最新成果｜基于百度地图大数据的山东省城市空间网络格局分析

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基于百度地图大数据的山东省城市空间网络格局分析

作者简介：

杜臣昌 青岛市城市规划设计研究院大数据中心博士

阚长城 百度地图资深研发工程师

随着社会经济发展和技术进步，城市间联系愈加密切，城市之间物质流、能量流、人流日趋增多，继而形成了以城市为节点，各种流为纽带的城市网络。城市网络问题一直是城市地理学的研究热点。随着互联网时代的来临，利用网络数据研究城市联系与网络等级体系已成为重要趋势。百度迁徙和百度指数数据是目前两种较为常用的网络数据，但已有研究多采用其中一种数据探讨城市间关系与网络结构，综合两种数据的研究还较为少见。鉴于此，本文基于百度地图大数据，利用山东省17地级市百度迁徙和百度指数数据，采用空间分析和社会网络分析方法，探讨山东省城市空间网络结构特征并分析其影响因素，以期为山东省城市的发展和空间结构优化提供科学支撑。

1.山东省城市空间联系格局   

将城市间客运（百度迁徙）人数和百度指数原始数据转换成对称数据，使得两两城市间联系值唯一，采用ArcGIS软件将城市间的联系轴线图可视化，并利用自然断点法将联系强度分为5级，进而探讨城市间的空间联系格局。

01.城市空间联系的整体格局

1.1客运联系呈“一横两纵”格局

从客运联系来看，主要表现为济南、淄博、潍坊、青岛形成的横向联系轴带，此联系轴带与胶济铁路、济青高速公路走向一致；以济南为中心，形成的济南、滨州、东营、德州、泰安、菏泽、济宁、枣庄西部纵向联系轴带和以青岛为中心形成的青岛、烟台、威海、日照、临沂东部纵向联系轴带。其中济南与德州、济南与泰安、青岛与潍坊、青岛与烟台的客流人数在13643人以上，处于一级联系水平。位于“一横两纵”联系轴线上一些城市间的联系强度处于二级水平，客运人数在7613人以上，低于13643人，而其余城市间的联系较低。

01.城市空间联系的整体格局

1.2信息网络联系呈双中心辐射格局

从信息网络联系来看，主要表现为以济南、青岛为双中心，呈现向外辐射的格局，在空间上表现为多边形状的联系格局。济南与青岛、济南与临沂、青岛与潍坊三条轴线较为突出，联系量在816次以上，处于一级水平。济南与德州、济南与聊城、济南与菏泽、济南与济宁、济南与泰安、济南与烟台、济南与潍坊、青岛与临沂、青岛与烟台、青岛与威海、威海与烟台联系强度略低于前三条联系轴线，处于二级水平。由济南和青岛与其他城市形成的一、二级水平轴线达12条，占所有一、二级水平联系轴线的92.31%，进一步表明了这两个城市的中心地位。

02.城市空间联系的局部格局

2.1相对分散的客运联系格局

在整体联系格局的基础上，通过统计各城市空间联系的首位联系城市，展示空间首位联系轴线，进一步揭示重要节点城市在空间联系格局中的分布特征。

从各城市客运联系的首位联系城市来看，各城市的首位联系城市较为分散，德州、莱芜、聊城、泰安以济南为首位联系城市，潍坊和烟台以青岛为首位联系城市，东营和淄博以滨州为首位联系城市，菏泽和枣庄以济宁为首位联系城市，其余首位联系城市还包括淄博、德州、日照、临沂、潍坊、枣庄。从上图中可以看出，相邻城市间客运联系较为紧密，并成一体化发展态势，这与《山东半岛城市群发展规划》中的“两圈四区”总体布局吻合。

02.城市空间联系的局部格局

2.2“济青”主次中心的信息网络联系格局

从各城市信息网络联系的首位联系城市来看，以济南为首位联系城市的有13个，占区域城市个数的76.47%，表明济南在信息网络联系中占据中心位置，信息网络联系向心力较强。以青岛为首位联系城市的有4个，占区域城市个数的23.53%，表明青岛是信息网络联系中的重要节点城市。济南与青岛的联系轴线在区域的首位度最高，表明二者间的信息交流较强。

2.山东省城市空间联系网络结构特征   

中心性是指在网络中各节点的重要程度以及对整个网络的控制与支配能力，通常利用中心度对其进行量化，并分析各节点在网络中的地位与角色。

① 网络度数中心度。度数中心度刻画的是一个节点联系其他节点的能力，其值越大，则该点在网络中的中心性越突出，交往能力越强。如果一个行动者与其他城市有较多直接的关联，该行动者就居于联系网络的中心位置，支配力较强。

式中：X_ij为网络中城市i与城市j间的属性关系或联系；m为城市节点数量。

② 网络中间中心度。中间中心度刻画的是一个点控制网络中其他各点之间的交往能力，即“中介性”，它依赖于该点与网络中的所有各点之间的关系，而不仅仅是与相邻点之间的直接关系。

式中：m_jk为节点j到k的最短路径数；m_jk(ni)为节点j与k之间经过节点i的最短路径的个数。

利用社会网络分析软件Ucinet6.0计算山东省城市网络的结构特征参数。研究区各城市度数中心度和中间中心度见表1，需要指出的是，由于百度用户关注度不存在中介作用，故没有列出其中间中心度。

在城市客运联系中，区域度数中心度均值为14.72，“两圈四区”平均度数存在一定差异，济南都市圈和青岛都市圈平均度数中心度分别为15.65和23.90，高于区域平均水平，而“四区”平均度数中心度均低于平均水平，因此“四区”城市需加强与区域其他城市的联系。就单个城市在网络中的中心性而言，济南、青岛的中心度分别为区域的第一、二位，在网络中的地位较高，济南的网络首位度尤为凸显。莱芜由于城市规模较小，造成其中心度最低，在区域联系中的作用最弱。中间中心度与度数中心度的分布状态基本一致，体现“掮客”效应。“两圈”在区域中枢纽性较为明显，而在各节点中，济南、青岛、潍坊的枢纽性最强。

在城市信息网络联系中，各城市平均度数中心度为25.62，高于客运联系网络，这与当今社会科技信息的日益发展密切相关。就单个城市在网络中的中心性而言，济南、青岛的网络度数中心度最高，二者在区域联系网络中的中心地位明显。此外临沂、潍坊、烟台的度数中心度也高于平均水平，在网络中有一定的影响。莱芜的度数中心度最低，在网络中处于边缘位置。

3.山东省城市网络结构影响因素分析   

区域空间网络的形成，有其内在的动力与影响机制，空间联系格局与网络结构特征只是一种表象。空间联系实际上为城市功能互补引起的功能要素流动，其受多种因素的共同影响，如城市规模、产业集聚与扩散、城市功能定位等。因此，本文主要从城市综合发展实力、外向功能、城市功能定位三个方面分析山东省城市空间网络结构。

01.城市综合发展实力

城市综合发展实力在一定程度上决定了城市在网络中的地位，发展实力强的城市相应地经济发展及信息化水平也较高，人口流动及对外联系的可能性也较大。本文遵循指标的科学性及可获取性，选取GDP、第二、三产业产值、固定资产投资、城镇人口、居民消费水平、固定电话用户数、互联网宽带接入用户数、一般公共预算收入、医疗床位数、客运量、货运量、规模以上企业数、实际使用外资、城市流15个指标综合反映城市发展实力（数据源于2017年《山东省统计年鉴》）。利用主成分分析法得到各城市综合发展实力得分，结果表明，区域城市发展实力差异较大，且城市实力得分与在网络中位置基本匹配（图3）。同时对城市综合得分与客运联系和信息网络联系中心度进行相关分析，结果表明，相关系数分别为0.79和0.82，呈显著性相关。由此，可通过提升城市综合发展实力的方式提升城市在客运联系和信息网络联系中的地位。

02.城市外向功能

基于产业部门的就业人口，计算各城市产业部门的区位商，区位商大于1表明该产业部门具有外向性。城市流强度是基于城市外向功能产生的集聚和辐射能量，能够反映城市与外界联系的数量。根据山东省经济发展情况，选取制造业、建筑业、批发和零售业、交通运输与仓储及邮政业、信息传输与计算机服务及软件业、金融业、房地产业、科学研究与技术服务及地质勘查业、教育、文体娱乐业10个部门，以此反映城市的外向功能。图2显示东营不存在外向性的产业部门，城市流强度为零，城市外向性功能较差，与外界的联系相对较少，导致其网络中心度较小，在网络中处于边缘位置。而济南和青岛有5个以上的外向性部门，城市流强度较高，与外界联系频繁，因而它们在网络中优势地位明显。由于较高的制造业区位商，威海、滨州等城市流强度也较高，但由于制造业在区域城市中普遍存在，导致这些城市在区域联系网络中并没有占据较高的地位。

03.城市功能定位

城市功能定位体现了城市在区域中的地位和发展方向。根据《山东半岛城市群发展规划》，强化济南、青岛的核心作用，有效发挥其他城市的支撑作用，构建“两圈四区”空间格局。济南作为省会城市，青岛作为经济中心，辐射和带动其他城市的能力较强，因此在客流和信息联系网络中一直占据核心地位。潍坊、烟台、临沂等是网络中的重要节点城市，在一定程度上影响和控制网络的发展状态，因此需加强对这些城市的建设和功能定位，实现区域协调有序发展。

结语：

本文基于百度迁徙和百度指数数据，采用空间分析和社会网络分析方法，探讨了山东省城市空间网络结构特征并分析其影响因素，旨在探索基于大数据分析城市空间联系的新思路、新方法，以期为山东省城市的发展和空间结构优化提供科学支撑。