基于时空间行为的北京市周边乡村生活圈研究*

喻明明，任利剑，运迎霞

引言

国土空间规划背景下，生活圈作为精准配置公共服务设施的有效手段被北京、上海、广州等地广泛实践，2018 年发布的新版《城市居住区规划设计标准》中将生活圈规划有关内容纳入，2019 年北京市各分区国土空间规划中明确提出了构建城乡生活圈有关内容，2020 年《社区生活圈规划技术指南》(征求意见稿)对城乡社区生活圈的规划要点进行了指引，但目前生活圈理论在乡村领域的研究与应用相当匮乏，照搬城市生活圈中自上而下界定空间范围和划分圈层的研究方法忽略了村民的时空间行为规律、无法有效指导面向实施的乡村生活圈建设。

乡村生活圈作为村民居住、生产、生活、就业和交际活动等日常行为活动形成的城乡地理活动单元，本质是村民与空间设施在时间、空间上互动形成的空间范围[1]。大城市周边乡村生活圈涵盖城乡地域，村民生产生活空间城乡交融，公共服务设施城乡共享，传统城乡分离单独进行公共服务设施配置的方法难以匹配城乡居民需求，存在公共服务设施投资低效、闲置浪费严重以及获取难的问题，亟需契合村民生产生活习惯的公共服务设施供给方法。因此，本研究通过村民的时空间行为分析，探究自下而上的乡村生活圈空间范围识别与空间模式剖析方法，提出基于乡村生活圈的规划响应策略，为指导北京市周边乡村生活圈建设提供理论与方法支撑。

1 相关研究回顾

1.1 乡村生活圈的空间识别研究

空间识别与模式剖析作为乡村生活圈规划的前置条件尚未形成完善的理论与分析方法，存在范围界定模糊、圈层划分武断和公共服务设施配置忽略村民时空间行为规律的问题。也有部分学者在研究城市生活圈的过程中引入了时空间行为分析的研究方法，对于本文乡村生活圈的研究起到了借鉴作用，如黄建中通过对70 位老人的GPS数据采集和问卷调查的方法分别总结了老年人活动的位置特征和频率、出行方式以及目的地等基本活动特征，然后运用基于ArcGIS 描绘TIN 数据区的方法对老年人活动GPS 点数据进行处理，实现了老年人社区生活圈的空间边界识别[2]；柴彦威等应用“基于情境的结晶生长活动空间”划定方法，通过结晶生长算法识别社区15 分钟时间可达范围得到社区15 分钟步行可达生活圈，然后结合居民活动GPS 轨迹数据进一步对可达范围内的实际活动情况分析，识别了清河街道社区生活圈的空间范围和内部结构[3]。整体而言，基于GPS 数据采集分析时空间行为从而识别生活圈空间的研究方法对于中微观尺度的乡村生活圈研究具有较强的可行性，能够有效弥补传统乡村生活圈空间范围划定粗犷且缺乏科学性的问题。

1.2 乡村生活圈的规划研究

乡村生活圈的规划方面，已有研究局限于自上而下的圈层划分和公共服务设施配置[4-7]，如张贝贝以村庄人口规模和小学服务半径相结合，确定乡村生活圈的半径为1.5～3km，并利用泰森多边形法构建乡村生活圈体系，进而引导配置乡村公共服务设施[4]；王少博通过问卷调查的方法，以村民出行时间、出行方式和道路交通条件为生活圈划分依据，按照不同出行时耗划分了初级、基础、基本和日需时间生活圈，并依据不同圈层进行公共服务配置[5]。已有乡村生活圈规划的有关研究缺乏精细化、易量化、可视化的空间识别和空间模式研究方法，圈层划分过于武断且精度不足，难以有效指导实施建设。

1.3 大城市周边村民时空间行为研究

大城市周边地区村民时空间行为有着明显的市民化特征，村民生产生活方式不断变革并持续向市民靠拢，日常活动空间不断向城市建成区渗透，无法负担大城市高昂房价的同时又渴望享受城市的高品质公共服务设施，形成了居住、就业、获取公共服务城乡融合的空间活动方式，学者将这种居住在建制镇、集镇以及村庄内的农民在思想上、观念上、行为上全方位向市民靠拢的过程定义为居村农民市民化[8]。大城市周边地区是居村农民市民化发展的主要地区，村民空间活动城乡交融，通过乡村生活圈研究精准匹配大城市周边村民需求实现城乡一体化的公共服务设施高效配置对于城乡一体化和乡村振兴具有重要意义。

2 研究思路与数据来源

2.1 研究思路

本文旨在根据乡村居民时空间行为特征识别北京市周边乡村生活圈的空间范围，并剖析其空间模式，为乡村生活圈规划和高效供给城乡公共服务设施提供理论支撑和方法借鉴。研究方法上，国内学者对生活圈的识别研究进行了大量探索，主要以时空间行为数据如手机信令数据、GPS 数据作为数据基础进行生活圈空间识别[2，3，8]，虽然该方法的应用集中在城市，但基于出行活动GPS 数据识别生活圈空间范围的研究方法在精度和信息丰富度上能充分反映采集对象时空间行为特征，对于乡村地区生活圈的空间识别同样适用。基于此本文采用GPS 数据采集法和问卷调查法，选取北京市大兴区张公垡村50 位村民进行出行活动调查，提出生活圈空间范围识别和模式剖析方法，总结北京市周边乡村生活圈的空间范围和空间模式特征，并尝试提出基于乡村生活圈的公共服务设施供给优化建议。

2.2 数据来源

本文所需的分析数据主要有张公垡村村民出行GPS数据、村民活动日志、村庄基础数据、大兴区POI 和AOI 数据。便携式GPS 设备记录使用者连续七天的空间位置，包含坐标和日期时间信息；活动日志反应社区居民日常出行活动具体内容；问卷调查反应调研对象基本信息。调研对象的选择方面，需要兼顾数据的代表性和全面性，代表性即调研对象的时空间活动能反应村民群体典型的日常生产生活空间活动，因此要求调研对象需要具备正常的出行活动能力，此外，需要排除个人环境认知不足带来的时空间行为差异，故要求调研对象在本村居住时间超过5 年，对乡村及周边环境具有稳定认知；全面性即调研对象的时空间行为数据能够全面反应各年龄段、各职业村民的时空间活动特征，因此调研对象需要随机选取并进行筛选，覆盖各年龄段以及各职业村民。通过张公垡村所在村委会组织动员，研究选取了50 位常住社区居民作为GPS 数据采集、活动日志调查和问卷调查的调研对象，所选调研对象均具备正常出行活动能力，且在本村居住时间超过5年，对乡村及周边具有稳定认知。最终获得有效GPS 日轨迹数据337 份，有效问卷47 份，活动日志47 份。其他基础地理信息数据通过庞各庄镇及大兴区各部门、OSM 地图开源数据、高德地图以及实地调研等方式获取。

3 乡村生活圈的空间识别

3.1 识别思路

乡村生活圈空间范围识别包括村民生活空间范围与潜在活动范围两部分，时空间活动轨迹的可视化分析刻画居民生活空间范围，使用标准差椭圆、GPS 轨迹缓冲区、最小凸多边形、核密度分析和Alpha-shape 等方式分析对GPS 点集数据分析识别潜在活动范围[10，11]，二者叠加即为生活圈空间范围。

3.2 依据TIN 数据区测度潜在活动空间

除Alpha-shape 法以外的其他几种活动空间识别方法普遍存在生活空间测度范围扩大化、测度结果波动大以及参数确定缺乏依据的问题，Alpha-shape 法虽然能够有效避免空间扩大化的问题，但运算过程复杂繁琐，在技术操作方面难以推广应用。本文采用描绘TIN 数据区的方法测度生活空间，与Alpha-shape 法的核心思想相似，Alpha-shap 是指定一个半径为R 的球在点集数据上不停滚动，掠过（不漏下去）的地方建立连接关系形成点集轮廓面，而描绘TIN 数据区法的核心思想是指定三角形的最大边长，将点集数据相互连接构造为一个个边长小于指定值的三角形面，由这些面共同构成点集轮廓面。TIN 法最大的优势在于运算简单、过程可视化，通过多次三角形边长值区间计算能够快速判断合理边长值，能够较为精细的测度潜在生活空间范围。结合社区居民进入建筑物后的最远可能活动距离以及社区居民潜力活动范围，研究确定900m 为TIN 三角形最大边长，识别结果如图1。

图1 GPS 数据TIN 数据区

3.3 用地筛选与边界处理

与城市不同，村民潜在活动空间存在大量非建设用地，考虑到村域范围内农林用地虽然不可达但是村民实际劳动生产活动区域，因此予以保留，其他不涉及村民劳动生产的非建设用地全部剔除。首先，选取200m×200m 的城市栅格作为乡村生活圈空间识别基本空间单元[12，13]，筛选上述非建设用地所在城市栅格并剔除，其次，通过卫星影像、AOI 以及实地调研确定潜在活动空间范围涉及的公共产品地块界限，将公园、产业园区、商业综合体等根据地块界限完整纳入到乡村生活圈范围的城市栅格中（图2）。最终计算处理得到张公垡村生活圈空间范围，共包含城市栅格1567 个，面积62.68km2（图3）。

图2 路径、AOI 和非建设用地处理

图3 乡村生活圈识别结果

4 乡村生活圈的空间模式剖析

4.1 空间模式剖析思路

研究总体上采用“提出假设—实证验证”的研究方法对乡村生活圈空间模式进行分析[14]，在假设方面，从村民的时空间行为特征出发，剖析乡村生活圈圈层的形成逻辑，确定出行成本、行为能力制约和需求等级作为村民空间活动规律的主要影响因素，基于此构建乡村生活圈圈层模式假设；在验证方面，利用村民出行GPS 数据构建空间“使用强度”指标，结合道路交通网络数据并按照道路等级和车速进行分类，构建“可达性”指标，以栅格化的生活圈范围为研究对象，对每个城市栅格的两个维度指标进行统计分析，构建“使用强度—可达性”统计模型，以选取临界值的方式划分乡村生活圈圈层，对乡村生活圈圈层模式假设进行验证。

4.2 乡村生活圈圈层的形成逻辑

有限理性决策理论认为，决策者追求理性，但又不是最大限度的追求理性，只要求在个人能力范围内有限理性，决策追求“满意”标准而非最优标准[15，16]。乡村生活圈是村民有限理性下获取公共产品的决策过程，受到个人知识水平限制，决策过程并非最优决策，而是在村民平衡成本与需求后的满意方案。生活圈圈层的形成是村民获取公共产品的需求与愿意付出的成本之间博弈的结果。村民受经济水平限制，出行活动有着明显的成本敏感特征，成本包括时间成本、交通成本和价格成本，三者叠加致使村民从村庄到城区获取公共产品的成本逐渐增加，平衡成本同时也伴随着村民公共产品的需求等级逐级提升。村民在获取差异化层级公共产品时所产生的时空间活动在空间使用时间和出行时间成本上有着潜在的相关性和规律性，二者相互相互作用最终体现为具有圈层特征的时空间活动规律，形成乡村生活圈的圈层结构。

4.3 乡村生活圈的空间模式假设

马斯洛的需求层次理论认为通常只有在较低层次的需求得到满足时才会有意愿去追求更高层次的需求。从村民出行活动轨迹的分布规律来看（图4），轨迹主要集中在村庄内部、镇区和市郊，还有部分轨迹支状自村庄放射分布。综合考虑村民出行的成本制约和层次需求，将乡村生活圈概括为四圈层的空间体系（图5）。

图4 村民活动轨迹空间分布

图5 乡村生活圈空间模式假设

（1）满足基本生存需求的基本生活圈

基本生活圈是乡村地区经济发展水平落后和农村人口年龄构成老龄化、低龄化共同作用的结果，生存需求是维持村民日常生产生活的基本保障型需求，基本生活圈体现在空间可达性方面能满足老人、儿童及残障人士日常需求，而且具有可达性高、获取成本低、需求大的特征。村域边界是划定基本生活圈的重要分界线。在村域边界内部，公共服务设施主要面向本村村民服务，包括简易的小卖部、小餐馆、小公园等，此外，村民的农业活动也主要在村域范围内进行。村民的部分购物、休闲、娱乐及务农活动在村域范围内聚集，从而形成了乡村生活圈的最内部圈层，称为基本生活圈。

（2）出行能力制约下的扩展需求圈

调查发现，非机动车和步行是村民日常出行的主要交通方式，三轮车是村民最常用的交通工具，具有成本低、操作简单、维护方便、装载能力强的特点，只有非机动车不可达的情形村民才会被迫选择私家车和公交车出行。非机动车出行作为村民最常用的出行方式在出行能力方面有很大的局限性，受交通管制要求无法在村镇以外区域活动，因此，在以非机动车为主的出行方式下，村民的出行能力将其活动空间制约在村镇之间。此外，受到非机动车出行能力制约的出行活动性质与其他出行目的具有明显区别，交通方式的选择是基于成本的考量，以非机动车出行获取更高层级的公共产品、外出打工等无疑是最具性价比的出行方式，在出行活动目的上主要集中在比村庄内更高等级的公共产品和灵活稳定的就业岗位。因此村民在非机动车可达范围内，进行的购物、休闲、娱乐、就业等出行活动形成了乡村生活圈的第二圈层，称之为扩展需求圈。

（3）追求高品质公共产品的高级需求圈

根据马斯洛的需求层次理论，在第一和第二圈层无法满足公共产品需求和就业需求的情况下，村民将会追求更高级的公共产品以满足自身需求，但是村镇地区受经济水平公共产品等级较低，无法满足需求，因此高级需求活动往往需要前往城市进行，而出行不便利、距离远、成本高则成为主要制约因素。

改革开放以来村民生活水平显著提升，村民对于美好生活的需求也更加强烈，为了提升生活品质，追求高薪工作，村民倾向于克服出行能力制约，通过私家车和公共汽车的方式付出更高的时间成本、距离成本和交通成本进行出行。这种高成本的出行活动在出行性质上与第一和第二圈层截然不同，出行目的一方面是收入提升远大于出行成本提升的更好工作岗位，另一方面是满足村民美好生活需求的高级公共产品如电影院、大型公园、图书馆、大商场等。这些以机动车远距离出行满足村民高等级购物、就业、就业、就医等较高级生产生活需求的活动，在空间上形成了乡村生活圈的第三圈层称之为高级需求圈。

（4）基于被动选择的替代需求圈

村民的时空间行为除了主动获取不同等级公共产品满足层次需求和工作需求的出行活动外，也存在部分非主动选择的空间活动。第一、第二和第三圈层的活动是有限理性下的自我需求满足活动，但部分文化教育水平较低的村民，面对生存压力又无法通过自己能力选择理想的工作岗位，只能通过政府帮助经过技能培训后到指定企业务工，就业地点的选择权不在于村民，在没有就近工作岗位的情况下，这部分村民群体被迫远距离通勤到目标企业工作。此外，进入北京市区需要北京车牌，但北京车牌摇号困难，村内大多数车都为外地牌照，因此在城区公共产品无法获取，非城区有替代性或等级略低的公共产品时，村民被动选择替代性公共产品。获取替代性公共产品的活动并不是有限理性下的最优决策，而是被动选择替代的过程，这部分公共产品等级较高，位于城市边缘区且交通等配套设施不完善，一般为大型公园等。

这些基于被动选择的时空间活动通过离心形式以村庄作为核心向外发散，呈“点—线—点”的空间连接模式，并不形成集中成片的有明确地理空间边界的圈层范围。因此，乡村生活圈的第四圈层是对基于被动选择产生的就业和获取高级公共产品活动在空间上的范围概括，称之为替代需求圈。

4.4 实证验证

（1）可达性指标构建及测度

本文可达性是指生活圈内某空间单元（城市栅格）以村庄为起点通过正常公路行驶到达所需花费的最短时间,代表从村庄出发到达此栅格的时间成本，通过对乡村生活圈内每一个栅格的可达性计算和对比，可以对生活圈范围的内空间单元进行可达性分区，筛选出有相似可达性的区域，即时间成本分区。通过构建道路交通网络模型，按照道路等级确定道路时速，以村庄为起点以60秒为统计周期进行可达性分析，将时耗区间属性赋值于城市栅格，实现城市栅格可达性指标量化（图6、7）。

图6 研究范围可达性分析

图7 生活圈栅格可达性分区

（2）使用强度指标构建及测度

本文提出的使用强度是指乡村生活圈内某空间单元(城市栅格)内的村民活动强度。通过对乡村生活圈内每一个城市栅格的村民使用强度计算和比较，可以筛选出强活动区域。使用强度指标的测度以村民活动在生活圈内每个空间单元的停留时间计算，即通过村民GPS 活动轨迹的时间点信息属性值，计算每一个空间单元内村民7天活动的累积停留时间，以此作为使用强度指标（图8）。

图8 生活圈栅格使用强度

（3）基于使用强度变化临界值划分圈层

通过构建城市栅格可达性指标和使用强度指标，以可达性指标的每60 秒为一个统计周期，统计每60 秒可达范围内的乡村生活圈空间单元（城市栅格）使用强度，构建可达性指标与使用强度指标环比变化二者的统计分析折线图，通过选取临界值的方式，选取相邻统计周期中使用强度环比下降最快的四个统计周期作为划定乡村生活圈的临界值从而划定四个圈层。

基于以上指标按照栅格可达性和使用强度指标进行统计分析，统计结果如图9，从图中可知，随着出行时耗的增加空间使用强度从最高点断崖式下滑而后波浪式发展，形成了三个波峰。每个统计周期的空间单元使用强度环比变化情况如下（表1），负值意味着这一统计区间的空间栅格与所在圈层的联系下降，与所在圈层联系度降低，因此采用选取极值的方法选取空间使用强度环比下降最快的统计区间作为划分圈层边界的临界值，确定了临界值对应的120,480,960 三个可达性值作为圈层边界，划定得到以0-120，121-480,481-960,961-1800为统计区间的第一圈层、第二圈层圈、第三圈层和第四圈层（图10）。

表1 各统计周期空间使用强度表

图9 栅格可达性与使用强度指标统计分析

图10 圈层划分结果

圈层结构验证结果表明，第一圈层范围与村域边界吻合度较高，第二圈层圈主要囊括了镇区，第三圈层覆盖至市郊，第四圈层位于外围呈“飞地”型分布，与假设的圈层理论模式完全符合。因此可以得出结论，乡村生活圈的四圈层结构是客观存在的，基本生活圈是满足村民基本生存需求的圈层，与村域边界高度重合；需求扩展圈是村民非机动车主导的出行方式制约形成的，主要满足村民高性价比的需求；高级需求圈是村民追求美好生活需求，满足高品质需求的圈层；替代需求圈是被动选择下村民就业、获取高级公共产品的空间活动范围。

5 基于乡村生活圈的规划响应策略

精准匹配村民需求与设施供给是乡村生活圈规划的最终目的，提升供需匹配水平需要从供给和获取两个个方面进行优化，在供给方面按照乡村生活圈圈层进行公共服务设施层级配置增强差异化需求空间匹配程度，在获取方面根据乡村生活圈范围的空间分布特征优化道路交通系统强化村民获取设施的时间匹配程度，以张公垡村为例，从供给和获取两方面提出基于乡村生活圈的公共服务设施供需匹配策略。

5.1 供给方面：优化设施配置，明确圈层层级

在公共服务设施的供给方面，结合相关规范标准对公共服务设施六大类设施类型的项目内容进行整理分级，构建基于乡村生活圈的城乡公共服务设施层级配置体系（表2）。

表2 基于乡村生活圈的城乡公共服务设施配置引导

（1）考虑到基本生活圈的基本保障型设施特征，主要配置较低等级的设施如幼儿园、卫生室、活动室、文化站、小绿地公园和老年餐厅等，保障村民能够在村域范围内通过便捷的方式获取基本的教育、医疗、文体、休闲和养老活动需求；

（2）扩展需求圈的设施内容主要包括更高等级的镇级中小学、卫生院、药店、体育场、中型公园和敬老院，满足村民在非机动车出行方式制约下的一般性教育、医疗、文体、休闲和养老活动需求；

（3）高级需求圈在设施配置上以高级设施为主如高级中学、综合医院、大型公园和图书馆等；

（4）替代需求圈在设施配置上按照弹性原则，需要依据多个村的实际需求情况灵活配置，主要设施有体育馆、中型公园和日间照料中心，是提升村民生活品质满足美好生活需求的重要内容。

5.2 获取方面：优化道路交通系统，强化时间匹配

获取公共服务设施的时间匹配优化可以从两方面入手，一方面是优化道路网络和道路断面，通过道路网络优化强化乡村生活圈各圈层之间的联系，针对不同出行方式改造道路断面提升通行效率和安全性；另一方面是优化交通系统，根据乡村生活圈空间范围对公交线路进行优化调整，提升村民获取公共服务设施的便捷度。张公垡村生活圈基本生活圈以步行出行为主、扩展需求圈以三轮车出行为主、高级需求圈和替代需求圈以公交车和自驾为主，因此需要改造村内道路强化步行体验；改造基本生活圈和扩展生活圈之间联系道路的断面，增加非机动车道；优化公共交通线路串联各圈层设施布局核心。

6 结论和讨论

研究表明，北京市周边乡村生活圈空间范围由村庄向市郊辐射拓展具有明显方向性，空间模式共包含四个圈层：基本生活圈—扩展需求圈—高级需求圈—替代需求圈，其中，基本生活圈与村域范围大致吻合，扩展需求圈由村庄向镇区方向呈不规则面状拓展，高级需求圈位于市郊，替代需求圈呈“飞地”型分布。规划应用方面，应按乡村生活圈四圈层空间模式进行公共服务设施层级配置以提高设施布局与村民需求的空间匹配度、减少设施闲置浪费，优化获取乡村生活圈内公共服务设施的道路和交通系统以提升获取设施时间匹配度，从而构建便捷、高效的乡村生活圈。

研究的应用与推广方面，本研究以北京市周边乡村为例验证了自下而上基于时空间行为剖析乡村生活圈的方法具有可行性，适用于大城市周边乡村生活圈的研究。但是，我国大城市周边村民生产生活差异巨大，因而乡村生活圈空间模式不能一以概之，难以通过一个案例归纳总结出以时距等量化指标为划定依据的乡村生活圈建构方法，对于大城市周边的一般性乡村生活圈研究可以借鉴本研究方法通过GPS 数据自下而上识别与剖析乡村生活圈，一般性乡村生活圈构建与划分方法还需要大量案例归纳总结。

本研究在设备精度、数据采集时长、数据完整性、样本数量上仍存在较大不足，对于复杂的村民时空间行为规律认识尚有局限性；未来研究拟增加研究案例，将乡村及城市社区进行一体化研究，同时扩展GPS 采集样本数，实现对大城市周边城乡地区生活圈的整体认识，归纳总结不同经济发展水平的大城市周边乡村生活圈划定方法。

图、表来源

文中图、表为作者绘制。