城市中的“炼金术” ——探析混合用地的奥秘

城市规划中，混合用地至关重要，
本期带您走近混合用地的“炼金术”，

探析混合用地的奥秘。

本报告由百度地图慧眼与中国城市规划设计研究院联合研究发布，双方发挥各自的资源、技术优势，形成一系列具有行业前瞻性、实用性的研究成果，并促进研究成果的转化与应用。双方联合研究的领域包括：城镇化发展动态监控与政策支持、城市空间诊断、评估与模拟、人工智能与城市智慧管理、城市空间决策支持与业务咨询等。

一、前言：在城市中追寻赫尔墨斯的足迹

在现代化学尚未昌明的年代，炼金术曾在人类文明中留下了辉煌而有趣的一笔，天才如牛顿、德谟克利特等，皆是炼金术的信徒，而赫尔墨斯则是炼金术之神。所谓炼金术，是将一些物质和元素进行混合、加工，以期产生神秘新物质的一门学问。炼金术所用的基本物质不多，但配方和比例千变万化，专著以千计。当然炼金术炼不出黄金和不死金丹，却极大的促进了化学、哲学、医学等现代学科的发展，炼出了“文明的金丹”。

笔者将配置混合用地比喻为城市规划和管理中的“炼金术”，并不牵涉神秘学说，而是意在指明混合用地的两大特性。

      图 1 实验中的炼金术士[i]

一方面，混合用地规划如同炼金一般莫测。其功能构成千差万别，混合比例变幻莫测，难以通过量化的指标进行控制，贸然使用反而为实际工作带来困难，或造成自由裁量权的滥用。这也是新版《城市用地分类与规划建设用地标准(GB50137-201 1)》未设置混合用地的重要原因。

另一方面，混合用地的价值无可估量。它是城市空间中无可比拟的“活化剂”，可以显著提高城市的社会福利水平，提升城市效率。这是因为，合理的土地混合利用可以将一系列相互关联的功能紧凑的安排在同一区域内，从而大大缩减交通距离，减少交通成本，提高步行比例，压缩机动车出行率，从而提升城市活力和用地集约度，在公共健康、道路交通和住房经济等方面发挥重要作用。因此，混合用地被新都市主义视为城市规划的圭臬之一。可以想见，在城市发展进入质量增长阶段后，未来我国政府在制订土地政策时必将越来越重视混合用地。

那么，就让我们追随炼金之神赫尔墨斯的脚步，试着将北京市中心城区中的各类城市功能汇于一炉，去炼制城市的“活力之丹”吧。在实验之前，先介绍一套全新的“实验器材”—— 由百度地图慧眼提供的POI（兴趣点）重要度数据。该数据涵盖了城市中几乎全部用地功能（POI形式），并将访问的频次（热度）与特定算法结合，计算了每一个地块中各类功能的重要性。

随之而来的一个前提性问题是：POI重要度数据虽然强大，但也是对现状的描述，在此基础上得到的规律作为规划支撑，是否合理？答案是肯定的，这与数据的特点有关。

二、数据特点

POI重要度数据与传统用地调查获取的用地信息存在本质不同：传统数据“以地定性”，主要依靠的是地籍资料和对用地形态的判断；而POI重要度数据“以人定性”，允许我们透过钢筋混凝土外壳，透视物质空间之中的人类使用特征，其核心优势有两点：

（1）与规划蓝图的区别：人本性

POI重要度数据是一种“以人为本”的数据，它通过刻画社会活动，反映的实质上是人群、设施和产业“用脚投票”的结果，这种格局可能与规划初衷大相径庭。

（2）与现状调研的区别：计量性

传统调研方法可大致确定用地的主要使用功能，而POI重要度数据不仅记录了全部功能，还基于每项功能的使用强度，结合特定算法，从而实现对功能构成和实际重要性的精确刻画。

图 2 POI重要度数据反映了城市演化而成的空间格局

综上所述，如果说城市是一个不断演化的复杂系统，那么POI重要度数据则反映了在现状建设情况和规划蓝图基础上，经过自然演化而成的城市空间格局。当城市空间的更新演化基本达到稳态之后，与初始的规划蓝图相比，城市功能布局显然更趋于合理、优化。这就是本文的分析结论可以作为城市混合用地规划和管控依据的主要原因。

以这一新数据源为研究基础，本文主要回答三个问题：（1）是否需要引入混合用地？（2）用地混合程度是混合用地最重要的指标之一，它在空间上是否存在规律？（3）在实际工作中，如何确定混合用地的混合比例？

三、引入混合用地的必要性

首先，我们界定一个基本概念：用地混合度，并用信息熵作为衡量指标。信息熵越接近0，表明用地混合度越低，则地块功能越单一；反之，信息熵越接近1，则用地混合度越高，混合用地的特征越明显。

图 3 北京市中心城区用地混合度的直方图统计

在此直方图中，横轴代表用地混合度，条形的高度则代表该用地混合度所对应的地块数量。由此不难看出，在北京市中心城区中，大部分地区均存在不同程度的用地混合现象。考虑到用地混合度的极值为1，上图中大部分用地的混合度集中在峰值0.75左右，足以表明相当一部分用地的混合度相当高。

可见，未来加强对土地混合利用的引导和管控确实十分必要。

接下去，本文将探讨不同混合度的用地在空间上的分布规律。

四、总体空间特征

通过计算单位面积上的用地混合度，我们得到用地混合密度，其空间分布如下图所示。可以直观的看到，用地混合密度的分布与城市的空间形态匹配，整体上呈现单中心结构。距离城市中心越远，则用地混合密度越低，这是地理学上典型的距离衰减现象。

图 4 北京中心城区用地混合密度的空间分布格局

经计算，指数型距离衰减模型可以最好的刻画用地混合密度的距离衰减现象。该模型的一般形态如下：

图 5 指数型距离衰减函数的形态[ii]

就北京而言，模型的数学表达式为：

下图展示了模型与实际数据之间的拟合度。图中可见，该模型具有较好的解释能力。

图 6 北京市中心城区用地混合密度与空间区位之间的关系

借助指数型距离衰减模型，我们可以大致估计在理想情况下，任意地块的用地混合强度。

当然，在用地布局规划和管理时，我们更希望知道：对于给定的混合用地地块，在我们明确其空间区位和主导用地性质后，如何确定其中各类功能的比例。

五、不同类型用地中各类功能的混合比例

商业、商务、娱乐康体、居住是混合用地中最常见的四种功能。下图分别展示了以商业、商务、娱乐康体、居住为主导功能的四类用地中，随着与城市主中心的距离增加，这四种功能的混合比例变化情况。

图 7 不同主导性质的用地中各功能类型与空间区位之间的关系

这意味着，对于北京市中心城区的大多数用地，根据其空间区位和主导用地性质，我们可以从上述的图表中大致获知其中各类功能的混合比例。

同时我们还可发现以下两个特点：

（1）商业设施、商务设施和居住这三类用地的混合特征较为类似，均为由中心向外，主导功能比重逐步提升，至郊区后又有所下降。表明这些混合用地在城市中心地带混合度较高，而在外围地区城市建设模式发生变化，用地趋于纯化。在郊区由于卫星城镇的出现，混合程度再度提升。

（2）居住功能区中各类功能的比例关系相对稳定，表明要构建稳定而具有活力的住宅区，各类设施配套应有一相对合理的配比关系。

六、结论

基于POI重要度数据，本文对北京市中心城区混合用地的“炼金术”进行了量化探讨，揭示出其“配方”和混合比例中的一些重要特征，可以为未来混合用地的引入提供依据。最后，再回顾一下本文“炼金术”的“核心秘方”：

（1）北京市中心城区中大部分用地均演化出复杂的混合利用现象，这表明未来引入混合用地十分必要。

（2）注重居住功能与商业功能、娱乐康体功能及商务功能的有机结合，是构建活力社区的重要保障。

（3）根据混合用地在城市中的区位及用地的主导功能，参照本文图 4和图 7，可以为制定详细的混合用地指标、开展精准的建设和管理提供依据。

[i] 图片引自：www.vcg.com

[ii] 引自文献：O'Leary M. Modeling Criminal Distance Decay[J]. Cityscape, 2011, 13(3):161-198.