大数据视角下的武汉市人口格局探析

新兴大数据反映了人、物、信息在空间上的流动和聚集,体现了社会经济要素的动态分布和相互关系。结合自然资源部下达的2018年国家地理国情监测项目"武汉市大数据城市空间格局变化监测试点",创新开展了"地理国情+大数据"融合研究,从城际人口流动和城市人口分布2个方面开展了武汉市人口空间格局识别,揭示了武汉市对外人口流动规模和方向,城市内部居住和就业人口分布的圈层差异、人地关系和跨江出行特征。     

土地利用景观格局对居民就业可达性的影响——以武汉市中心城区为例

城市的制度转型和空间重构加剧了职住分离现象,降低了居民就业可达性,土地利用景观格局特征是影响居民就业可达性的因素之一。基于经济普查、人口普查数据以及2010年和2014年两期土地利用数据,对武汉市中心城区街道尺度的居民就业可达性进行分析,定量描述土地利用景观格局对居民就业可达性的影响。研究结果表明,景观格局指数中景观尺度的边缘密度、香农多样性指数和斑块类型尺度的斑块面积、斑块占景观面积比例、回旋半径、聚合度均对就业可达性有显著影响;就业类斑块特征对居民就业可达性的影响比居住类斑块更大,居住区规划应考虑周边就业岗位数量;土地利用多样性、斑块分布紧实度的提升均有助于提高居民就业可达性。     

人群时空行为与城市昼夜人口空间集聚分析——以武汉市为例

城市是人口和资源在时空上的聚集,昼夜人群空间集聚是其中最基本、最主要、最频繁的人口时空变化模式,是理解城市复杂演变的基础微观机制。由于缺乏先进的技术手段,往往无法真实地记录和量测城市人口的个体流动与整体趋势,人们对城市昼夜人口空间集聚的了解仍然十分有限。本文基于城市人群时间地理特征,从城市大数据中挖掘并模拟城市人群的社会时空行为,在此基础上计算并分析城市昼夜人口集聚时空分布。对武汉市主城区的昼夜人口集聚分析表明：(1)人口密度与分布面积具有幂律关系,符合Clark模型;(2)傅里叶变换可有效地揭示人口分布空间变化的主方向和延伸程度;(3)中心城区夜间人口较白天人口分布更为集聚,研究区昼夜间人口流动主要以城区内部流动为主。归纳出城市昼夜人口集聚差异具有5种模式：交通线、三明治、光晕、椒盐和单体模式,这些模式与城市演化及空间格局有密切关系,其中交通线模式是研究区人口昼夜差异最大的一种模式。     

基于E2SFCA的城市旅游景点的潜在空间可达性分析

针对城市景点空间分布的公平性问题,以武汉市为例,使用增强的二步移动搜索法(E2SFCA)对武汉市景点的潜在可达性进行了研究.分别选取60 min、180 min作为最大搜索范围,分别得到了E2SFCA可达性效果图.分析结果可知,武汉市景点潜在空间可达性不均衡,整体上表现出中心城区可达性较高边远辖区可达性较低的圈层结构.最大搜索范围为180 min的可达性比60 min的可达性均衡性好,圈层结构更明显.     

基于公共交通系统的城市公园绿地可达性分析——以武汉市中心城区为例

城市公园绿地是城市绿色基础设施的重要组成部分,是城市居民主要的休闲游憩场所,具有重要的生态、社会文化功能。本文以武汉市公园绿地为研究对象,运用两步移动搜索法(2SFCA)计算研究区内居民基于公共交通方式下的公园绿地可达性,采用反距离加权插值法分析公园绿地可达性的空间集聚特征。研究结果表明:1)研究区内公园可达性优劣水平差异较大,呈现出中心城区内居民点公园可达性的两极分化特征,空间上表现出由东向西不断减小的梯度递减格局。2)基于公共交通方式下区内居民点的可达性和公园绿地的空间分布在一定程度上呈现出空间失配,中心城区西北部和中部人口集中区域公园可达性水平较差。     

基于交通网络的综合性医院可达性分析——以武汉市主城区为例

综合性医院是城市居民就医的重要场所,是现代医疗服务体系的重要组成部分。本文基于平峰、高峰两种时段的交通网络,利用高斯两步移动搜寻法和空间插值法对武汉市主城区进行了可达性分析。结果表明:1)两种时段的可达性一般及以上占比均较高,但平峰时分布更加均衡,高峰时极化特征明显;2)社区的可达性等级在空间上分异显著,呈现出连续的圈层式分布;3)不同区县之间分异特征明显,一般平均可达性更高的区县,其可达性波动更小,反之亦然。总之,本文为城市综合性医院可达性理论的深入、系统研究提供了一种新思路,对基于可达性的综合性医院空间布局优化具有重要的现实意义。     

基于公路交通网的旅游景区时间可达性分析——以武汉市为例

基于武汉市实际的公路交通网,利用Arc GIS空间分析工具和可达性模型,参考武汉市公路网结构,定量分析了武汉旅游景点的可达性及其空间格局。结果表明:景点分布空间上呈现出"大分散,小集中"的特点;武汉市旅游景区可达性呈现由中心向周边递减的圈层分布;区域内景点平均通行时间在0.723 8~3.003 5 h之间,景点可达性系数极差为1.766 6;受旅游景点空间分布、公路网结构及景点知名度的影响,旅游景区可达性空间格局不平衡分布较显著。最后,提出武汉市旅游空间结构优化的相关策略。     

武汉市人口增长与空间分布格局演变

为揭示城镇化背景下武汉市人口时序增长趋势和人口空间分布格局演变特征,本文基于1990年第四次、2000年第五次、2010年第六次全国人口普查和2014年武汉市人口普查数据,运用统计学原理和GIS空间分析方法,分析了武汉市人口增长的时空变化规律;应用人口密度空间分布的数学模型,得到武汉市人口空间分布格局的演变趋势。人口增长研究表明:1990年以后,武汉市人口数量迅速增长,总体上形成了中心聚集、外围扩散的空间发展格局。空间分布研究表明:1)武汉市的人口密度分布更加符合Clark模型,主城区Smeed模型拟合效果更好。近25年来,武汉市城镇化进程迅速,人口向主城区聚集。随着时间发展,主城区逐步呈现初级阶段的郊区化。2)武汉市主城区人口空间分布已经出现多中心化的趋势,并且已经有两个街道发育成为人口次中心。研究结果可为武汉市人口相关决策的制定和城市结构调整提供参考依据,有助于认识我国中部崛起城市的发展规律,为其他城市的发展和规划提供参考和借鉴。     

南京市高级中学可达性及空间分布特征研究

针对现有的教育资源空间格局评价大多数以空间距离可达性作为分析指标,缺少对时间成本考虑的问题,该文在GIS空间分析技术的支持下,设计了基于优先队列的可达性算法,并基于南京市区交通道路网络计算了南京市高级中学的可达性,然后以此为基础分析了南京市高级中学的空间分布特征。通过对整体可达性、等时线、学校服务范围及分区可达性等方面的分析,结果表明:南京市区高级中学可达性较好,但不同区域之间以及区域内部,不同学校之间可达性存在明显差异。     

中心城区广场公园绿地可达性研究

城市广场公园绿地的可达性是间接反映其布局是否合理的重要指标。本文运用多中心性模型测度了武汉市中心城区公共交通网络中心性,研究了武汉市中心城区公共交通网络和广场公园绿地空间分布规律以及空间结构;并利用邻近度和中间性两个指标,进一步分析了武汉市中心城区广场公园绿地的空间可达性。结果表明武汉市中心城区广场公园绿地具有以下特点:1)整体分布呈现较强的集聚性,同时区域差异明显;2)邻近度与"距离"呈线性负相关,从中心城区的中心到边缘,广场公园绿地中间性整体呈逐渐下降的趋势;3)位于中心城区中心的广场公园绿地空间可达性最佳,其覆盖区域交通网络中心性较高,可达时间相对较短,位于人口分布中心周围的广场公园绿地可达性较好,且可达性由城区中心向城区边缘逐渐递减。     

武汉市体育场馆空间分布分析与研究

以武汉市为研究区域,运用密度分析和空间自相关探索武汉市体育场馆空间分布的聚集性;利用空间二元相关性定量地分析体育场馆空间分布与经济要素、社会要素以及道路网的相关性。结果表明,武汉市体育场馆在中心城区呈聚集并向外围扩散;人口密度、生产总值以及道路网密度都在不同程度上影响着体育场馆的空间布局。武汉市体育场馆的空间分布受经济和交通情况的影响比较大。通过多元回归模型,预测随着武汉城市中心及以外地区经济的发展、道路的完善以及政府的大力支持,乡村郊区的体育场馆数量将不断增多,武汉市体育馆将向着中心城区密集一乡村郊区普及的分布模式转变。     

Accessibility Futures

This study uses accessibility as a performance measure to evaluate a matrix of future land use and network scenarios for planning purposes. The concept of accessibility dates to the 1950s, but this type of application to transportation planning is new. Previous research has established the coevolution of transportation and land use, demonstrated the dependence of accessibility on both, and made the case for the use of accessibility measures as a planning tool. This study builds off of these findings by demonstrating the use of accessibility‐based performance measures in the Twin Cities Metropolitan Area. This choice of performance measure also allows for transit and highway networks to be compared side‐by‐side. For roadway modeling, zone‐to‐zone travel time matrix was computed using stochastic user equilibrium (SUE) assignment with travel time feedback to trip distribution. A database of schedules was used on the transit networks to assign transit routes. This travel time data was joined with the land use data from each scenario to obtain the employment, population, and labor accessibility from each traffic analysis zone (TAZ) within specified time ranges. Tables of person‐weighted accessibility were computed for 20 minutes with zone population as the weight for employment accessibility and zone employment as the weight for population and labor accessibility. Maps of accessibility by zone were produced to show the spatial distribution of accessibility across the region. The results show that a scenario where population and employment growth are concentrated in the center of the metropolitan area would produce the highest accessibility no matter which transportation network changes are made. However, another scenario which concentrates population growth in the center of the metropolitan area and shifts employment growth to the periphery consistently outperforms the scenario representing the projected 2030 land use without any growth management strategy.     

基于LUR的武汉市PM2.5浓度空间分布模拟

基于稀疏监测点的监测数据无法直接获取城市内部空气污染的高分辨率空间分布。以武汉市为例,研究了基于土地利用回归(landuseregression,LUR)模型的大气PM2.5浓度高分辨率空间分布模拟。采用双变量相关分析识别出与PM2.5浓度相关性最高的4个影响因子,分别是1000m缓冲区内道路长度,500m缓冲区内水域面积,500m缓冲区内建设用地面积以及工业污染影响。采用PM2.5月平均浓度和识别出的影响因子连同气象条件(月平均温度和月降水量)进行多元线性回归分析,相关系数R2达到0.905,调整后的R2为0.885。在研究区建立均匀格网(2km×2km),利用得到的LUR方程计算格点PM2.5浓度值,应用空间插值制成武汉市主城区夏季PM2.5浓度空间分布模拟图。模拟结果显示,主城区有三个PM2.5浓度高值中心,分别为青山工业区、江北工业区和汉口汉西建材市场区域。汉阳南部、武昌南部的大型湖泊和水域面积比例较大的区域表现为两个PM2.5浓度低值中心。     

基于GIS的武汉市道路密度空间分异特征

以武汉市行政区和街道为研究单元,以道路密度为主要指标,通过GIS的叠加分析、空间插值分析等空间分析功能,同时结合全局自相关和局部自相关分析,对武汉市道路密度的空间分布差异进行研究。结果表明,汉口道路最为稠密,武昌最低,道路集中分布在硚口区、江汉区和江岸区的东南缘。武汉市道路密度全局Moran's I=0.418 2,空间集聚特征显著;局部Moran散点图显示其道路空间差异性和集聚性明显。道路网呈现出3条主结构线:一条在汉口沿汉江、长江分布,呈片状连续分布;一条在武昌西北部沿长江沿岸呈串珠状分布;一条在武昌区南部,呈小片状间断分布。武汉道路密度与人口分布有高度的正相关关系,但与各区的GDP水平关系并不明显。     

湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征

道路网络通达性是区域交通体系建设所要考虑的重要方面。本文以GIS为技术手段,通过重力度量模型、道路加权和密度模型计算得出经济联系指数和道路加权核密度指数,并构建综合通达性指数来分析湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征分布。结果表明:(1)湖北省103个县经济联系指数以武汉市主城区最高;(2)道路加权核密度指数以武汉市东西湖区最高;(3)道路网络综合通达性最高的5个县级行政单元为硚口区、汉阳区、江岸区、江汉区、东西湖区。本文填补了目前国内省级交通网络通达性方面的研究空白,为湖北省道路交通网络的建设和布局优化提供了参考依据。     

基于ARIMA模型的市内人群移动预测

城市内部人群移动模式的研究在城市规划、交通量预测和疾病的防控等领域具有重要的应用价值。已有研究多基于出行数据探索人群移动模式,文中基于新浪微博位置签到数据,从时间序列建模角度结合ARIMA模型,建立武汉市人群移动的季节性模型实验表明,模型ARIMA(3,0,2)(1,1,0)12能较好地拟合并预测武汉市人群移动趋势,对城市规划和决策具有重要参考价值。     

从城市兴趣点中提取多层次地标方法探究

为了获取结构化空间知识,本文在前人研究基础上,提出一种依据显著度差异从城市POI数据中提取多层次地标的方法。分别从知名度、通达度以及个体特征三个方面量化分析了影响POI显著性的因素;然后利用这三个指标构建了POI显著性度量模型,并进行了武汉市武昌区地标提取实验。最后,以各层地标为种子生成Voronoi图,用来反映各层地标的空间影响范围及上下层地标之间蕴含的认知规律。     

基于GIS的青岛市中心城区道路网络可达性研究

针对青岛市中心城区交通网络建设不完善的问题,研究了该区域路网的综合可达性,并提出了相应的解决方案。基于GIS平台,建立了青岛市中心城区路网模型;选取最小阻抗(时间和距离)、交叉口服务指数、路网密度和路网连通度作为关键评价指标,分别从路网距离关系、路网结构合理性、路网密度和路网发育程度4个方面分析了该区域的路网可达性;在此基础上,建立了青岛市中心城区路网综合评价模型。研究结果表明,该区域的路网以多中心多圈层形式分布,整体可达性良好;西南区域路网密度低,南部外围区域机动性差,南部地区可达性较差,应不断加强该地区的基础设施与路网建设。     

Multiple intra-urban land use simulations and driving factors analysis: a case study in Huicheng,China

Simulations of intra-urban land use changes have gradually attracted more attention as these approaches are extremely helpful in regard to decision making and policy formulation. While prior studies mostly focused on methods of developing intra-urban level simulations, very little research has been conducted explain the factors driving intra-urban land use change. Urban planners are highly concerned with how inner-city structures are formed and how they function. Here, to simulate multiple intra-urban land use changes and to identify the contribution of different driving factors, we developed a random forests (RF) algorithm-based cellular automata (CA) simulation model. In this study, the model applied diverse categories of spatial variables, including traffic location factors, environmental factors, public services, and population density, as the driving factors to enhance our understanding of the dynamics of internal urban land use. The CA model was tested using data from the Huicheng district of Huizhou city in the Guangdong province of China. The Model was validated using actual historical land use data from 2000 to 2010. By applying the validated model, multiple intra-urban land use maps were simulated for 2015. Simultaneously, spatial variable importance measures (VIMs) were calculated by using the out-of-bag (OOB) error estimation approach of the RF algorithm. Based on the calculation results, we assessed and analysed the significance of each intra-urban land use driver for this region. This study provides urban planners and relevant scholars with detailed and targeted information that can aid in the formulation of specific planning strategies for different intra-urban land uses and support the future evolution of this area.