程 龍 何周倩 何仲禹 蘇杰 張 恒 李雪揚 CHENG Long,HE Zhouqian,HE Zhongyu,SU Jie,ZHANG Heng,LI Xueyang
隨著現(xiàn)代城市的夜間經(jīng)濟發(fā)展,“白天工作、夜間生活”已成為常態(tài),夜間作為一個特殊的時間段,是居民城市生活中必不可少的部分,并且夜間經(jīng)濟作為第三產(chǎn)業(yè)營收的重要組成部分也被視為城市經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。夜間城市是夜間消費的空間載體,夜間步行是夜間消費的行為載體,通過研究居民夜間出行的影響因素可以發(fā)現(xiàn)夜間城市的特征和問題,從而改善夜間步行環(huán)境,提升居民生活質(zhì)量,優(yōu)化游客消費體驗。
時空間行為研究為理解人類活動和城市環(huán)境之間在時空間上的復(fù)雜關(guān)系提供了獨特的視角[1]。從研究內(nèi)容來看,關(guān)于居民出行特征和出行行為影響因素的研究均較為豐富,出行行為影響因素主要包括建成環(huán)境、社群屬性和心理感知。其中,不同的城市物質(zhì)環(huán)境對步行出行的影響是客觀而且顯著存在的。其中,住宅密度、周邊服務(wù)設(shè)施、土地利用多樣性、公交可達(dá)性、環(huán)境安全性、環(huán)境愉悅性等直接影響居民出行行為的選擇[2-5]。針對生計出行、生活出行、娛樂出行等不同目的的出行行為,建成環(huán)境對居民出行影響也存在差異[6],[7]101。居民出行行為的相關(guān)研究開始將研究對象轉(zhuǎn)向老年人、青年人等不同群體的出行行為[8-11],年齡、收入、汽車擁有量、家庭人口規(guī)模等社會屬性也會影響居民的出行行為[12-14]。居民對自身健康的主觀認(rèn)知、低碳知識與習(xí)慣等其他心理因素也是影響居民出行的具體因素[15]108,[16]。從研究方法來看,20世紀(jì)90年代活動日志調(diào)查是西方時空間行為研究的主要數(shù)據(jù)來源,但由于活動日志本身的局限,問卷數(shù)據(jù)精度和有效性存在一定的誤差[17]。經(jīng)過20年的發(fā)展,現(xiàn)已逐漸形成以出行調(diào)查[18]、活動日志調(diào)查[15]111、GPS與GSM調(diào)查[19]和大規(guī)模交通數(shù)據(jù)[20]為支撐的時空間行為數(shù)據(jù)體系。國內(nèi)外學(xué)界更多關(guān)注建成環(huán)境、社群屬性和心理感知對居民出行行為產(chǎn)生的影響,對夜間時段的出行研究則關(guān)注較少。現(xiàn)有關(guān)于夜間居民出行特征及影響因素的研究主要聚焦于建成環(huán)境的夜間活力時空分布特征分析[21-22]。其中,裴昱分析北京二環(huán)內(nèi)夜間街道的活力,發(fā)現(xiàn)夜間街道活力受到街道形態(tài)和街道功能的顯著影響,而街道可達(dá)性對其影響并不顯著[23]111。王苑[24]研究不同社區(qū)類型中居民的夜間出行特征,發(fā)現(xiàn)路網(wǎng)密度、土地混合度、CBD可達(dá)性等社區(qū)建成環(huán)境均影響居民夜間的出行概率和出行方式。但上述研究未討論燈光對居民夜間出行活動與城市夜間活力的影響,需要進一步研究。
隨著遙感信息技術(shù)的快速發(fā)展,夜間燈光數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷提升,夜間燈光數(shù)據(jù)有了更加廣闊的應(yīng)用。目前國內(nèi)外主要利用夜間燈光數(shù)據(jù)進行城市化進程研究、不透水面提取、社會經(jīng)濟指標(biāo)空間化估算、重大事件評估、生態(tài)環(huán)境評估等[25]。相較于DMSP/OLS和NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù),吉林一號(JL1-3B)和珞珈一號(LJ1-01)在空間分辨率和光譜信息方面具有一定的優(yōu)勢,其中吉林一號(JL1-3B)能夠?qū)崿F(xiàn)空間分辨率為0.92 m的多光譜(紅、綠、藍(lán))夜間燈光成像[26]。更高精度的燈光數(shù)據(jù)為街區(qū)尺度級別的研究提供了更加精細(xì)的數(shù)據(jù)支撐,如識別建設(shè)用地[27]、評估光污染趨勢[28]、分析光照對鳥類夜間遷徙等影響[29]。以往關(guān)于燈光對人類健康影響的研究多基于室內(nèi)照明,即研究室內(nèi)人工光與人類活動和健康的相互作用,而關(guān)于戶外光照水平對人類活動和健康的影響的研究仍然有限[30]。
本文選擇夜間這一特殊時段,聚焦于與人類活動和健康聯(lián)系緊密的步行行為,旨在對居民夜間步行與建成環(huán)境的相關(guān)性做出量化評價。通過總結(jié)可步行性街道的已有研究,探討城市功能、城市形態(tài)、城市可達(dá)性、夜間燈光強度等要素對居民步行長度和類型的影響,并基于研究結(jié)果對夜間城市與街道建設(shè)提出優(yōu)化建議。
本文空間研究范圍為南京市主城區(qū)的中心地區(qū),如圖1所示,面積為131.73 km2。研究范圍內(nèi)公共設(shè)施配套完善,夜間業(yè)態(tài)豐富,包括新街口、夫子廟、老門東、玄武湖公園等重要的商圈和公共活動場所,是居民夜間出行的熱點區(qū)域之一。本文著眼于城市居民下班后到深夜休息前在城市中所進行夜間步行的活動特征。1:00后城市的夜間活動和人群相對比較單一,為了保證研究的準(zhǔn)確性,本文將夜間時間段定為18:00至次日1:00。

圖1 研究范圍Fig.1 Study area
本文的研究數(shù)據(jù)主要包含居民出行路徑數(shù)據(jù)、路網(wǎng)、地圖興趣點(POI)、夜間燈光數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀用地分類。
(1)居民出行數(shù)據(jù):利用活動日志調(diào)查與基于GPS、GSM兩種不同定位方式的移動數(shù)據(jù)采集相結(jié)合的方法,以定位設(shè)備為基礎(chǔ),以互動式調(diào)查網(wǎng)站為平臺,獲取居民一周活動時空軌跡。本文共選擇了300名南京居民作為志愿者,記錄其2019年5月—7月期間任意一個星期的出行路徑數(shù)據(jù),共計9 812條。
(2)地圖興趣點(POI):POI數(shù)據(jù)取自某大型地圖網(wǎng)站,經(jīng)過定義坐標(biāo)和投影,刪除異常點,根據(jù)選取的范圍,爬取共計11大類,113 798條POI數(shù)據(jù)。POI數(shù)據(jù)中包括名稱、位置、分類等信息。
(3)夜間燈光數(shù)據(jù)(2018年):通過吉林一號(JL1-3B)獲取夜間燈光數(shù)據(jù)衛(wèi)片,獲取研究范圍的夜間燈光影像,拍攝日期為2018年5月8日晚上10點,投影坐標(biāo)系為WGS_1984_UTM_Zone_50N。
(4)現(xiàn)狀用地分類:參考《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)(GB50137-2011)》,將原始地塊數(shù)據(jù)分為8類:R(居住用地)、A(公共管理與公共服務(wù)用地)、B(商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地)、M(工業(yè)用地)、W(物流倉儲用地)、S(道路與交通設(shè)施用地)、U(公用設(shè)施用地)、G(綠地與廣場用地)。
(5)現(xiàn)狀建筑數(shù)據(jù):現(xiàn)狀建筑數(shù)據(jù)取自某大型地圖網(wǎng)站,矢量數(shù)據(jù)包括建筑邊界和層數(shù)。
研究框架如圖2所示。首先,量化評價城市功能、城市形態(tài)、城市可達(dá)性和夜間燈光4個夜間城市建成環(huán)境指標(biāo),描述夜間出行的居民屬性和研究范圍的建成環(huán)境特征;其次,將夜間步行分為休閑型和功能型兩類,判別4項指標(biāo)與兩類步行長度的相關(guān)性;最后,基于分析研究成果對夜間城市規(guī)劃及街道建設(shè)提出相關(guān)優(yōu)化建議。

圖2 研究框架Fig.2 Study framework
1.4.1 居民夜間步行量化評價
按照經(jīng)過空間、時間和步行行為3個方面指標(biāo)篩選居民夜間步行路徑,樣本中共計89位居民和328條路徑符合要求。居民信息包括性別、體重、身高、年齡、學(xué)歷、年收入;路徑信息包括出發(fā)時間、到達(dá)時間、出行目的、出發(fā)地點、到達(dá)地點、路徑長度。本文以步行距離作為城區(qū)的宜步行性[7]104,每條路徑設(shè)置100 m緩沖區(qū),分區(qū)統(tǒng)計各個影響因素對路徑的影響程度,居民出行軌跡如圖3所示。

圖3 居民出行軌跡圖Fig.3 Travel path map of residents
1.4.2 城市建成環(huán)境量化評價
在充分考慮已有研究中居民出行影響因素的基礎(chǔ)上,本文從城市功能、城市形態(tài)、城市可達(dá)性和夜間燈光4個方面選擇指標(biāo),構(gòu)建具體的測度指標(biāo)。
(1)城市功能指標(biāo)
將城市各項服務(wù)功能密度和城市職能豐富度作為城市功能的量化指標(biāo)。城市各項服務(wù)功能密度:采用核密度分析分別對南京中心城區(qū)商業(yè)、交通、住宅和公園分布狀況進行計算。其計算方法為:

式中:K為核函數(shù);h為帶寬;xi-xj為測算點xi到樣本點xj的距離。
城市職能豐富度:借鑒測度生態(tài)系統(tǒng)豐富性的辛普森指數(shù),計算南京市主城區(qū)100 m×100 m網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)職能多樣度。其計算公式為:

式中:D為每個格網(wǎng)的辛普森指數(shù);Ni表示格網(wǎng)內(nèi)i類POI的數(shù)量;N表示全部POI數(shù)目。D越接近1,該格網(wǎng)所提供的職能豐富度越高[31]。
(2)城市形態(tài)指標(biāo)
根據(jù)容積率和建筑密度對城市形態(tài)進行量化評價,將主城區(qū)劃分為100 m×100 m的格網(wǎng),統(tǒng)計格網(wǎng)內(nèi)容積率與建筑密度。
容積率=格網(wǎng)內(nèi)建筑面積×層數(shù)/

建筑密度=格網(wǎng)內(nèi)建筑面積/

(3)城市可達(dá)性指標(biāo)
根據(jù)道路密度和交叉口密度對城市可達(dá)性進行量化評價[23]112。

(4)夜間燈光指標(biāo)
根據(jù)燈光強度對夜間城市進行量化評價。吉林一號(JL1-03)主要由紅、綠、藍(lán)3個波段組成,其亮度值的計算公式為:

89位居民屬性特征如表1所示,BMI均值為23.24 kg/m2,其男女比為36:53,平均學(xué)歷在高中/中專以上,平均住房面積為76.86 m2,平均擁有小汽車數(shù)量1.62輛,平均每人每周夜間步行3.67次。

表1 居民特征描述性統(tǒng)計Tab.1 Descriptive statistics of resident characters
統(tǒng)計328條夜間出行軌跡數(shù)據(jù),兩類步行路徑特征描述性統(tǒng)計如表2所示。居民夜間步行路徑的平均長度為1 952.34 m,平均時長為29.14 min。根據(jù)出行目的的不同分為休閑型步行和功能型步行,功能型步行是指有特定起點和終點且具有方向性和較強目的性的步行,包括回家、下班、陪孩子補習(xí)等,而休閑型步行是指目的性和方向性較弱的步行[33],包括散步、跳舞、逛街、遛狗等。由表2可知,功能型步行出行目的以回家為主,平均長度為2 001.49 m,平均時長為23.65 min,步行速度約為84.62 m/min。休閑型步行出行目的以散步、鍛煉、逛街購物、遛狗等為主,活動類型多元化,平均長度為1 909.89 m,平均時長為33.89 min,速度較慢,約為56.35 m/min。

表2 兩類步行路徑特征描述性統(tǒng)計Tab.2 Descriptive statistics of two kinds of walking routes characters
建成環(huán)境特征如圖4所示,商業(yè)設(shè)施、交通設(shè)施和交叉口高密度區(qū)都沿中山路和中山北路沿線向外拓展呈現(xiàn)出圈層結(jié)構(gòu)特征,新街口地區(qū)是此類設(shè)施的集中分布區(qū)。住宅高密度區(qū)集中在河西新城。公園分布相對集中于玄武湖、紫金山和五臺山周邊區(qū)域。容積率、建筑密度高值區(qū)域集中分布在新街口、紫峰大廈、萬達(dá)等商圈附近。步行路徑100 m緩沖區(qū)范圍內(nèi)的建成環(huán)境特征如表3所示。

表3 建成環(huán)境描述性統(tǒng)計Tab.3 Descriptive statistics of built environment

圖4 建成環(huán)境特征分析Fig.4 Built environment characteristics analysis
南京市主城區(qū)夜間燈光遙感如圖5所示,燈光高值呈現(xiàn)點、線、面式集中分布和地塊內(nèi)部零星分布并存的格局特征。面狀燈光高值主要集中在:一是商業(yè)區(qū)如新街口片區(qū)、鼓樓片區(qū)、夫子廟景區(qū)、集慶門大街等;二是大型區(qū)域交通樞紐,如南京火車站。線狀燈光高值集中分布于各條主干道的現(xiàn)象非常明顯,高等級道路特別是大型立交橋地段的燈光強度更高,玄武湖內(nèi)部局部綠道也有較高的燈光強度。點狀燈光高值主要分布在:一是體育中心,如江蘇省五臺山體育中心;二是歷史文化設(shè)施,如江蘇省博物院、老門東和大報恩寺等;三是各個地鐵站等。而地塊內(nèi)部的居住區(qū)和小型商業(yè)設(shè)施地段的燈光高值呈現(xiàn)零星分布的格局。

圖5 南京市主城區(qū)夜間燈光遙感數(shù)據(jù)Fig.5 Night-time light remote sensing data for the main city of Nanjing
為了揭示建成環(huán)境對步行距離的影響,建立2個模型對全樣本進行多元回歸分析,依次考察個人社會經(jīng)濟屬性(模型1)、建成環(huán)境與城市燈光(模型2)對路徑長度的影響。在接下來的研究中對兩類步行分別進行回歸分析(模型3、4)。在回歸模型中,因變量為路徑長度,直接反映居民的步行強度。經(jīng)檢驗,因變量取對數(shù)后,樣本的得分分布偏度為0.267,峰度為0.363,兩者均小于1且接近0,基本符合正態(tài)分布,且因變量屬于連續(xù)變量,因此可采用多元線性回歸模型進行擬合。
該模型中,個人社會屬性作為控制變量,解釋變量則包括建成環(huán)境和燈光強度兩類。具體選擇的自變量為:個人屬性,包括BMI、性別、年齡、學(xué)歷、家庭年收入、住房面積和小汽車數(shù)量;建成環(huán)境特征,包括POI職能豐富度、交叉口密度、商業(yè)設(shè)施密度、住宅密度、公園密度、交通設(shè)施密度、建筑密度和容積率。
模型1對路徑長度進行多元線性回歸分析,解釋變量為個人經(jīng)濟社會屬性;模型2的解釋變量增加了建成環(huán)境和燈光強度指標(biāo);而模型3和模型4分別是休閑型步行和功能型步行的回歸結(jié)果(見表4)。從模型的擬合信息看,模型1的總體顯著性為0.018,模型2、3、4的總體顯著性均為0.001,VIF系數(shù)均小于5,擬合程度均達(dá)到預(yù)期。模型對功能型步行的解釋度高于對休閑型步行的解釋度,說明休閑型步行的路徑長度受更多的不確定因素影響。可以發(fā)現(xiàn),燈光強度在各個模型中均與路徑長度顯著正相關(guān)。

表4 解釋變量與ln路徑長度的多元線性回歸模型結(jié)果Tab.4 Multiple linear regression model results of explanatory variables and logarithm of path length
3.2.1 個體特征對步行距離的影響
個體層面特征中,年齡(模型2:B=0.120,p<0.05)對步行距離具有顯著的正向影響,是影響步行距離的主要因素。這可能是因為年長人群工作壓力的減少及對身體健康的重視使其更偏向于步行的交通方式。
休閑型步行和功能型步行的結(jié)果差異較大,年齡和家庭年收入與休閑型步行的路徑長度顯著正相關(guān),說明年齡越大、家庭年收入越高,居民的休閑型步行距離越長。這與常規(guī)認(rèn)知相符。而住房面積與功能型步行的路徑長度顯著正相關(guān),這可能因為住房面積越大,居民住宅的區(qū)位便利性越低,因此出行距離越長。而BMI、小汽車數(shù)量的因素在模型檢驗中并不顯著。
3.2.2 建成環(huán)境對步行距離的影響
在解釋變量方面,燈光強度、POI職能豐富度、商業(yè)設(shè)施密度與總體樣本的路徑長度顯著正相關(guān)。其中,商業(yè)設(shè)施密度(模型2:B=0.340,p<0.01)是最主要的影響因素,商業(yè)設(shè)施密度可表征地價高、人流量大的中心地區(qū),與人們的各類出行活動密切相關(guān),商業(yè)設(shè)施密度的提高可以顯著增加人們的步行距離。其次是POI職能豐富度(模型2:B=0.331,p<0.01),POI職能豐富度表征業(yè)態(tài)綜合程度,間接表明土地利用混合程度的提高能顯著增加人們的步行距離。燈光強度(模型2:B=0.183,p<0.01)能夠提升人們的夜間步行安全感與舒適性,因此能夠延長人們的步行距離。
而交通設(shè)施密度、建筑密度、住宅密度與總體樣本的路徑長度顯著負(fù)相關(guān)。其中,負(fù)向影響程度最大的因素是交通設(shè)施密度(模型2:B=-0.392,p<0.01),交通工具及其接駁越便捷,居民選擇其他交通方式的可能性就越大,抑制了步行距離。其次是建筑 密 度(模 型2:B=-0.306,p<0.01),建筑密度較高的地區(qū)相對于空曠場地更不利于居民的夜間步行。再次是住宅密度(模型2:B=-0.096,p<0.1),住宅密度高的地區(qū)多為大型居住區(qū)或連片居住區(qū),功能較為單一,對夜間步行有抑制作用。
3.2.3 不同類型步行的影響因素差異分析
描述性統(tǒng)計結(jié)果顯示,樣本中功能型步行的平均距離大于休閑型步行,其平均時長小于休閑型步行,平均速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于休閑型步行,驗證了功能型步行和休閑型步行的差異。回歸結(jié)果表明,休閑型步行和功能型步行的結(jié)果差異較大,包括:①對于功能型步行與休閑型步行距離的解釋度,個人經(jīng)濟社會屬性的影響較低,而建成環(huán)境層面的影響較高;②本次研究中的個體層面因素、建成環(huán)境因素能夠共同解釋功能型步行距離的38.9%,而對于休閑型步行距離只有29.2%。因此相較于功能型步行,休閑型步行距離的影響因素更加多元,可能受時間充裕程度、體力狀況、個人意愿等隨機因素的影響較多。
具體來說,在個人層面特征方面,休閑型步行距離與年齡(B=0.155,p<0.05)和家庭年收入(B=0.150,p<0.05)顯著正相關(guān)。功能型步行距離與住房面積(B=0.149,p<0.1)因素顯著正相關(guān),與其他因素均無顯著相關(guān)性。可以看出,相比于功能型步行,休閑型步行距離受個人層面因素的影響更為顯著。其中中年人相對于青年人的步行距離顯著增長,說明隨著年齡的增長,人們更加注重散步對于改善身體健康的作用。高收入人群相比低收入人群的步行距離顯著增長,說明高收入人群更具有散步的意識和行為。
在建成環(huán)境特征方面,相較于休閑型步行,除了燈光強度變量外,POI職能豐富度、商業(yè)設(shè)施密度對于功能型步行的路徑長度的正向影響程度更大,交通設(shè)施密度、建筑密度對于功能型步行的負(fù)向影響更大,且住宅密度與功能型步行沒有顯著相關(guān)關(guān)系。這說明休閑型步行是一種需求剛性相對較弱的活動,因此各類建成環(huán)境變量對其影響程度均低于對功能型步行的影響,而燈光強度對兩者的影響程度相當(dāng)。
不同的建成環(huán)境和不同時間對居民步行出行的影響是客觀且顯著存在的。夜間作為一個特殊的時間段,是居民生活與活動中必不可少的部分,但現(xiàn)有研究較少從夜間時段探討建成環(huán)境與城市燈光對居民活動的影響。因此,本文選擇夜間這一特殊時段,聚焦于與人類活動和健康聯(lián)系緊密的步行行為,旨在對居民夜間步行與建成環(huán)境的相關(guān)性做出量化評價。
研究表明,居民夜間步行的平均長度為1 952.34 m,平均時長為29.14 min。功能型步行和休閑型步行的平均長度差異較小,但二者平均花費時間和出發(fā)時間存在差異。二者的差異為夜間經(jīng)濟和夜間城市的建設(shè)提供支撐,并且更多地關(guān)注休閑型步行,提升夜間街道的品質(zhì)與活力。在相關(guān)性分析中,個人屬性方面,年齡與夜間路徑長度顯著相關(guān)。建成環(huán)境屬性方面,燈光強度、POI職能豐富度、商業(yè)設(shè)施密度與夜間路徑長度顯著正相關(guān)。住宅密度、交通設(shè)施密度、建筑密度與路徑長度顯著負(fù)相關(guān)。公園密度、容積率和交叉口密度與路徑長度沒有顯著關(guān)系。對于兩類夜間步行,休閑型步行與年齡、家庭年收入、燈光強度、POI職能豐富度顯著正相關(guān),與住宅密度、交通設(shè)施密度顯著負(fù)相關(guān)。功能型步行與住房面積、燈光強度、POI職能豐富度、商業(yè)設(shè)施密度顯著正相關(guān),與交通設(shè)施密度、建筑密度、容積率顯著負(fù)相關(guān)。
本文對提升夜間城市建設(shè)與發(fā)展夜間經(jīng)濟有一定實踐指導(dǎo)意義。一方面,考慮不同建成環(huán)境因素改變的可行性,在功能方面,不僅在空間上倡導(dǎo)地塊的混合功能,而且應(yīng)從不同的時間維度考慮“多功能化”,在適宜發(fā)展夜間經(jīng)濟的片區(qū)內(nèi),提高地塊功能的豐富度和街道功能密度等,從而促進夜間經(jīng)濟的發(fā)展。另一方面,夜間燈光可以保證居民出行的安全感,從而提升人在夜間生活的安全感和舒適感。然而,當(dāng)前不少地方存在照明設(shè)施規(guī)劃設(shè)計的缺失與不足,不僅會為夜間經(jīng)濟的發(fā)展增加阻力,也會誘發(fā)城市犯罪事件。但同時過度亮化會造成城市環(huán)境破壞、生態(tài)系統(tǒng)危害、美麗夜空消失、能源浪費等不良影響[34]。因此城市管理者應(yīng)適度調(diào)度城市燈光資源,這樣不僅可以保障城市與居民的安全,還可提升城市夜間燈光的品質(zhì),為居民的夜間出行提供更多的視覺景觀,拉動夜間旅游和消費。
下一步研究可以從以下3個方面進行完善和發(fā)展。首先,步行路徑長度是人對步行行為的一種認(rèn)可度,但無法細(xì)化表征人對步行環(huán)境的其他主觀認(rèn)知情況,如對步行的滿意度、對活動場所的認(rèn)知度等。其次,本文以南京市主城區(qū)為空間范圍,空間樣本仍具有一定的局限性,尤其是不同社會、文化、氣候的城市在普適性方面仍需要進行進一步的實證研究。最后,城市形態(tài)方面,本文考慮了建筑密度和容積率兩方面因素,在后續(xù)研究中應(yīng)該對城市空間進行精細(xì)化測度,用更多的指標(biāo)衡量夜間城市形態(tài)測度。