联盟成果︱基于时空大数据的广州主城区居民职住模式研究
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导读
随着我国城市化进程的持续推进，城市内部空间结构不断变化，居住地与就业地的距离也在逐渐增加，城市职住空间出现不同程度的分离情况，从而导致城市病的发生。因此，开展有关城市通勤的研究对缓解城市交通拥堵、减少居民出行成本、提高城市空间利用率具有重要意义。本文基于广州主城区内小区和城中村的常住人口、岗位、职住通勤和人口画像数据，将广州市主城区划分为三种职住模式，并对不同职住模式下城中村与小区居民的通勤特征及通勤效率进行探讨。
文章作者：赵云涵，刘小平，阚长城
本报告由广东省空间规划大数据产业技术创新联盟与百度地图慧眼联合研究发布，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预测、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、国土空间规划新技术等。
广州市主城区包括天河区、海珠区、荔湾区、越秀区及白云区，为清楚地展示人群的职住分布情况，本文利用通勤距离、居住地和就业地分别到城市中心的距离三个变量，通过k-means方法将3930个居住地分为近中心职住模式、中心外围职住模式及近郊职住模式(表1)，并选取部分居住区进行通勤流量展示(图1)。在城市中心的选取中，采用全国第六次人口普查数据及百度地图慧眼职住数据，以街道为单位分别计算人口密度和就业密度，两者加权平均后选择密度最高的越秀区大东街道作为研究区的中心。
表1 不同职住模式下的居民通勤特征
从图1和表1可以看出，相比于其他两种模式，近中心职住模式通勤距离最短，且居住地与就业地距城市中心最近，该模式下的居民大多生活在越秀区及附近，工作地点也多集中于此。中心外围职住模式多为居住或就业在城市中心外围，且通勤距离相对较长的模式，该模式包含从城市中心到周围就业或从周围到城市中心附近工作的人群，白云区和天河区均存在明显的就业中心。近郊职住模式是指居住及就业均离城市中心较远，该职住模式的人群基本在白云区内实现工作和生活，虽然职住同区，但由于白云区面积是其他四区加和面积的两倍多，因此导致在白云区内居住和工作的人群通勤距离最长。此外，通过城中村与居民小区在各类中的分布数量可知，城中村居民的通勤模式分布较为均匀，而超过七成小区居民的通勤模式属于近中心职住，不到一成小区属于近郊职住模式。这与城市的规划及发展有关，小区的建成多经过前期规划，多从城市中心开始发展，因此，三种模式下的居民小区呈现从中心向周围递减的趋势。
图1 不同职住模式下的通勤流向
不同职住模式下的特征差异分析
除了空间分布不同，三种职住模式还存在怎样的差异呢？带着这一疑问，本文从社会经济、居住环境及生活质量三个方面对其进行比较，以期更好地揭示不同职住模式下的城市居民特征及其居住、生活环境的差异性。
社会经济特征包括居民的年龄、收入及消费水平，首先是年龄特征，从图2可知，近郊职住与中心外围职住模式24岁以下的人数相当，而近中心职住模式年轻人的比例较少，45岁以上的人数明显多于前两种模式，说明研究区居民的年龄分布从中心向四周由高到低辐射。由于家庭组成，中年人群需要考虑子女及老人出行的便利程度，大多选择中心位置进行居住或就业，而年轻人在区位的选择上较为自由，可根据其实际能力进行选择。
图2 不同职住模式下的居民年龄分布
将不同模式下的城中村与小区居民的年龄分布进行对比发现(图3)，无论是在哪种模式下，城中村年轻人的比例均较多，说明城中村为大量年轻人提供了临时居住场所，而中年以上人群多追求稳定，有一定的经济基础，因此多居住于小区。
图3 不同职住模式下的城中村与小区居民年龄段分布
其次是收入及消费水平，根据城中村与小区居民的收入水平及消费水平，本文利用k-means聚类算法将人群分为三类：高消费收入、中等消费收入及低消费收入，通过图4可以看出居民的收入消费水平呈现出从中心向周围递减的情况，近郊职住中低消费收入人群占了很大比例。
图4 不同职住模式下的居民收入消费水平分布
从不同的居住类型来看(图5)，随着职住模式从城市中心向外扩张，低消费收入的城中村比例迅速增加，而中高消费收入城中村比例锐减，说明城中村居民在选择居住与就业地时，容易受到经济条件限制，离城市中心越远，租金越便宜，低收入人群接受度更高。
图5 不同职住模式下的城中村与小区居民收入消费水平分布
随着生活质量的提高，人们对居住环境的要求也越来越高。由于经济情况、地理条件等限制，不同住宅的居住环境仍表现出较大差异。容积率与居住密度通常用来评估住房舒适度，能在一定程度上代表居住环境，因此，本文通过计算得到城中村与居民小区的容积率和居住密度，对不同职住模式下的居住环境特征进行探讨。
容积率是指居住区内的总建筑面积与基底面积的比值，其值越低，则代表居住舒适度越高，计算结果见表2。从整体情况来看，城中村平均容积率为0.96，居民小区达2.15，说明城中村由于楼房较矮，因此其整体容积率较低。根据现行城市规划法规体系，一般而言，容积率小于1属于非普通住宅，6层以下住宅容积率为0.8-1.2，11层和18层高层住宅分别为1.5-2.0、1.8-2.5，19层以上住宅容积率为2.4-4.5。计算得到的居民小区容积率在1.8-2.5范围内，但其平均楼层未达到18层，说明研究区小区存在一定的拥挤程度。
表2 不同职住模式下的城中村与居民小区容积率
从不同职住模式来看，近中心职住模式容积率最高，而近郊职住模式容积率最低，这与房价、土地资源等因素有关。城市中心由于发展较早，土地资源的利用受到限制，建筑较为密集，小区建筑楼层也较高。随着城市逐步扩张，可作为住宅用地的资源逐渐增加，并且房价稍低，因此住宅容积率逐渐下降。在今后城中村的治理改造中，相关部门可减少城中村建筑数量，通过适当增加楼层高度来提高土地利用率。
居住密度是指某一区域内的居住人数与该区域面积的比值，本文根据小区和城中村居住人口和占地面积计算得到结果如下：
图6 不同职住模式下的城中村和居民小区人口密度分布
与容积率的变化趋势相似，随着住房从城市中心向周边扩散，居住密度也逐渐下降。城市中心凭借其地理位置优势，能为居民提供大量居住和就业机会，在城市发展初期吸引了部分人群，但由于空间有限，往往导致较高的居住密度。为解决更多人的居住问题，城市从中心向外围扩张，居住密度逐渐降低，这与城市发展及人群迁移的规律相吻合。
在近中心职住模式和中心外围职住模式中，城中村居住密度高于居民小区，尤其是近中心职住模式，城中村一平方公里内的居住人数达2.80万人，居民小区仅为1.13万人，说明城中村内的拥挤程度远高于居民小区，这与其形成过程有关。有趣的是，本文发现近郊职住模式中城中村的居住密度低于居民小区，这与整体趋势及人们的经验认知不相符。从前文可知，近郊职住模式的居住地多分布与白云区，这可能与白云区面积大、城中村数量多于居民小区的因素有关。
生活质量特征包括交通便利度与生活便利度。
截至2018年，广州地铁日均客运量达828.77万人次，公交日均客运量为623万人次，可见公共交通在广州市居民日常出行中起着重要作用。因此，本文利用研究区公交站与地铁站点密度对不同职住模式住宅区的交通便利程度进行评价，将公交站点权重设置为1，地铁站点权重设置为4，计算城中村与居民小区1公里范围内的公共交通站点密度如下：
图7 广州市主城区交通便利度
从图中可知，交通便利程度高的住宅区集中在越秀区及各区靠近越秀区的位置，整体呈现出中心聚集现象，公共交通资源大多分布在研究区以南的位置。本文职住类型的划分依据中也有与城市中心的距离，不难想象近中心职住、中心外围职住和近郊职住模式的交通便利程度逐渐降低，分别为9.94、6.22和2.85，说明人口密度高的住宅对交通便利程度要求高，但也不能忽视中心外围的交通设施密度，应提高其交通便利程度以吸引更多人群，减轻城市中心的人口压力。从不同居住类型来看，城中村平均交通便利程度(5.46)低于居民小区(9.17)，意味着城中村周围的交通设施还有待优化。
接下来是生活便利度，本文选取购物商场、休闲娱乐、医院与餐饮服务4种类型的POI数据，计算城中村与居民小区1公里范围内的生活设施密度如下：
图8 广州市主城区生活便利度
与交通便利度类似，广州主城区的生活便利程度由中心向四周递减，越秀区的生活设施尤为密集，基本不存在生活便利度低的住宅区，这也是越秀区人口密度一直居高不下的主要原因。通过比较各区的交通生活便利程度，本文发现荔湾区虽然是广州的老城区，但与越秀区的情况大相径庭，其住宅的便利程度均低于天河区与海珠区，说明在发展新城市中心的同时，相关部门也需要对部分老城区进行升级改造，提高居民的生活出行质量。
不同职住模式下的通勤效率评估
为深入对比不同职住模式下城中村与小区居民的通勤特征，本文采用理论最小通勤、理论最大通勤、过剩通勤及通勤容量利用率对其通勤效率进行评估。
理论最小/最大通勤是指研究区内的居民选择离居住地最近/最远的地点上班，计算公式如下(White, 1988)：
其中，Tmin表示理论最小通勤，Tmax表示理论最大通勤，W表示区域内的工作人数，Oi是指居住在i区的就业者总数，Dj是指j区域的岗位数量，Cij表示从居住地i到就业地j的最少通勤成本，xij表示居住在i区到j区就业的通勤人数。约束条件要求所有工作者离开居住地到就业地上班，并且保证xij为非负数。
过剩通勤是指由于就业者没有把上班路程最小化，城市中出现的非最优通勤模式。在实际生活中，考虑到道路规划、交通拥堵等因素，实际通勤成本必然大于理论最小通勤，具体计算公式如下(刘望保，2008)：
式中Tact表示实际通勤成本，EC为过剩通勤，过剩通勤值越低表示通勤效率越高，同时也表明通勤距离与职住位置的联系越强。
考虑到仅用实际通勤与最小理论通勤进行比较存在局限性，Honor提出了通勤容量利用率指标(Honor, 2002)：
其中，CU表示某一区域在职住分离最糟糕情况下的通勤比例，其值越大，表明职住关系越不平衡，即职住分离程度较为严重。
根据上述公式计算得到的结果如下：
表3 广州主城区和其他城市交通通勤效率指标比较
从整体情况来看，研究区居民出行的理论最小通勤距离为2.85km，说明广州主城区职住在理论上并未过度分离。对比其他城市发现，广州市主城区居民的实际通勤距离为6.82km，仅次于北京的11.81km，相比2005年广州的5.02km，居民的实际通勤距离有所增长。从过剩通勤来看，广州主城区的过剩通勤为57.77%，2005年和2001年广州的过剩通勤分别为44.74%和58.44%，高于中山、西安及绵阳，反应出一定的职住失衡现象。从通勤容量利用率来看，广州主城区的利用率仅为8.27%，低于绵阳、北京和西安。
不同职住模式下城中村与居民小区出行的通勤效率指标存在一定差异：
从理论最小通勤可知，近中心职住模式下城中村与小区居民的理论最小通勤距离接近，随着职住模式的变化，理论最小通勤距离不断增加。
从理论最大通勤来看，除近郊职住模式外，居民小区出行的通勤距离均大于城中村，即在这两种模式中，居住在小区的人群更有可能选择离家较远的位置工作。
从过剩通勤指标可知，不同职住模式下居民小区的过剩通勤程度均高于城中村，说明小区通勤距离与职住区位的联系比城中村弱。在选择居住地时，除通勤成本外，小区居住人群考虑的综合因素要比城中村居住人群多，同时也说明小区居民出行存在更大的优化空间。通过观察通勤容量使用率发现，除近中心职住模式外，其余模式城中村的通勤容量使用率均低于居民小区，说明整体情况下城中村职住平衡的情况相对较好。
表4 不同职住模式下城中村与小区通勤效率指标比较
本文首先根据通勤距离、居住地和就业地分别到城市中心的距离总结出三种职住模式，分别为近中心职住、中心外围职住和近郊职住模式；其次，根据不同职住模式在社会经济、居住环境及生活质量三方面的差异展开研究，发现近中心职住模式下的居民无论在经济能力还是生活出行便利度方面都是最好的，呈现出从中心向周围递减的形势，但其居住密度较高，进而影响了居住舒适度；再次，在通勤理论假设的基础上，计算出研究区的通勤效率，广州市主城区居民出行的过剩通勤达57.77%，通勤容量利用率仅为8.27%，反映出研究区职住失衡的情况；最后，本文从微观层面分析了不同职住模式下城中村和小区居民通勤效率的差异。
研究表明，广州市主城区在通勤效率和职住平衡方面仍不够理想，虽然城中村居民的通勤效率稍好于小区居民，但为了获得较低的通勤成本和居住成本，其不得不居住在环境较差的地方。因此，为提高居民的生活质量，应尽快对广州主城区的老旧城中村进行改造，并完善城中村与居民小区附近的公共交通设施，改善居住环境，减少通勤成本，以期提高居民的幸福感。
责任编辑：林冬娜、邓小云
文章来源：百度地图慧眼