基于手机信令数据的广州市职住空间特征及其发展模式探究

◎ 杨 朗 周丽娜 张晓明

一、引言

作为城市功能的重要载体，职住空间是城市空间的重要组成部分，职住关系一直是城市规划学界的研究重点。近年来在中国，随着大城市的崛起和住房改革的推进，大量郊区新城和产业园的建设兴起，居民选择职住地的自由度大大提升，中国城市职住关系发生了深刻的变化。新时期下加强对中国城市职住关系的研究，有利于更好地针对中国城市的发展特征，从职住关系协调的视角为中国城市空间优化发展提供政策指引，同时为缓解城市无序蔓延、交通拥挤、空气污染等城市问题提供思路借鉴。

关于职住关系的研究最早起源于西方。19世纪末Howard提出“田园城市”[1]，认为就业和居住空间之间的距离应该在可步行的范围之内。到了20世纪，基于该理念的进一步拓展， Mumford正式提出“平衡”这一概念，并认为通过限制人口、面积的发展可以达到城市内部的平衡[2]， Kain也通过对美国黑人聚居区的实证研究提出“空间错位”假说[3]，即“失衡”概念。由此，职住关系的两种状态——职住平衡和职住失衡正式引起城市规划学界的重视。20世纪末Cevero和Giuliano提出了职住平衡程度的基本测度指标，并对职住平衡对城市发展的影响展开了讨论。其中，Cevero认为职住平衡政策有利于缓解城市发展问题的看法受到了更为广泛的支持[4-5]。此间还出现了诸多研究学派，包括生态学派、经济学派、行为学派和制度学派等，这些学派共同为城市职住关系研究打下了坚实的理论基础。

以往的职住关系研究主要基于问卷调查和出行日志数据展开，现在随着基于位置服务（LBS）技术的发展，以人作为传感器获取的海量时空数据为研究城市职住空间提供了新的视角，如移动通信（GSM）、全球定位系统（GPS）、社会化网络（SNS）和无线宽带热点等。其中，手机信令数据作为一种大规模个体时空数据，可以精准反映居民的活动出行特征，用于城市职住空间的研究。与传统数据相比，手机信令数据连续性、全面性、实时性好，因此应用性更强。利用手机信令数据，一方面可以对城市各区域活动强度和特征进行监测，如Ratti 、Calabrese 和Reades等人对米兰、罗马等地的研究；[6-8]另一方面也可以对居民出行活动特征进行探究，如Calabrese、Alexander和Jiang等人对波士顿、新加坡等地的研究。因此，利用手机信令数据研究职住关系，可以精准地对城市的职住活动进行监测，同时对居民的通勤行为进行识别。[9-11]一些中国学者也对此进行了相关的职住研究，如刘耀林、钮心毅、王德等对上海的研究[12-14]，周江评对西安的研究[15]，以及许宁对深圳的研究等[16]。这些研究大多对不同类型城市的职住空间分布特征进行了具体分析，同时也对部分城市的居民通勤特征及其影响因素进行了重点研究。

总体上看，现有研究大多聚焦于城市总体职住特征的研究，而对城市内部职住关系差异明显的典型区域缺乏总结和辨析，不利于城市内部空间结构的特征梳理，也不利于城市规划引导政策的细化实施。因此本文以广州市为例，基于手机信令数据对广州市职住密度、通勤比例、通勤距离以及职住独立性进行测算，刻画出了广州市职住空间总体特征，并依据职住平衡程度的差异性，分类探讨典型区域的职住发展模式，从而为广州市城市空间结构优化提供建议。

二、数据与方法

（一）研究区域

广州市是广东省省会、国家历史文化名城、我国重要的中心城市、国际商贸中心和综合交通枢纽。本次研究以广州市为研究区域，总面积7434.40平方千米，涵盖越秀、海珠、荔湾、天河、白云、黄埔、花都、番禺、南沙、从化、增城11个行政区，共136个街道和34个镇。20世纪中期，在工业化浪潮带动下，广州市中心城区率先发展。20世纪60年代工业开始显著外迁，郊区沿公路地段产业园建设兴起，80年代天河区和番禺区大型楼盘建设兴起，90年代东部经济技术开发区建设兴起。随着几十年来一系列外围城区项目的落地，广州市城市框架逐步拉开，形成一个主城区加多个外围组团的多中心空间格局。

（二）数据来源与处理

本文所采用数据为2018年某月连续的广州市移动手机信令数据。每条信令数据包含用户匿名ID、时间戳、基站位置编号、信令类型等信息，记录时间间隔约1小时。主要数据处理步骤分以下三步：

1.识别用户职住地。依据手机基站的覆盖情况，将广州市划分成均匀网格单元；根据每个手机用户收发短信、接打电话、开关机等行为产生的附带基站信息的信令数据识别用户一天中的停驻行为，并计算该停驻行为发生的起始时间、结束时间及对应网格；定义上午9∶00至下午5∶00为工作时段，凌晨0∶00至6∶00为休息时段，将用户一个月内工作时段停驻时间最长，且重复出现超过14天的网格识别为该用户的工作地；将用户一个月内休息时段停驻时间最长，且重复出现超过17天的网格识别为该用户的居住地。通勤距离即为居住地和工作地之间的直线距离。

2.就业、居住人口分布情况获取。在手机用户职住地识别的基础上，统计每个网格的就业人数与居住人数，再将网格单元就业、居住人口统计至广州市各个街道，得到各街道就业、居住人口分布。

3.用户通勤网络构建。依据手机用户职住地所在网格位置判定其所在街道，形成手机用户的职住OD序列对，构建广州市内各街道间居民通勤网络。

（三）职住关系分析方法

职住比是测度职住关系最简单且常用的指标，即某一区域内就业人口数量和居住人口数量的比值，显示该区域的职住平衡程度。但在一些就业岗位和住房数量大致相等的区域内，就业和居住功能并不在同一批居民身上匹配，相当比例的居民仍进行着长距离和长时间的通勤，因此单一笼统的职住比很多时候并不能反映该区域真实的职住关系。因此Cevero提出自足度的概念来进一步测度职住关系，即区域内就业者中本地居民的占比或社区内的居民中本地就业者的占比情况，比值越高即自足度越高，职住关系越平衡。[17]而徐卞融等在自足度概念的基础上又进行了改良，提出了居住独立性指数RS,i、就业独立性指数ES,i[18]：

其中，Ni为在统计单元i内仅居住，就业在其他区域的人数与该地区总居住人口的比值；Mi为在统计单元i内仅就业，居住在其他区域的人数与该地区总就业人口的比值；居住独立性指数RS,i越高，表明居住独立性越强，该单元提供的居住机会越多，分散在其他单元就业的流动人口比重越高。就业独立性指数ES,i越高，该单元提供的就业机会越多，表明分散在其他单元居住的流动人口比重越高。

与职住比和自足度相比，居住独立性和就业独立性不仅能反映区域职住一体化水平高低，同时也能体现出各区域的职住差异，并且对街道尺度的职住平衡程度测度更具有识别性和适用性（表1）。本文的研究区域广州市是一个人口密集、街道众多的多中心城市，按行政区尺度划分过于笼统，难以准确测度各中心的职住关系，因此以街道作为职住关系的测度单元更为合适。街道由于人口集聚、设施配套、产业发展等情况的差异，具有不同的职住关系组织模式，因此采用居住独立性和就业独立性的指标测度方法更加能探究出各街道职住关系模式的差异，对各中心的规划形成具体指引。

表1 三种职住关系测度指标比较

三、结果分析

（一）广州市职住空间分布

1.广州市就业人口分布。从就业人口的密度分布来看，广州市就业人口分布呈现出由主城区向外围城区逐渐递减的空间特征（图1）。其中，主城区就业人口呈显著的“双核分布”特征，分别为越秀区和天河区商业商务中心所在街道，如北京街道、天河南街道和冼村街道等。外围城区就业人口主要围绕主城区行政区边缘街道分布，尤其是东部和北部，如白云区的棠景街道、三元里街道和嘉禾街道，以及天河区东部的天园街道、员村街道和车陂街道等，南部只有大学城所在的小谷围街道就业人口密度较大。

图1 广州市就业密度分布

2.广州市居住人口分布。广州市居住人口的分布同样呈现出从主城区向外围城区递减的空间特征（图2）。但与就业人口分布有所不同的是，主城区居住人口“双核分布”特征并不明显，主城区行政区边缘街道居住人口分布密度较大，尤其是越秀区西部、天河区东部、白云区南部以及海珠区中部的街道，如华林街道、车陂街道、棠景街道和瑞宝街道等。外围城区居住人口沿轨道交通站点分布明显，在中心城区以东沿地铁5号线、以北沿2号线、以南沿3号线三个方向上都形成了明显的集聚区。

图2 广州市居住密度分布

（二）广州市通勤行为分析

1.广州市通勤空间识别。就业导向通勤流向图显示，广州市通勤空间集中于主城区内部以及主城区和外围城区之间，其中，南北向外围城区和主城区的通勤联系比东西向联系更为紧密（图3）。在不考虑广州市北部受机场影响较大的人流数据情况下，主城区尤其是天河区珠江新城—体育西路是主要的就业通勤中心，天河区东部、白云区南部和番禺区中部街道是主要的居住通勤中心。主要通勤空间集中于同和街道—天河南街道、车陂街道—冼村街道和市桥街道—冼村街道。此外，在广州的东部和南部还分布着小范围的通勤空间，如增城区新塘镇及其周边街道，南沙区黄阁镇及其周边街道。

2.广州市通勤距离分析。基于街道层级的通勤出行网络，测算出广州市平均通勤距离为1226.82米，30%的居民平均通勤距离小于1000米，表明主体通勤出行距离适中。总体上看，平均通勤距离由主城区向外围城区先递减后递增（图4），这是因为主城区如越秀区和天河区的核心街道就业吸引范围涵盖外围城区，通勤距离均在1600米以内，高于全市平均水平和主城区行政区边缘街道，所以主城区并非平均通勤距离最短的区域。而主城区行政区边缘街道、花都区中部街道以及番禺区中部街道则是通勤距离最短的三个区域，均低于广州市平均水平。此外，广州市北部居民的通勤距离明显长于南部，这可能与北部多山有关。

图3 广州市就业导向通勤流向

（三）广州市职住平衡研究

1.广州总体职住平衡分析。选取就业独立性和居住独立性作为职住平衡与否的判断指标，依据指标划定四种职住关系类型区域，对广州市总体职住平衡程度进行具体分析：职住平衡区（RS,i＜1，ES,i＜1）表示本区域提供的就业机会和居住机会基本匹配，需要跨区就业或居住的人较少；在职住失衡区中，居住主导型职住失衡区（RS,i＞1，ES,i＜1）表示本区域提供的居住机会更多，需要跨区就业的人较多；就业主导型职住失衡区（RS,i＜1，ES,i＞1）表示本区域提供的就业机会更多，需要跨区居住的人较多；职住双重主导型职住失衡区（RS,i＞1，ES,i＞1）表示本区域提供的就业和居住机会都多，需要跨区就业和跨区居住的人都多（表2）。

图4 广州市平均通勤距离分布

就广州市情况而言，职住平衡区域所占面积最大，主要分布在外围地区；职住双重主导型区域分布集聚，主要包括主城区和番禺区市桥街道；就业主导型区域分布比较分散，主要包括主城区内的新城核心区以及东部和南部产业组团核心区，如天河区的冼村街道、黄埔区的联和街道、番禺区的化龙街道和南沙区的黄阁镇等；居住主导型区域主要围绕职住双重主导型和就业主导型两类区域呈包围状分布特征，如白云区的新市街道、棠景街道，海珠区的瑞宝街道、南洲街道，番禺区的钟村镇、桥南街道、石楼镇，天河区的棠下街道、黄村街道，黄埔区的文冲街道、黄埔街道等（图5）。

综上结果表明，广州市外围区域职住平衡程度总体要高于主城区。主城区及市桥街道内需要跨区就业和跨区居住人口较多，这是引起大规模通勤交通流的重要原因之一。外围城区东部和南部产业组团核心区内需要跨区居住人口较多，因此也与周边街道形成了小范围内的通勤空间。

2.广州市典型职住区域分析。本文从广州市四类不同职住平衡程度的区域中，各自分别选取了3个典型街道进行通勤特征分析，探究不同职住关系的通勤特征以及其代表模式。

（1）职住平衡型区域。新华街道、嘉禾街道和小谷围街道为职住平衡型区域的典型代表，三者的通勤特征主要表现为以内部通勤为主，跨区就业和跨区居住通勤比例较低。其中，新华街道是区级行政中心实现产业和服务配套自我平衡的典型模式，作为花都区传统的中心街道，内有支柱性工业——珠宝加工业吸纳大量就业人口，也有发展较为成熟的商业区和居住区，能为就业人口提供相应的居住机会；嘉禾街道是由白云区区级重点工业园区带动就业，进一步带动配套的居住和服务发展，两者互相协调；小谷围街道则是由政府政策主导形成的番禺区大学城，学校与教职工宿舍规划基础良好，后来又在市场作用下发展了商业和居住配套服务，整体职住关系趋于平衡（图6）。

表2 四种职住关系类型区域划定标准

图5 广州市职住平衡分析

（2）居住主导型区域。瑞宝街道、棠下街道和钟村镇为居住主导型区域的典型代表，三者的通勤特征主要表现为跨区就业通勤占比显著。其中，海珠区的瑞宝街道代表紧邻老城中心区的行政区边缘街道，承接主城区功能外溢，生活配套设施齐全，到主城区交通通达性好，是中高收入人群居住地的较优选择，居住功能突出[19]；天河区的棠下街道代表紧邻新城中心区的行政区边缘街道，但与瑞宝街道不同，棠下街道内既有供市内中高收入人群选择的高档住宅小区，也有中低收入人群聚集的城中村，尤其是新城就业的年轻白领以及在广州市务工的流动人口，两者共同促使棠下街道归类居住主导型；番禺区的钟村镇则代表了沿地铁站点发展起来的大型远郊居住片区，通勤距离较长但通勤时间适中，在市场的主导下，钟村镇的大型楼盘开发十分成熟，如祈福新村、南国奥林匹克花园、碧桂东园等，均有完整的生活配套设施，居住人口吸引力极强，而就业吸引力相对缺乏，成为典型的居住主导型区域（图7）。

图6 职住平衡型区域典型街道通勤流分布

（3）就业主导型区域。冼村街道、联和街道和黄阁镇为就业主导型区域的典型代表，三者的通勤特征主要表现为跨区居住通勤占比显著。其中，天河区的冼村街道是新城中心区商务CBD珠江新城的所在街道，集聚了众多总部机构，就业吸引力辐射全市，但由于地价较高，居住配套相对较少，生活成本较高，因此职住不协调；黄埔区的联和街道是郊区产业新城的代表，街道内的科学城虽然是由政府政策主导的高新技术产业园区，其日益提升的产业功能带来了许多就业机会，但居住配套建设仍然滞后，就业者仍然倾向于选择居住配套服务更为齐全的大沙街道等周边街道居住；南沙区的黄阁镇是广州市外围区域典型的传统制造业园区所在地，镇内汽车、化工、装备制造产业发达[20]，但自然环境和社会经济环境较差，就业者大多选择居住在周边环境更好的街道，如南沙街道，也形成了典型的就业主导型区域（图8）。

图7 居住主导型区域典型街道跨区就业通勤流分布

（4）职住双重主导型区域。天河南街道、北京街道和市桥街道作为职住双重主导区的典型代表，三者的通勤特征主要表现为跨区就业通勤和跨区居住通勤占比同样显著，以外部通勤为主。其中，天河区的天河南街道是新城中心区的商业中心，居住环境较好，配套服务成熟，以中高档小区为主，主要受高收入人群青睐，就业机会较多，不同收入水平的就业者居住范围也比较广泛，因此职住人群并不匹配；作为老城中心区的商业中心，越秀区的北京街道职住人群不匹配的原因与天河南街道类似，不仅商业，老城区的教育、医疗等生活服务配套更为成熟，小区房价高，除本地居民外，也主要面向高收入人群，而街道内诸多企业和政府机构也提供了许多就业机会，吸引了全市就业人口集聚；番禺区的市桥街道作为远郊的居住中心和商业中心，一方面主要承接了中心城区就业人口的重要居住功能，另一方面也积极发展自身商贸业，虽然不如中心城区的商业中心就业辐射范围广，但对番禺区内其他街道有较强的就业吸引力，这也与番禺区中部街道居民平均通勤距离较短相验证，因此其居住和就业的匹配程度较低（图9）。

四、结论与启示

本文通过利用手机信令数据对广州市的职住关系进行研究，主要得出以下结论：

图8 就业主导型区域典型街道跨区居住通勤流分布

在职住空间的总体特征探究中发现，广州市职住空间主要集中于主城区，外围城区居住空间发展速度快于就业空间。主城区内部以及主城区和外围城区居住空间之间的职住联系是广州市大规模通勤交通流的主要成因，外围区域东部和南部产业组团中心区与周边街道也形成了小范围通勤空间。外围区域的职住平衡程度总体高于主城区，主城区和东部、南部产业组团中心职住失衡明显，但各街道职住失衡类型并不完全相同。

进一步对典型职住区域的职住关系分析中发现，不同类型职住区域的通勤特征及其代表模式都有所差异（表3）。职住平衡型区域主要以内部通勤为主，代表模式包括自给自足的行政中心、产业带动居住配套服务齐头并进的工业园区以及政府主导规划开发的科教类园区；居住主导型区域的跨区就业通勤占比显著，代表模式包括主城区边缘老城居住区、外围城区城乡接合部和大型楼盘开发的居住片区；就业主导型区域的跨区居住通勤占比显著，代表模式包括新城商务中心、外围城区高新技术产业园区和外围区域传统制造工业区；职住双重主导型区域内跨区就业通勤和跨区居住通勤占比同样显著，以外部通勤为主，代表模式包括新城商业中心、老城商务中心和外围区域商业居住中心。

图9 职住双重主导型区域典型街道通勤流分布

表3 四类典型职住区域的区域特点和通勤特征

针对上述提出的不同职住区域，必须依据实际情况采取不同规划引导策略。尤其要注意引导其中两种职住区域，一是居住主导型区域中的外围区域大型居住片区模式，需把握居住人口优势积极发展商务商贸等产业功能，创造更多就近就业的机会，避免沦为“睡城”；二是就业主导型区域中的外围市区高新技术产业园区模式，则需加快与园区就业需求相适应的居住和配套服务建设，提升其宜居性。本文仅利用手机信令数据对城市职住关系进行了探究，未来还可以联合POI数据、微博数据、交通轨迹等多源数据将职住关系与城市实体空间、居民活动、区域互动联系起来，相互补充，相互支持，进行进一步城市研究。