潘蘭平，宋小冬，鈕心毅

（1. 上海市房屋土地資源信息中心，上海 200003；2. 同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院，上海 200092）

1 研究背景

1.1 落實職住平衡是城市化進程中的超大城市迫切現(xiàn)實需求

落實職住平衡是超大城市空間規(guī)劃體系中重要內(nèi)容。超大城市空間范圍大，居民職住分離現(xiàn)象嚴重導致交通擁堵、長距離通勤出行頻繁。落實職住平衡不僅提高居民對城市生活滿意度，也是提高合理優(yōu)化城市功能，促進城市空間資源集約利用、降低交通能耗的重要措施。上海是一個近2400萬人口的超大城市，對職住平衡程度進行監(jiān)測、評估，將其作為空間規(guī)劃體系中重要組成內(nèi)容，這是城市化、社會發(fā)展的現(xiàn)實需求。

1.2 超大城市空間規(guī)劃體系編制、實施、評估全過程應用建立需要有效的支撐技術

在超大城市空間規(guī)劃中，傳統(tǒng)的技術手段難以對空間規(guī)劃編制、實施、評估的全過程進行支持。就落實職住平衡要求而言，由于城市居民數(shù)量、職業(yè)、交通設施變化，城市內(nèi)部職住平衡關系也是動態(tài)變化。由于基礎數(shù)據(jù)滯后，影響到規(guī)劃編制對未來趨勢的預判，導致規(guī)劃措施失當。為此，需要有新的技術手段能支持對職住平衡狀況動態(tài)、較低成本監(jiān)測評估，支持超大城市空間規(guī)劃編制、實施、監(jiān)督。

2 研究目標與內(nèi)容

2.1 研究目標

（1）實現(xiàn)大數(shù)據(jù)支持超大城市職住平衡動態(tài)監(jiān)測，提高空間規(guī)劃體系實施中對職住平衡監(jiān)測能力，支持在空間規(guī)劃體系中落實職住平衡

通過研究以大數(shù)據(jù)為基礎職住平衡測算的關鍵技術，用大數(shù)據(jù)分析居民的居住地、工作地，將現(xiàn)有5-10年為周期普查數(shù)據(jù)測算職住平衡，提升到以季度為周期的職住平衡動態(tài)監(jiān)測。實現(xiàn)在上海2035總體規(guī)劃編制、實施、評估中落實職住平衡要求。

（2）建立大數(shù)據(jù)支持超大城市空間規(guī)劃體系編制、實施、評估的全過程應用平臺，有效提高空間規(guī)劃管理的信息化水平

以大數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測職住平衡關鍵技術為基礎，研究在上海2035總體規(guī)劃編制中職住平衡分析應用技術方法、規(guī)劃實施監(jiān)測中的職住平衡測算技術方法、規(guī)劃評估中的職住平衡技術方法；為現(xiàn)有空間規(guī)劃中優(yōu)化職住平衡提供全過程的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析平臺。職住平衡的全過程應用平臺支持空間規(guī)劃的組織編制單位、規(guī)劃設計單位、管理監(jiān)督單位使用，提高空間規(guī)劃信息化應用水平。

2.2 研究內(nèi)容

基于研究目標，本項目的研究內(nèi)容包括以下四個部分：（1）空間大數(shù)據(jù)支持超大城市職住平衡測算方法；（2）大數(shù)據(jù)監(jiān)測超大城市職住平衡狀況關鍵技術；（3）大數(shù)據(jù)支持超大城市總體規(guī)劃編制、實施、評估全過程職住平衡應用體系；

（4）超大城市空間規(guī)劃體系的大數(shù)據(jù)支撐平臺。

3 空間大數(shù)據(jù)支持超大城市職住平衡測算方法

為了改進職住平衡測算傳統(tǒng)方法，本項研究提出了密度函數(shù)估計法，以通勤距離為自變量，居住密度為因變量，建立密度估計函數(shù)，用交通調(diào)查資料校核函數(shù)的參數(shù)，從工作崗位估計職工的居住密度和實際居住密度相比較，利用兩者的偏差描述職住分離狀況。在上海中心城區(qū)的通勤范圍內(nèi)，以人口普查、經(jīng)濟普查為主要基礎資料，手機信令作為輔助資料，指數(shù)函數(shù)為密度估計函數(shù)，對上述方法做了實驗性檢驗，研究結(jié)果如下：

（1）計算得到的職住分離密度所反映的城市空間特征符合一般經(jīng)驗認知，與軌道交通高峰客流方向相符，與公眾對城市交通的感受也基本一致。

（2）因函數(shù)連續(xù)，沒有邊界隔離。只要基礎資料精細，可基本化解單元尺度問題。

（3）本方法較傳統(tǒng)方法精確性有明顯提高。

（4）便于從密度的角度了解職住空間關系。

密度估計法適合于超大城市中心城區(qū)做全局評價，可同時觀察到局部特征；估計函數(shù)的參數(shù)要靠交通調(diào)查資料校核，居住人口、工作崗位的統(tǒng)計單元越小越好。

4 手機信令數(shù)據(jù)監(jiān)測超大城市職住平衡狀況的關鍵技術

4.1 手機信令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)清洗

手機信令作為大數(shù)據(jù)的一種，是典型的時空位置大數(shù)據(jù)，在規(guī)劃行業(yè)正得到越來越廣泛的應用。城市是人口集中的地方，也是手機用戶集中的地方，據(jù)手機信令和城市規(guī)劃的原理，凡是涉及到居民在時空上的移動和分布，使用手機大數(shù)據(jù)都可以準確分析出來。這正好用于我們規(guī)劃、交通以及城市管理等各個方面的定量分析。與其他大數(shù)據(jù)優(yōu)點相比較，它與城市規(guī)劃領域的貼合度更加體現(xiàn)在全樣本、實時性、動態(tài)化、無群體性差別等。

本研究提出的大數(shù)據(jù)監(jiān)測超大城市職住平衡狀況的關鍵技術是利用手機信令數(shù)據(jù)測算用戶工作地、居住地的算法。由于從移動通信運營商提供的手機信令原始數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，可能存在記錄缺失、重復數(shù)據(jù)冗余等狀況，故第一步對原始數(shù)據(jù)進行清洗。數(shù)據(jù)清洗包括數(shù)據(jù)的排序、刪除異常和去重。

4.2 手機信令數(shù)據(jù)的工作地、居住地的算法

以數(shù)據(jù)清洗后的表為基礎，進行職住地的計算，核心是完成停留表的計算和職住地的計算。停留表是記錄用戶在有效停留點停留起始時間和結(jié)束時間的一張表，是后面職住地計算的基礎。為了確保職住地計算盡量靠譜，研究分別采用累積時間法和特征時間點法對職住地進行了測算和校驗。最終輸出結(jié)果為職住地表，從該表就表示了出每一個用戶的居住地、工作地，進而通過道路擬合運算得出每一個手機用戶的通勤距離。

5 大數(shù)據(jù)在超大城市總體規(guī)劃編制、實施、評估全過程的應用體系

5.1 大數(shù)據(jù)在超大城市總體規(guī)劃編制中的應用

本研究提出了將大數(shù)據(jù)計算結(jié)果用于超大城市單元規(guī)劃編制工作，即職住平衡五步分析法（表1）。

第一，利用人口普查、經(jīng)濟普查、手機信令等數(shù)據(jù)，采用通勤距離的密度函數(shù)估計法進行主城區(qū)整體職住平衡評價；計算結(jié)果為密度零壹指數(shù)（或絕對零壹指數(shù)）柵格數(shù)據(jù)集、專題圖，按單元對指標匯總。

第二，根據(jù)計算結(jié)果，對全市職住關系現(xiàn)狀提出原則性的定性指導意見。

第三，利用土地使用、建筑面積、人口、崗位轉(zhuǎn)換關系、零壹指數(shù)等方法對已批控規(guī)職住關系進行評估。

第四，提出未來職住關系整體方案；提出主中心、副中心、地區(qū)中心、產(chǎn)業(yè)園區(qū)的性質(zhì)、規(guī)模，居住人口分布意見；提出規(guī)劃副中心、地區(qū)中心、產(chǎn)業(yè)園區(qū)，軌道交通和路網(wǎng)優(yōu)化建議。

第五，形成單元規(guī)劃職住關系評估結(jié)論，按單元、街坊計算密度零壹指數(shù)、絕對零壹指數(shù)，進一步說明規(guī)劃思路、職住關系的變化趨勢及全局指導意見的落實情況。

上述技術方法納入了上海市規(guī)劃和國土資源管理局2017年12月頒布的《上海市主城區(qū)單元規(guī)劃編制技術要求和成果規(guī)范（試行）》法定文件中（以下簡稱法定文件），在國內(nèi)第一次把利用大數(shù)據(jù)落實職住平衡要求納入法定空間規(guī)劃體系。

表1 規(guī)劃編制中職住平衡分析步驟Table 1 The analytical procedure of jobs-housing balance in urban planning

5.2 大數(shù)據(jù)在超大城市總體規(guī)劃實施監(jiān)測中的應用

本研究中提出了將大數(shù)據(jù)用于上海2035城市總體規(guī)劃職住平衡監(jiān)測分析。在上海的空間規(guī)劃體系中，一般將市域以外環(huán)線為邊界，將上海市域分為外環(huán)以內(nèi)、外環(huán)以外兩個部分。這一劃分直接影響到了規(guī)劃編制標準和規(guī)劃管理要求，外環(huán)線以內(nèi)、以外范圍分別制定了不同規(guī)劃指標和規(guī)劃政策。本研究利用手機信令數(shù)據(jù)識別了上海中心城的通勤區(qū)，研究表明上海市域空間結(jié)構(gòu)在“中心城—郊區(qū)”之間還存在一個“中心城通勤區(qū)”層次，從而為上海各類規(guī)劃實施中在市域內(nèi)增加中間層次提供技術支持，便于分區(qū)域?qū)嵤┎煌?guī)劃政策。

研究發(fā)現(xiàn)，在上海市域內(nèi)的中心城以外區(qū)域存在一個較明顯的通勤區(qū)，通勤區(qū)以外屬于郊區(qū)。中心城居民通勤范圍集中在中心城及周邊的通勤區(qū)內(nèi)。在中心城及通勤區(qū)內(nèi)，超過97%的居民實現(xiàn)了職住平衡。郊區(qū)新城中居民主體仍是在新城內(nèi)部通勤，或者新城以外的本區(qū)域內(nèi)通勤。要優(yōu)化上海市域居民職住空間關系，需要在中心城內(nèi)合理布局就業(yè)次中心和安排居住人口，郊區(qū)新城應以增加就業(yè)崗位為主要目標。

5.3 大數(shù)據(jù)在超大城市總體規(guī)劃評估中的應用

大數(shù)據(jù)為城市規(guī)劃提供了一種新的數(shù)據(jù)源和新的技術思路，能夠有效把握城鄉(xiāng)居民的居住地、就業(yè)地、通勤行為活動，為城市總體規(guī)劃的實施評估提供了新的數(shù)據(jù)源，有效彌補傳統(tǒng)城市規(guī)劃實施評估缺乏從主體活動需求角度動態(tài)考慮城市各類功能間的相互作用機制的缺陷。

本研究通過手機信令數(shù)據(jù)識測算的就業(yè)密度、新城就業(yè)者來源、新城就業(yè)勢力范圍、新城獨立指數(shù)等四個方面，分析新城的居住功能與產(chǎn)業(yè)功能的融合程度。對寶山新城、閔行新城、嘉定新城、青浦新城、松江新城、金山新城、南橋新城、臨港新城、城橋新城9個新城與中心城間職住空間關系進行分析，評估了郊區(qū)新城“集聚人口”、“功能完善、產(chǎn)城融合”發(fā)展目標的實現(xiàn)度。研究發(fā)現(xiàn)，郊區(qū)新城已經(jīng)是郊區(qū)范圍內(nèi)經(jīng)濟活動的主要聚集區(qū)域，各新城的就業(yè)輻射范圍主要仍在本行政轄區(qū)內(nèi)。閔行新城、松江新城發(fā)展較好，提供就業(yè)崗位數(shù)量較多、就業(yè)密度也較高，寶山新城發(fā)展相對較差，新城范圍內(nèi)無就業(yè)密集區(qū)。尚沒有一個新城能從其他區(qū)縣吸引較高比例的就業(yè)者，上海郊區(qū)新城尚未能形成市域的就業(yè)次中心。

6 超大城市空間規(guī)劃體系規(guī)劃的大數(shù)據(jù)支撐平臺

平臺總體框架采用大平臺、微服務、輕應用的核心架構(gòu)。大平臺是指建立了超大城市空間規(guī)劃大數(shù)據(jù)支撐平臺所需的基礎平臺，支持數(shù)據(jù)、服務和應用云化，構(gòu)建一個分布式、高并發(fā)、高性能、高可用的基礎運行環(huán)境。微服務是考慮空間規(guī)劃涉及業(yè)務復雜，應用范圍廣，應當在功能服務基礎上按“單一職責原則”進一步拆分為微小粒度的、業(yè)務邏輯責任單一的、相互比較獨立的微服務，每個微服務相互隔離，且互不影響。隨著業(yè)務功能不斷增多，微服務的數(shù)量也會逐漸增加，平臺可實現(xiàn)對微服務自動化部署與監(jiān)控預警的能力，更加高效地管理微服務。輕應用是指采用輕量級設計開發(fā)方式和開發(fā)框架，通過對微服務的合理組裝和調(diào)用，可以快速的搭建出具體應用，從而支撐城市運行監(jiān)測，輔助規(guī)劃編制、規(guī)劃實施監(jiān)管、城市體檢評估、城市模擬仿真，最后支持規(guī)劃決策。當各環(huán)節(jié)業(yè)務需求發(fā)生變化時，可以快速調(diào)整服務組織和邏輯，快速應對需求，實現(xiàn)應用系統(tǒng)的快速部署和運行。

通過大平臺、微服務、輕應用的總體架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務與技術分離、按需組合、跨平臺及應用開發(fā)全過程管理等特性，實現(xiàn)業(yè)務高度靈活定制與技術體系統(tǒng)一管理的有機結(jié)合。

7 特色及創(chuàng)新性

本研究主要基于“大平臺、微服務、輕應用”的總體框架，通過創(chuàng)新技術手段及應用，完善空間治理體系，建立超大城市空間規(guī)劃大數(shù)據(jù)支撐平臺，服務于空間規(guī)劃編制、實施、監(jiān)督和評估業(yè)務全過程，實現(xiàn)對城市運行以及自然資源的開發(fā)利用和保護的動態(tài)監(jiān)測、持續(xù)監(jiān)管。特色及創(chuàng)新性體現(xiàn)在以下4個方面：

7.1 業(yè)務方面

平臺以輔助空間規(guī)劃業(yè)務應用為核心，貫通空間規(guī)劃編制、實施、監(jiān)督與評估業(yè)務全過程，旨在實現(xiàn)橫向協(xié)同、上下聯(lián)動，為組織編制單位、規(guī)劃設計單位、管理監(jiān)督單位提供數(shù)據(jù)及技術支撐，提高空間規(guī)劃信息化應用水平。

7.2 數(shù)據(jù)方面

融合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)，兼顧結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。通過平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的實時采集、處理、分析挖掘及可視化，從而支持城市運行和自然資源的動態(tài)監(jiān)測與持續(xù)監(jiān)管。

7.3 技術方面

引入大數(shù)據(jù)、微服務及云技術。引入大數(shù)據(jù)技術，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)技術的數(shù)據(jù)倉庫；采用微服務架構(gòu)，增強平臺服務空間規(guī)劃業(yè)務的靈活性和可用性；通過平臺將數(shù)據(jù)、服務與應用云化，實現(xiàn)系統(tǒng)服務資源的統(tǒng)一。

7.4 應用方面

發(fā)揮傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)各自優(yōu)勢，開展大數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測分析，將職住平衡測算周期從5-10年縮短到季度為周期，達到動態(tài)監(jiān)測；制定了職住平衡評估五步法，并納入上海主城區(qū)單元規(guī)劃技術要求，在國內(nèi)第一次把利用大數(shù)據(jù)落實職住平衡要求納入法定空間規(guī)劃體系；建立了支持超大城市空間規(guī)劃全過程的大數(shù)據(jù)信息化應用平臺，為整個空間規(guī)劃編制、實施和動態(tài)評估提供了基礎設施支撐。

8 結(jié)論

本研究采用的大數(shù)據(jù)職住平衡狀況動態(tài)監(jiān)測技術與國內(nèi)外相關技術相比，具有更新周期短，成本低，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測的特點。在國內(nèi)第一次將落實職住平衡的要求納入了法定空間規(guī)劃體系，建立了空間大數(shù)據(jù)支持下超大城市總體規(guī)劃中的職住平衡測算方法，彌補了傳統(tǒng)空間規(guī)劃中不足。建立支持超大城市空間規(guī)劃編制、實施、評估全過程的大數(shù)據(jù)信息化水平應用平臺，與國內(nèi)相關技術相比，具有全過程、實用性的創(chuàng)新。

本研究成果是應用于空間規(guī)劃中編制信息化支持、更是應用于空間規(guī)劃實施監(jiān)測、規(guī)劃評估的信息化支持，適用于超大城市空間規(guī)劃體系全過程應用。將提出大數(shù)據(jù)方法技術應用空間規(guī)劃管理和監(jiān)督，帶動行業(yè)更科學規(guī)范，對其他城市空間規(guī)劃管理信息化建設有示范作用。