李雅楠 徐鶴 王成新
摘 要:隨著大數(shù)據(jù)的開發(fā),其在城市地理學(xué)中的應(yīng)用逐漸普及,尤其在城市空間結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用日益增多。本文總結(jié)了大數(shù)據(jù)在城市空間結(jié)構(gòu)研究中國內(nèi)外研究成果,同時指出城市規(guī)劃建設(shè)、城市功能區(qū)與邊界確定、城市居民行為空間和消費空間、城市社會空間與社會網(wǎng)絡(luò)成為研究的重要領(lǐng)域。今后,隨著大數(shù)據(jù)利用的逐步深入,大數(shù)據(jù)研究方法有待于深化,研究領(lǐng)域也有待于擴展,但是大數(shù)據(jù)研究應(yīng)該與傳統(tǒng)研究方式的相互融合。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù);城市空間結(jié)構(gòu);應(yīng)用
中圖分類號:K901 文獻標識碼:A 文章編號:2095-7866 (2017) 04-009-07
引言
隨著中國城市化進程的加快推進,城市功能轉(zhuǎn)型成為研究的熱點。城市功能問題可以從結(jié)構(gòu)剖析中得到答案。目前世界城市正經(jīng)歷著一場深刻的空間結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)造[1],城市空間結(jié)構(gòu)成為城市地理學(xué)研究的經(jīng)典課題。但是數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)量少、數(shù)據(jù)失真等成為城市結(jié)構(gòu)剖析和規(guī)律探尋的主要瓶頸。近年來,隨著大數(shù)據(jù)的興起,國內(nèi)外對大數(shù)據(jù)及其在城市地理學(xué)中的應(yīng)用進入探索和嘗試階段,但尚未形成公認的理論和方法。然而大數(shù)據(jù)在城市空間結(jié)構(gòu)中的有效應(yīng)用已經(jīng)成為共識,并已進行了諸多有益嘗試。
一、大數(shù)據(jù)為城市空間結(jié)構(gòu)研究提供了有利契機
二戰(zhàn)以來,西方的城市地理學(xué)幾乎每隔十年就轉(zhuǎn)變一次研究思潮,且不斷與人類學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等相關(guān)學(xué)科相互借鑒 [2],主要原因在于計算機、遙感、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)方法的發(fā)展使得城市地理學(xué)研究手段日益多樣化。從西方城市地理學(xué)的發(fā)展來看,數(shù)量方法和模擬分析使其在短期內(nèi)發(fā)展壯大的原因[3]。數(shù)據(jù)制約著人文—經(jīng)濟地理學(xué)研究的深度和廣度[4]。在此背景下,僅靠一味的學(xué)習(xí)、模仿已難以融入日益龐大復(fù)雜和多變的西方城市地理學(xué)理論潮流,也難以適應(yīng)國內(nèi)不斷增長的學(xué)科理論需求[2]。
大數(shù)據(jù)時代的到來為中國城市地理學(xué)的研究提供了有利契機?!按髷?shù)據(jù)是人們獲得新的認知、創(chuàng)造新的價值的源泉,還是改變市場、組織機構(gòu),以及政府與公民關(guān)系的方法”[5],它已經(jīng)滲透至全球經(jīng)濟、政治、社會等的各領(lǐng)域。不僅有效提高了全球各部門、各行業(yè)的創(chuàng)造力、競爭力、生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益,更為重要的是,它改變了人們的生活、工作和思維方式,從而開啟了這次重大的時代轉(zhuǎn)型。目前大數(shù)據(jù)研究應(yīng)用的廣度和深度正在不斷拓展,呈現(xiàn)出多學(xué)科參與的特點。而以城市居民的社會經(jīng)濟活動為主要研究對象的城市地理學(xué)與當(dāng)前大數(shù)據(jù)建設(shè)和發(fā)展趨勢具有高度的一致性,大數(shù)據(jù)的發(fā)展將會推動城市地理學(xué)的完善和發(fā)展,并為城市地理學(xué)的學(xué)科思維和研究方法帶來挑戰(zhàn)。正如甄峰[6]所言,大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來,并影響著人文地理與城市研究的理論、方法與技術(shù)體系。目前中國城市地理學(xué)發(fā)展處于黃金時期。要適應(yīng)城市化多元快速發(fā)展需求、加快追趕世界學(xué)科發(fā)展前沿,就必須充分挖掘和發(fā)揮大數(shù)據(jù)效能。鑒于中國城市問題的復(fù)雜化、系統(tǒng)化和多元化,城市地理學(xué)科也應(yīng)抓住大數(shù)據(jù)時代這一新的科學(xué)研究機遇期,從理論與方法體系上對不同層面地理要素、人文要素與城市問題展開深入研究,這對于理論創(chuàng)新與解決實際問題都具有非常重要的意義,對城市空間結(jié)構(gòu)這一問題而言同樣如此。
二、 大數(shù)據(jù)在城市空間結(jié)構(gòu)的重點應(yīng)用領(lǐng)域
大數(shù)據(jù)的獲取和應(yīng)用已成為西方城市地理與社會學(xué)研究的熱點內(nèi)容,主要包括利用用戶位置數(shù)據(jù)(來源于社交網(wǎng)絡(luò)、公交刷卡、GPS定位、智能手機等)對城市居民流動與出行模式的研究[7,8]。利用大數(shù)據(jù)進行的研究已經(jīng)涵蓋了城市的空間組織、社會文化、旅游行為、企業(yè)經(jīng)濟、物流交通及規(guī)劃管理等多個方面,且研究理念、方法和技術(shù)也逐漸系統(tǒng)化[6]。大數(shù)據(jù)成為準確把脈中國城市空間結(jié)構(gòu)規(guī)律的重要工具。更快更準地摸清中國城市空間結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律,提出可操作性的對策,指導(dǎo)城鎮(zhèn)化的健康發(fā)展,必須強化大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。目前,大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在城市空間研究的如下領(lǐng)域得到初步應(yīng)用。
(一)城市的規(guī)劃建設(shè)
城市地理學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的機遇更多源自實踐的需求。在城市規(guī)劃管理方面,Roth[9]、Batty[10]利用城市監(jiān)測和居民社交數(shù)據(jù)分析城市復(fù)雜巨系統(tǒng),改變城市規(guī)劃調(diào)研和編制方法,提升城市公共服務(wù)水平和政府管理效率等等。薛濤[11]以北京市“城六區(qū)”為案例地研究發(fā)現(xiàn),居民簽到活動主要聚集在三里屯片區(qū)等五個主要空間節(jié)點;網(wǎng)絡(luò)簽到活動空間與城市經(jīng)濟服務(wù)業(yè)分布均呈現(xiàn)明顯相關(guān)性。一些研究者把城市規(guī)劃設(shè)計與大數(shù)據(jù)相互結(jié)合,如通過對數(shù)據(jù)分布中異常值的揭示來發(fā)現(xiàn)城市的個性[12]。趙珂提出,大數(shù)據(jù)時代的地理設(shè)計,將促使自下而上、具有掌控大數(shù)據(jù)的能力、具有強大城市全方位環(huán)境適應(yīng)能力的“大規(guī)劃”出現(xiàn)[13]。以地塊作為基本空間單元并以城市活動主體作為模擬對象的精細化模擬是未來城市模型研究的重要方向,大數(shù)據(jù)時代的到來也為其提供了重要發(fā)展機遇[14]。當(dāng)前一個重要的案例就是結(jié)合云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的智慧城市[15]。大數(shù)據(jù)遍布在智慧城市的方方面面,是促進智慧城市發(fā)展的重要引擎[16]。秦蕭[17]的研究表明,智慧城市空間規(guī)劃應(yīng)該充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)、信息設(shè)備及傳感器等大數(shù)據(jù)采集和挖掘分析技術(shù)在城市空間發(fā)展戰(zhàn)略制定、質(zhì)量評價、規(guī)模預(yù)測及用地布局等方面的革新作用。它試圖從城市尺度(包括社區(qū)、主要功能區(qū)和城市其他尺度),利用現(xiàn)代信息技術(shù),對現(xiàn)代城市發(fā)展模式進行改進,逐漸向人們?nèi)粘I詈涂臻g布局推進[18],其內(nèi)容包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動等方面[19]。但其如何與人類智慧發(fā)展所需的各種條件和城市政策決策過程有效銜接起來,目前還處于起始階段[20]。
(二)城市功能區(qū)與邊界確定
城市功能區(qū)和邊界是城市空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分,城市功能區(qū)是實現(xiàn)城市功能的載體,城市增長邊界對于控制城市規(guī)模,促進城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[21]。長期以來,這方面研究一般通過對實地調(diào)查、資料整理、土地利用分析來獲得。大數(shù)據(jù)技術(shù)則促進了從社會經(jīng)濟活動來揭示城市的邊界和功能區(qū)這一方面的研究。例如近來有學(xué)者利用大數(shù)據(jù),通過興趣點(Point of Interest, POI)來獲得人們對某一感興趣地區(qū)的訪問次數(shù),從而對城市的熱點區(qū)和邊界加以甄別[22]。Long等利用道路網(wǎng)絡(luò)和POI數(shù)據(jù),對中國城市邊界進行了地塊尺度刻畫,綜合考慮了物理設(shè)施和人類活動對應(yīng)的興趣點[23]。更為重要的是,由于大數(shù)據(jù)的采集可以是任意時段的,那么對空間利用的分析就可以是動態(tài)的過程。這相比傳統(tǒng)分析方法來說無疑是一個巨大進步。
(三) 城市居民行為空間和消費空間的研究
多元的數(shù)據(jù)獲取渠道和豐富的數(shù)據(jù)量為研究城市居民的工作、交通出行和消費奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,個人數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、記錄、存儲已經(jīng)成為商家和企業(yè)關(guān)注的熱點,特別是智能手機數(shù)據(jù)、公交智能卡數(shù)據(jù)、簽到數(shù)據(jù)、出租車軌跡數(shù)據(jù)等為交通和行為研究提供了豐富的數(shù)據(jù)來源,極大地推進了城市地理學(xué)中行為地理和交通地理學(xué)的研究[24],如Jun等利用交通數(shù)據(jù)了解消費者行為[25],Wang等(2014)通過電話記錄比較城市和鄉(xiāng)村居民經(jīng)濟行為的差異,Cai等則根據(jù)已經(jīng)掌握的出租車軌跡來建立電動車充電樁方案[26],龍瀛等(2012)利用公交卡數(shù)據(jù)來分析人們出行的行為規(guī)律[27]。
(四) 城市社會空間與社會網(wǎng)絡(luò)分析
隨著以人為本理念的提出以及城市人口的激增,城市中的社會問題得到關(guān)注。而大數(shù)據(jù)在這一方面具有獨特的優(yōu)勢,它通過社交媒體和社交網(wǎng)站表達和收集大眾心聲,成為獲取上述話題研究所需數(shù)據(jù)的重要來源[17],如包婷利用手機運營商提供的手機軌跡數(shù)據(jù)分析城市人口流動情況建立了多個模型,與傳統(tǒng)方法相比該方案的成本更低、效率更高、覆蓋人群更廣[28]。Wakamiya[29]、Ming-Hsiang[30]等利用社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析城市重大事件或活動研究具有不同人群特征的社會空間結(jié)構(gòu)。一些學(xué)者利用大數(shù)據(jù)來研究城市的社會空間構(gòu)成,如犯罪空間[31]。Wachowicz[32]對帶有地理位置的twitter數(shù)據(jù)進行聚類分析,得出手機通話數(shù)據(jù)在地理空間分布中的離群值,從而分析出城市中的異常事件發(fā)生。在網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)的推動下,人們還通過獲取社會行為標簽(Tag)來反映其社會行為和網(wǎng)絡(luò)群體的關(guān)注[33],并在社會網(wǎng)絡(luò)圖中辨識區(qū)域所在節(jié)點的特殊性和作用。但是如何從認知論的角度將標簽信息化成為這一類研究的關(guān)鍵和難點。
三、 大數(shù)據(jù)在城市空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展趨勢
(一) 城市空間結(jié)構(gòu)繼續(xù)方法論的創(chuàng)新
中國作為一個正處于上升期的發(fā)展中國家,城市地理學(xué)研究盡管滯后于發(fā)達國家,但是中國的獨特國情為其提供了豐富的實踐土壤。在當(dāng)前新型城鎮(zhèn)化和全球化背景下,中國城市發(fā)展的空間性和區(qū)域性問題值得特別關(guān)注[34]。在信息化時代,中國城市空間研究的研究方法和理論體系需要結(jié)合現(xiàn)實需求優(yōu)化調(diào)整。城市空間不僅被當(dāng)作一套物質(zhì)化的“空間實踐”來研究,也是一個思想性和觀念性的領(lǐng)域,是“思維性圖示”,城市地理需要把城市空間作為既真實又想象化,既是事實又很實際,既是結(jié)構(gòu)化個體,又是集體的經(jīng)驗與動機來研究[35]。城市空間結(jié)構(gòu)需嘗試探索大數(shù)據(jù)應(yīng)用于城市地理學(xué)的規(guī)范方法。
(二)大數(shù)據(jù)為中國城市空間結(jié)構(gòu)研究創(chuàng)新和國際化提供了途徑,但國內(nèi)相關(guān)研究成果有待深入和系統(tǒng)化
城市地理走向定性和定量研究相結(jié)合的局面,以提高解決復(fù)雜科學(xué)問題的能力[36]。大數(shù)據(jù)作為科學(xué)研究的第四范式,能夠支撐“人地交互”的傳統(tǒng)地理學(xué)研究,并對地理學(xué)的方法論帶來重大影響。人文地理與城市學(xué)科應(yīng)該抓住大數(shù)據(jù)時代這一新的科學(xué)研究機遇期,依托中國這一巨大的大數(shù)據(jù)市場,從理論與方法體系上對不同層面地理要素與城市問題展開深入研究[6],深化城市地理學(xué)的研究內(nèi)容[37]。但是目前大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究以規(guī)劃學(xué)者、社會學(xué)者、經(jīng)濟學(xué)者居多,城市地理學(xué)者相對較少,在城市空間結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的成果偏少,系統(tǒng)性不強。目前而言,對于“人”的關(guān)注、時空尺度研究和人文—自然綜合研究等都是城市地理學(xué)近年來新的重要研究方向。對于重構(gòu)和豐富城市地理學(xué)科理論、更好地指導(dǎo)城市的規(guī)劃與建設(shè)都具有重要意義 [2,6]。
(三)大數(shù)據(jù)與城市空間結(jié)構(gòu)研究的結(jié)合亟待創(chuàng)新推進,且必須加強與傳統(tǒng)研究方式的比較和融合
大數(shù)據(jù)產(chǎn)生帶有“自發(fā)性”,并非針對理解地理事實而設(shè)計,數(shù)據(jù)本身與地理事實相差甚遠[38]。正如Lazer[39]所言,不能僅僅關(guān)心數(shù)據(jù)大小,還應(yīng)從分析誤差原因入手。目前大數(shù)據(jù)在城市研究中剛剛起步,還存在一些問題和不足。從研究深度看,還處于實踐摸索階段,目前僅僅側(cè)重城市的人和物的即時和短期管理,只強調(diào)時空大數(shù)據(jù)的表層信息挖掘,對于規(guī)律性研究較為缺乏。從研究的時間尺度看,靜態(tài)研究、短時段研究較多,動態(tài)的長時期研究較少。從研究領(lǐng)域看,多是實用性研究,廣泛應(yīng)用于商業(yè)、社會領(lǐng)域,方法論等基礎(chǔ)性研究較少。從研究方法看,單純大數(shù)據(jù)方法較多,與其他研究方法銜接比較研究太少。因此,城市地理學(xué)者在面對大數(shù)據(jù)的“盛宴”時,既要激發(fā)大數(shù)據(jù)智慧,跳出學(xué)科發(fā)展固有框架,以應(yīng)用研究需求為導(dǎo)向,以(大?。?shù)據(jù)整合與融合為動力,推動城市理論研究與實踐的創(chuàng)新發(fā)展,又需冷靜應(yīng)對,重新審視數(shù)據(jù)對學(xué)科發(fā)展與學(xué)術(shù)創(chuàng)新的價值。
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