调查、深度访谈等方法获取个体时空行为，建立城市居民时空行为数据库，覆盖城市群尺度基于网络的个体虚拟行为与实体行为的数据，都市区尺度基于LBS的大规模、高精度的个体日常活动-移动行为数据，都市区尺度基于浮动车、公交刷卡数据、手机数据的海量时空行为数据，都市区尺度基于调查问卷的大规模个体长期行为的数据和城市尺度基于访谈的个体生命历程的数据，为全面理解多尺度时空行为和多尺度空间重构建立数据基础。

图2 “城市－都市区－城市群”尺度的行为空间研究框架Fig.2 Behavior space research framework based on scales of“city-metropolitan area-urban agglomeration”

图3 基于个体行为的多尺度城市空间重构研究范式的构建Fig.3 Research paradigm of individual behavior-based multi-scale urban space reconstruction

3.3 基于日常行为的城市空间结构研究

如何准确整合活动-移动行为决策、人与人之间的行为互动、城市空间以及本地社会经济文化背景等，实现从微观行为到宏观城市空间的建模和模拟，从微观个体行为透视城市空间演变，是城市尺度行为空间研究的核心。一方面，购物、休闲等日常非工作行为的研究为优化与规划城市商业空间与公共服务空间、优化交通出行与降低城市交通碳排放提供了重要的理论与现实意义[37，44-47]。另一方面，时空可达性揭示了城市空间对于群体和个体的制约性影响，反映了社会、空间对个体行为能力的制约，用于评估城市公共服务设施供给的时间和空间配置对不同人群活动影响的差异性[48]。此外，随着交通政策从供给导向到需求导向的转型，时间地理学以及时空可达性模型引起交通研究者的关注，被用于分析个体出行选择以及构建汇总的交通系统模型[49-50]。但是整体而言，国内在行为-空间互动关系及规划应用方面还存在不足，需要进一步加强。

基于日常行为的城市空间结构研究在城市居民时空行为数据分析的基础上研究人类行为与城市空间的互动机理，探索郊区化与居民行为空间扩展的互动机理，通过城市居民个体行为的组织与引导，实现动态城市空间的智能运转和城市资源的高效利用。

3.4 基于通勤行为的都市区空间组织研究

以通勤为核心的居民时空行为与移动性的研究关注都市区内居民的日常活动模式[51]，探索都市区内部新建郊区区域与其他区域的关系[52]、交通发展与土地利用的影响[53]。一方面，通勤是测度城市群区域内部融合的重要指标，因此出现了大量居民通勤行为与都市区空间互动关系的研究[54];另一方面，也存在着很多基于大都市区的空间单元探讨居民就业选择、通勤行为与城市生活方式的研究[55]。近年来基于高精度时空间行为数据的城市移动景观研究很大程度上揭示的是城市尺度的通勤行为规律，如意大利米兰市基于手机通讯基站数据而进行的城市“移动景观(mobile landscapes)”[56]和爱沙尼亚塔林市的城市公共空间组织与规划研究[57]。但是中国目前的都市区的研究主要以非农人口和班车客流量等间接指标为界定标准[18，58-60]，没有强调都市区作为日常通勤圈的重要性。在居民行为数据可以获得的条件下，依托通勤数据，回归都市区空间研究的“原貌”，将成为最基本的任务。

基于通勤行为的都市区空间组织研究依托即时更新的都市区居民时空行为数据、手机数据和浮动车数据，研究都市区内部中心城市与外围县之间的日常活动-移动行为，探索行为与都市区空间扩展的互动机理，从行为角度重新构建都市区概念内涵，解释都市区的空间演化过程，通过城市居民个体行为的组织与引导，实现都市区的合理空间配置，为都市区的动态空间规划和低碳空间结构优化提供依据和支撑。

3.5 基于长期行为的城市群空间组织研究

随着巨型城市区域的日益重要，学者更加关注宏观大城市区域尺度的研究，建立计量模型分析和模拟城市群内部的居民移动性[61]，提出了人在城市体系中不同层级的城市之间移动的研究框架以及人流、物流、信息流的互动关系[62]，城市群中越来越重视交通网络和空间关联性带来的城市间联系[63]。国外已有一些研究开始运用空间流分析城市群内部的行为与空间互动关系，并基于行为来讨论城市群的空间组织演变过程。早期的研究更加关注人口迁移及其空间响应，分析了居民迁居决策与城市群空间组织的关系[64-65]。基于行为的城市群空间研究在信息化技术的助力下逐渐从传统的人口迁移研究向多元化的整体行为研究演进，将高铁出行、跨城购物、旅游休闲等纳入研究范畴，分析城市群尺度的空间重构过程[43，66]。同时，在新的信息技术支撑下城市群内部居民利用信息通讯技术所实现的虚拟行为成为研究城市群城市空间的新视角[67-69]。在这一趋势下，国内近年来关于城市群、都市圈、巨型城市区域空间的研究领域不断拓宽，物流、信息流的整合[70]、休闲与旅游[42，71]、ICT影响下的虚拟空间与城市结构[72-73]等成为研究的热点。但是整体上这一空间尺度下的城市空间研究大多注重城镇化、经济、人口、交通等指标，强调经济发展、基础设施建设、要素空间分布等静态的宏观因素，对个体行为过程缺乏研究。

基于流空间的城市群空间组织研究采用居民长期行为问卷调查数据和访谈数据，研究城市群内部和城市间的长期空间行为，探索行为与空间扩展的互动机理，从行为角度理解城市的集聚作用，分析群体动态变化过程，解释城市群的空间演化过程和城市群空间相互作用。

3.6 多尺度城市空间规划与行为规划应用研究

当前城乡规划整体上偏重传统的物质规划，“社会性”和“时间性”相对匮乏，不能完全满足社会构成多元、空间组织复杂及居民生活流动性的城市格局。多时空尺度和跨人群的居民行为研究将能弥补传统规划的不足。因此，居民行为研究将完善和丰富对城市空间组织和交通需求的理解，加深对城市空间重构、交通需求增长和居民行为多样性形成机理的认知;将从居民需求的角度模拟、预测未来城市空间的走向、交通需求的类型及数量和居民生活质量提升需求下活动的时空间需求;从空间优化、交通调整、出行引导等方面拓展城乡规划的内容，提升规划实施的社会经济效果。

3.6.1 面向低碳城市的城市空间优化与行为引导。如何减少温室气体的排放以及构建低碳的城市空间结构成为多个学科所关注的重大科学命题。目前从规划角度入手，探讨城市物质空间形态与个体出行行为的关系及其环境效应，并进一步测算居民日常出行行为的碳排放或碳足迹[74-75]，成为城市交通碳排放研究与规划应用的重要方面，并且研究越来越关注城市空间结构、居民个体行为以及城市交通碳排放三者之间的内在关系[75]。从政策层面看，学者认为城市空间结构的调控可以在短期和长期维度上改变人们的出行习惯和方式，比技术手段的低碳改造更为有效[76-77]。而国内的低碳城市研究偏重理论探讨和宏观碳排放计算[22，78-79]，基于居民日常出行行为的城市交通碳排放的研究基本为空白，仅有北京等少量大城市进行了实证探索[80-81]。因此，以中国为背景，从微观非汇总层面研究城市空间结构与城市交通碳排放的关系，从本质上减少城市交通的碳排放则显得非常必要与紧迫。

以低碳城市建设为目标，以碳排放与居民出行和城市空间组织的关系为切入点，通过分析高碳化的机理，提出通过优化空间和引导居民行为实现降低碳排放量的策略。在城市空间不同尺度上，特别是城市尺度和都市区尺度，刻画基于居民出行(特别是通勤出行)的碳排放数量及格局，解析碳排放、居民出行与空间组织的相互关系，提出面向低碳的城市空间优化策略和居民出行引导策略。

3.6.2 面向和谐社会的城市空间优化与行为引导。城市空间制度性及结构性变化及资源配置，可能因忽略城市弱势群体日常活动的时空需求而使其陷入可达性及移动性困境，从而导致城市社会不公平问题。因此，西方研究中社会排斥的测量已逐渐由基于地域(placebased measures)向基于个人(person-based measures)和时空间中的测量(spatio-temporal exclusion)转变，后者所体现出的改善社会参与的可达性比仅仅提供物质环境机会更能对反社会排斥产生积极的意义[48，82-83]。此外，伴随着城市蔓延、郊区化、居住隔离等结构性及制度性变化，内城少数族裔、低收入者、女性等弱势群体私人和公共交通的匮乏使其就业、对健康食品的可达性下降，从而形成居住就业“空间错位”等不良空间后果，承受通勤成本增加、失业率上升以及不良的饮食习惯及健康后果等[84-86]。城市、交通研究中开始重视这些弱势群体的日常活动及其对城市空间的时空需求的分析，探讨通过城市公共资源如公共交通供给的配置来改善城市弱势群体日常活动中的可达性和移动性[87-89]。

以社会群体之间、家庭成员之间的和谐互动为导向，通过分析社会空间分异和家庭成员行为空间差异及其生产机理，判断可能产生的负面效应，进而通过空间设施的调整和居民行为的优化两个方面促进社会和谐的实现。面向和谐社会的城市空间优化与行为引导基于个体行为分析社会空间分异，提出面向社会公平的城市空间及居民行为优化，基于家庭成员行为分析家庭生活质量的影响因素，提出面向家庭生活质量的城市空间及居民行为优化。

4 结语

中国城市转型不仅重塑了城市空间的组织模式、表现形式和运行机制，导致了城市-都市区-城市群等尺度的城市空间重构，还引起了强烈的自然与社会环境响应。在目标方面，改善生态和社会的可持续性以及提升居民的生活质量已经成为下一时期城市发展的基本导向。依托个体行为，从活动-移动这一多尺度城市空间的共性和核心特征出发，以中国城市空间的模式、范围、机制、问题及优化为基本内容展开研究，既是推动中国城市进一步发展的关键问题，也是行为地理学和时间地理学发展的重要机遇，将推动相关研究在空间上从城市走向都市区和城市群，在时间上从日常行为走向长期行为，在内容上从实体空间走向虚拟空间，在意义上从理论研究走向规划引导。

居民多时空尺度行为的数据采集和管理、行为刻画及模式总结、行为空间互动机理及意义判断、面向低碳和社会和谐的规划策略等构成了基于个体行为的多尺度城市空间重构及其规划应用研究的内容框架，实证主义的现象表述和结构主义的机理分析是支撑研究的方法论，以人为本的城市可持续发展策略是引导研究的价值取向。整体而言，本研究提出的是一个相对宏大的框架和内容体系，虽然在城市尺度上已有较多的研究和坚实的基础，但在都市区和城市群尺度上需要新的探索和积累。从整体上实现研究框架的转变并取得相应的理论和实践效果还需要大量辛苦扎实的工作。

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