基于多源数据的杭州都市圈划定方法研究

匡 济，司凌霄

1.中移（上海）信息通信科技有限公司，上海 200000；

2.杭州诚智天扬科技有限公司，浙江 杭州 310000

0 引 言

随着经济的高速发展，我国的城镇化率不断提高，城镇常住人口占总人口比重由1978年的17.92%增至2019年的60.60%。我国在“十五”期间就开始探索符合中国特色的城镇化发展道路，提出“有重点地发展小城镇，积极发展中小城市，完善区域性中心城市功能，发挥大城市的辐射带动作用”，这是我国首次明确提出城市化的发展目标和方针。在“十二五”和“十三五”期间，不断深化推动大中小城镇协调发展战略，进一步赋予了城镇化空间布局对城镇化发展的重要性。2012年党的十八大报告提出“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路”；2014年，《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》指出新型城镇化以人的城镇化为核心，“以城市群为主体形态，推动大中小城市和小城镇协调发展”“走以人为本、四化同步、优化布局、生态文明、文化传承的中国特色新型城镇化道路”。至此，我国逐步建立起具有中国特色的城镇化空间格局，有效避免了严重社会分化和大规模贫民窟问题[1]。“十四五”期间，继续坚持中国特色城镇化道路，进一步调整优化新型城镇空间布局，推动城市群主体高质量发展，为2035年基本实现社会主义现代化的目标奠定重要基础。

我国关于都市圈的研究始于20世纪80年代（表1），其概念衍生于城市群，且对两者的讨论时常交织进行[2]。2000年以后，对都市圈的讨论进入到城市规划领域中，陈小卉对都市圈进行了比较系统的阐述，认为都市圈是指包含一个或多个核心城市，以及与核心城市具有紧密社会、经济联系的，具有一体化倾向的邻接城镇与地区构成的圈层式结构[3]。2002年，南京、徐州相继开展都市圈规划，使都市圈的发展在我国从概念走向实践。2014年，都市圈被写入国家官方文件——《国家新型城镇化规划（2014—2020）》。2016年，《国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》指出“要适当疏解中心城区非核心功能，强化与周边城镇高效通勤和一体发展，促进形成都市圈”。汪光焘等系统性地探讨了我国现代化都市圈的内涵，提出了与法律体系、行政体系等密切相关的两个判断。其中，都市圈是跨行政区划中心城市建成区与周边中小城市建成区和小城镇之间的协同发展，研究都市圈应该重视城市行政管理职能[2]。

目前，我国的都市圈发展仍面临一些问题。首先，社会各界对都市圈的概念并未达成共识，进而导致都市圈发展不协调等问题。目前，我国的都市圈发展水平整体偏低，仅在经济发展较好的长三角和珠三角等地发展较好。该地区都市圈内的大小城市联动紧密，表现出较强的经济活力。而在其他地区，大城市对周边小城镇的带动提升不明显，没有形成联系紧密的经济纽带[4]。此外，都市圈内常常包含跨省的城市，而地方政府之间缺乏跨省协调治理的经验，行政层面的阻力也降低了都市圈协调发展的速度。因此，有关部门应当合理评估当前都市圈发展现状，并制定相应指导方针引导都市圈健康发展[5]。2019年2月，《国家发展改革委关于培育发展现代化都市圈的指导意见》出台，提出“发展培育一批现代化都市圈，形成区域竞争新优势，为城市群高质量发展、经济转型升级提供重要支撑”。指导意见明确了都市圈的概念，将都市圈定义为城市群内部以超大特大城市或辐射带动功能强的大城市为中心、以1 h通勤圈为基本范围的城镇化空间形态[6]。2019年4月，国家发展改革委印发《2019年新型城镇化建设重点任务》，提出了“推动城市群和都市圈健康发展，构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇化空间格局”。可见国家正在有序推进大中小城市协调发展，但在促进都市圈发展的同时，应定期对都市圈发展情况进行合理评估，依实际情况及时调整发展步伐，做到科学发展。2020年9月，自然资源部办公厅印发《市级国土空间总体规划编制指南（试行）》，将都市圈定义为“以中心城市为核心，与周边城镇在日常通勤和功能组织上存在密切联系的一体化地区，一般为1 h通勤圈，是区域产业、生态和设施等空间布局一体化发展的重要空间单元”。

都市圈范围的识别和界定与正确落实“十四五”规划等国家战略要求息息相关。我国目前部分设区市的行政地域范围超大，一般而言，l h通勤距离往往无法突破同一行政范围。目前，中心城市核心建成区（或者称中心城区）与分离的建成区域（新城、中心镇、新市镇等）的发展，是由设区的市政府统筹解决。而建设现代化都市圈，既要推进中心城市核心建成区功能升级，又要对其空间布局进行优化，以带动周边城镇经济发展，提升城市群内涵，从而带动区域经济发展，实现建设世界级城市群的目标。这也促使学者们开展了对现代化都市圈概念和识别界定标准的研究。

多源大数据已在国土空间规划中得到广泛应用，大数据反映出的城市发展现状与民生信息为合理制定城市发展战略提供了坚实的数据基础。本文以发育较好的杭州都市圈为例，意在评估杭州都市圈在中心城市吸引力、中心城市与周边市县的联系程度以及交通便捷性等方面的合理性，依据多源大数据划定现阶段在区县级别联系密切的都市圈范围，为今后优化都市圈划定标准、编制都市圈发展规划提供参考。

1 研究区域及数据

本文依托多源大数据进行杭州都市圈的划定与评估，其中社会人口信息用于计算各市区县的城镇规模，进而划分城镇势力圈；手机信令数据用于人口出行行为分析，探究杭州与都市圈内各区县间的人口出行联系；交通态势数据则用于分析都市圈内的交通出行距离及时耗[7-8]。

1.1 杭州都市圈

杭州都市圈从2010年开始规划，在2012年颁布了《杭州都市圈蓝皮书》，并在2014年得到国家发展改革委的正式批复，成为首个都市圈综合改革试点。浙江省衢州市和安徽省黄山市在2018年正式加入杭州都市圈，安徽省宣城市则在2020年被列为杭州都市圈合作发展协调会观察员城市。

杭州都市圈以杭州市为核心，湖州、绍兴、嘉兴、衢州、黄山为副中心，共同打造长三角南翼经济核心增长区（图1）。2020年末通过《杭州都市圈发展规划（2020-2035年）》，制定2022年、2025年和2035年三步走的阶段性发展目标，意在建立具有国际影响力的中国都市圈典范。杭州都市圈坚持各城市互利互惠，鼓励主城市增强集聚及辐射能力，周边城市发挥各自优势，相互合作，促进都市圈协同发展。

图1 杭州都市圈范围（包括观察员城市）Fig.1 Hangzhou metropolitan area（including observer cities）

1.2 社会统计数据

本文的社会统计数据来源于《浙江省统计年鉴（2019）》和《安徽省统计年鉴（2019）》，主要包含了杭州都市圈内各区县的常住人口及人均GDP，部分统计数据见表2。

表2 杭州都市圈内社会统计数据Tab.2 Social statistics in Hangzhou metropolitan area

1.3 手机信令数据

本文基于2019年杭州都市圈内的移动用户手机信令数据获得各区县间的人口出行联系，手机信令数据属性见表3。

表3 手机信令数据属性Tab.3 Attributes of mobile signaling data

1.4 交通态势数据

本文对杭州都市圈内各区县进行2 km×2 km的栅格化处理，应用百度地图开放平台的路线规划功能，通过调取百度地图Web服务API接口来获取杭州都市圈内各栅格区域到各区县的驾车距离与驾车所用时长。输入数据及输出结果示例见表4。

表4 路线规划输入数据示例及输出结果示例Tab.4 Examples of route planning input data and output results

2 研究方法

都市圈内部区县的一大特征是相互联系紧密，本文从中心城市的势力范围、各地与中心城市间的人员流动强度与通勤时长方面来进行杭州都市圈的划定并分析与评估现有杭州都市圈内部区县级别地域的联系程度[9-10]。

2.1 城市势力圈的划定

每个城市都会对周边区域产生影响。某地到周边城市区县的距离，以及周边城市区县的规模共同决定了某地所受的影响力大小。通过势能模型可以判断出各市区和县城的势力圈，从而分析杭州市辐射到的势力范围。本文将各区县的影响力大小称为场强，场强强度公式如下：

式中，为a地区对b点的场强；Za为a地区的综合规模；为a和b之间的距离；n为摩擦系数，一般取值为2。

本文从社会和经济两方面来表示某地区的综合规模，选取该地区的常住人口和人均GDP数值作为代表性指标，对指标标准化处理并进行主成分分析[11-12]，结果用来表征每个地区的综合规模。某地与各市区县间的距离则通过调用百度地图开放平台API接口计算得出。都市圈内任意一点，在计算每个区县对其产生的场强后，将该点划入产生最大场强的区县势力范围之内，以确定各个区县的势力圈范围。

2.2 中心城市与周边区县的出行联系

本文利用具有时间序列的手机数据，结合移动通信网络与各区县的匹配关系，判断手机用户在各个区县的进出和逗留情况，可得到各个手机用户的出行链信息。本文先对手机信令数据进行清洗，然后将整条出行链划分为各次单独的出行。本文将出行距离大于750 m及停留时间大于60 min视作一次完整的出行，图2为基于手机信令判断出行OD的示意图。

图2 居民出行OD判定示意图Fig.2 Schematic diagram of OD judgment for residents' travel

2.3 通勤等时圈的划定

本文通过调用百度地图开放平台的API接口获得各栅格中心点到达杭州市区内栅格中心点的驾车所用时长，并获得以杭州市为中心的1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、2.5 h以上的通勤等时圈。

2.4 杭州都市圈的划定标准

本文依据以下标准划定区县级别的杭州都市圈范围，若某区县符合下述标准的两条，则被纳入杭州都市圈。

1）该区县至少一半以上的行政区划面积被纳入杭州市下辖区县的势力圈范围；

2）普通周期间，该区县与杭州市之间的日平均出行人次大于2000人；

3）该区县落入1.5 h等时圈的面积占本区县行政区划面积的比例大于0.5。

3 结果与分析

3.1 各区县势力圈范围

杭州都市圈内各区县的势力圈范围如图3所示。安徽省的黄山市和宣城市以及浙江省内的衢州市全部被纳入了杭州市区的势力范围，可见杭州市区的势力辐射范围很广且对这3市的影响较大。杭州都市圈东部的大部分区县则有自己的势力范围，形成多势力圈并存的现状。杭州市下辖的余杭区、萧山区和富阳区均在各自辖区内有较大的势力范围，表现出较强的综合实力。绍兴市和嘉兴市下辖的区县也大多各自形成势力圈，表明各区县与都市圈西部城市相比经济与人口方面的综合实力相对较强。

图3 杭州都市圈各区县势力范围Fig.3 The sphere of influence of each district and county in Hangzhou metropolitan area

总体来说，杭州市区的势力辐射到了除东部区县以外的大部分地区，符合杭州市作为都市圈中心城市，发动经济发展引领作用的标准，且都市圈东部各区县实力相当，经济发展强劲且活跃。但黄山、宣城和衢州市并未形成自己的势力圈，可见城市本身的综合实力相对较弱，可考虑与周边城市联动发展。

3.2 各区县与杭州市区的出行联系

本文统计了普通周和黄金周期间各区县到达杭州市域的日平均出行人次（图4），在黄金周和普通周期间，都市圈东北部的湖州、嘉兴和绍兴市与杭州市往来密切，且与杭州市邻接的区县与杭州市的出行联系最为密集。普通周和黄金周期间，黄山和宣城与杭州市的往来均较少，并且黄金周期间浙江省内各区县到杭州市的居民出行均有大幅增长，而黄山和宣城的客流无大幅变化，甚至部分区县客流不增反降。

图 4 普通周和黄金周期间各区县到达杭州市的日平均出行人次分布Fig.4 The average daily travel time of visitors from each district and county to Hangzhou during ordinary week and golden week

由此可见，杭州市与东部区县间的商务与旅游出行十分频繁，而与跨省的黄山和宣城二市在经济与旅游业方面联系较少，没有足够的黏合性。杭州都市圈在跨省经济往来方面还存有短板，各市应更好地促进跨省经济发展合作，鼓励贸易往来，更好地进行协同发展。

3.3 各区县与杭州市区间的交通可达性

各区县到杭州市中心的通勤时长分布如图5所示，可见杭州都市圈内各区县到达中心城市的通勤时长东西差异明显。杭州市内大部分区域以及湖州市、嘉兴市和绍兴市下辖的小部分与杭州市邻接区县可将通勤时长控制在1 h以内；1.5 h通勤圈则覆盖了杭州、湖州、嘉兴和绍兴大部分区域。衢州、黄山和宣城到达杭州市中心的驾车时长基本在2.5 h以上。结合上文可见，通勤时长在一定程度上影响了各区县与杭州间的往来人次，杭州东部区县到达杭州的交通相对便利，而西部区县则驾车时间较长。因此，可考虑依实际情况改善黄山、宣城、衢州与杭州市之间的路网，构建快速通道，促进各市之间人员流动与贸易流通。

图5 都市圈内各区县到杭州市中心的等时圈分布Fig.5 The distribution of the iso-time circle from each district and county to the center of Hangzhou in the metropolitan area

3.4 杭州都市圈划定

本文依据多源大数据，从势力范围、出行联系及交通可达性方面制定了杭州都市圈划定标准，有若干区县被划入杭州都市圈，结果如图6所示。嘉兴、绍兴和湖州的全部区县依旧在本文划定的杭州都市圈内，而黄山市和宣城市仅有宁国市和歙县符合划入都市圈的标准，且衢州市的常山县也被排除在都市圈之外。可见2018年后加入的黄山市虽处于杭州市的势力范围，但并未与都市圈紧密联系，在城市间出行联系及交通可达性方面与都市圈内其他城市相比还有待改善。宣城市作为观察员城市，下辖区县中仅有与杭州市相邻的宁国市融入较好，其他区县应加强城市间协作，增强与都市圈内部城市往来频次，谋求共同发展。

图6 杭州都市圈范围划定Fig.6 The delineated scope of Hangzhou Metropolitan area

4 结 论

在快速城镇化的大背景下，增强大中小城市及城镇协同发展是促进国家经济发展与城市建设的重要推手。了解及监测已规划的都市圈在经济及人口流动方面的实际情况有助于调整制定灵活的都市圈规划方案，引导都市圈健康发展。

本文依托多源大数据，对杭州都市圈内的区县进行了势力范围、人口出行联系及交通可达性方面评估，对都市圈内的城市进行了细分，划定了实际联系密切、协同发展较好的区县范围，可为制定杭州都市圈的发展策略提供参考。

杭州市作为中心城市，势力辐射到了都市圈内大部分区域，具有带动作用。嘉兴、湖州、绍兴各区县经济实力强劲，且与杭州市人口往来密切，交通便利，达到了相互促进，协调发展的要求。浙江省内的衢州市受交通条件等的制约，与中心城市的联系相对较弱，安徽省的黄山市和宣城市虽属于杭州市势力范围，但与杭州市之间人口流动较少，是杭州都市圈跨省市协同发展的短板。因此，在保持浙江省内密切协同发展的同时，应重点关注省际合作，制定省际经济发展激励措施，改善交通，促使黄山市和宣城市快速融入杭州都市圈。

与传统都市圈划定方法相比，手机信令等多源大数据为短期内多方面了解都市圈的实际发展现状提供了窗口，为都市圈规划提供了坚实的数据基础。依托多源大数据进行的城市现状分析可作为城市规划的有利工具，为进行智慧高效的城市规划提供保障。