专题:人工智能在风景园林中的应用

基于精细时空行为测度的街道空间人群数字画像构建与分异

  • 史宜 ,
  • 戴运来 ,
  • 张珣 ,
  • 杨俊宴 , * ,
  • 李秋莹
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  • 东南大学建筑学院

史宜/男/博士/东南大学建筑学院副教授、至善青年学者/中国城市科学研究会数字孪生与未来城市专委会委员/国际城市与区域规划师学会(ISOCARP)城市设计中心秘书长/研究方向为大数据在城市规划中的应用

戴运来/男/东南大学建筑学院在读硕士研究生/研究方向为城市中心区人群移动性

张珣/女/东南大学建筑学院在读博士研究生/研究方向为时空数据挖掘、人群移动性、城市活动空间

杨俊宴/男/博士/东南大学建筑学院教授/东南大学智慧城市研究院副院长/中国建筑学会高层建筑与人居环境学术委员会副主任/中国城市科学研究会城市更新专业委员会副主任/住建部城市设计专业委员会委员/研究方向为数字化城市设计

李秋莹/女/东南大学建筑学院在读硕士研究生/研究方向为城市中心区人群移动性

收稿日期: 2024-02-15

  修回日期: 2024-07-26

  网络出版日期: 2025-12-16

基金资助

国家自然科学基金面上项目“城市中心区“高密-高频”人流动态模拟与空间设计优化研究”(52378048)

版权

版权所有 © 2024 风景园林编辑部

Research on the Construction and Differentiation Mechanism of Digital Portraits of Crowds in Street Space Based on Fine Spatiotemporal Behavior Measurement

  • Yi SHI ,
  • Yunlai DAI ,
  • Xun ZHANG ,
  • Junyan YANG , * ,
  • Qiuying LI
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  • School of Architecture, Southeast University

SHI Yi, Ph.D., is an associate professor in the School of Architecture and a “Zhishan” (distinguished) young scholar in Southeast University, a member of the Digital Twin and Future City Professional Committee, Chinese Society for Urban Studies, and secretary-general of the Urban Design Center, International Society of City and Regional Planners (ISOCARP). His research focuses on application of big data in urban planning

DAI Yunlai is a master student in the School of Architecture, Southeast University. His research focuses on population mobility in urban central area

ZHANG Xun is a Ph.D. candidate in the School of Architecture, Southeast University. Her research focuses on spatiotemporal data mining, population mobility, and urban activity space

YANG Junyan, Ph.D., is a professor in the School of Architecture, Southeast University, deputy director of the Smart City Research Institute, Southeast University, deputy director of the Academic Committee for High-Rise Buildings and Human Settlement Environments, Architectural Society of China, deputy director of the Urban Renewal Committee, Chinese Society for Urban Studies, and a member of the Urban Design Committee under the Ministry of Housing and Urban-Rural Development. His research focuses on digital urban design

LI Qiuying is a master student in the School of Architecture, Southeast University. Her research focuses on population mobility in urban central area

Received date: 2024-02-15

  Revised date: 2024-07-26

  Online published: 2025-12-16

Copyright

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摘要

【目的】城市空间景观设计需要匹配多元化人群的实际活动需求,既有的数字技术方法更多从大尺度、宏观视角出发研究人群活动,难以满足景观尺度上对人群时空行为的智能画像研究。从景观-建筑尺度深入探讨面向街道设计的人群数字画像识别指标体系与测度方法,可为理解街道建成环境与人群分异之间的互动机制提供依据。【方法】以江苏省南京市中央路为案例,通过采集基于手机定位服务(location-based services, LBS)的人群时空数据和街道空间数据,运用人工智能算法分析不同类型人群的街道空间时空使用特征;提出包含基本属性、时间偏好、空间偏好、设施偏好和景观偏好等多维度指标的街道空间人群数字画像测度方法和谱系构建方法。【结果】识别出213种街道空间人群类型和7类典型人群数字画像,揭示了街道空间人群数字画像的时空分异特征,发现了这些特征与现状街道景观设计和设施布局的关联性。【结论】基于街道空间人群数字画像的分析结果,针对性地提出提升街道空间品质的规划建议,有助于更好地满足不同人群的实际活动需求,以助力城市空间景观设计响应居民需求,从而创造更加宜居、舒适的城市环境。

本文引用格式

史宜 , 戴运来 , 张珣 , 杨俊宴 , 李秋莹 . 基于精细时空行为测度的街道空间人群数字画像构建与分异[J]. 风景园林, 2024 , 31(9) : 24 -33 . DOI: 10.3724/j.fjyl.202402150092

Abstract

[Objective] Street space, as an indispensable landscape space, is deeply embedded in the urban texture and has become an important carrier for citizens’ social life. It is not only a channel for traffic flow, but also a source of urban vitality and a place for citizens to place their emotions. Throughout history, street space design theory has gone through the solemnity of classicism, the pursuit of efficiency of functionalism, and the exploration of harmonious coexistence between ecology and nature, and has, under the guidance of humanistic thought, given birth to design concepts such as “vibrant street” and “shared street” with citizen experience as the core. These concepts have profoundly reshaped our cognition and expectations of street space. The research on crowd activities in street space aims to reveal the types and characteristics of activities, understand the inherent connection between design and behavior, and provide a scientific basis for street environment optimization and resource allocation. This will not only help activate urban vitality, but also lead street space to develop in a more humane and diversified direction. In order to accurately match the urban space landscape design with the actual activity needs of diversified crowds, this research aims to overcome the limitations of existing digital technologies in large-scale macro-activity analysis, deeply explore the crowd behavior patterns at the landscape scale, and provide new perspectives and tools for understanding the complex interactive mechanism between the built street environment and the differentiation of crowd activities, thereby guiding the optimization and upgrading of urban street space.

[Methods] With the rapid development of artificial intelligence algorithms and the location-based services (LBS) data technology, this research makes full use of these advanced technologies and conducts an empirical study in a typical area of Zhongyang Road along the Central Axis of Nanjing. By collecting and analyzing fine spatiotemporal data based on mobile phone LBS and street space data, the research uses advanced artificial intelligence algorithms to deeply explore the activity characteristics of different crowds in street space. This method not only covers basic attribute analysis, but also deeply explores multi-dimensional indicators such as time preference, space preference, facility preference and landscape preference of crowds, laying a solid foundation for the measurement and genealogy of digital portraits of crowds in street space.

[Results] This research successfully constructs a digital portrait system of crowds in street space containing multi-dimensional indicators, and reveals 213 different types of crowds in street space and their behavioral characteristics in Zhongyang Road along the Central Axis of Nanjing through data analysis. Furthermore, the research summarizes the digital portraits of 7 typical crowds, including selecting portrait groups with a size of more than 2% of the total population from 213 types of digital portraits as typical groups of street space users. The specific portrait categories include the MOBD crowd featuring long duration, morning, open space, shopping and entertainment, and no preference, the ITCD crowd featuring medium duration, evening, compact space, catering service, and no preference, the NOBD crowd featuring long duration, noon, open space, shopping and entertainment, and no preference, the AGCD crowd featuring long duration, afternoon, general space, catering service, and no preference, the NOWD crowd featuring long duration, noon, open space, office service, and no preference, the MOBS crowd featuring long duration, morning, open space, shopping and entertainment, and shade preference, and the NOBP crowd featuring long duration, noon, open space, shopping and entertainment, and plaza preference. These portraits not only reflect the spatiotemporal use patterns of crowds in street space, but also reveal the underlying differentiation characteristics. In addition, this research also deeply analyzes the correlation between these crowd portraits and the current street landscape design and facility layout, providing strong support for understanding the interaction between street space environment and crowd activities. Further, this research takes Zifeng Block as an example to analyze the aggregation and flow characteristics of crowds in street space. Through portrait clustering and feature analysis, the intrinsic connection between the tempospatial differentiation of the crowds and factors such as individual attributes, built environment and time is revealed. The research finds that the crowds in the street space of Zifeng Block mainly gather near the subway entrances and exits or branch stations, and there exist significant differences in the composition of the crowds in different time periods. On weekday mornings, the area dominated by commercial office buildings typically attracts a large number of office workers, forming a long-term office service crowd; while in the evening and at night, the rich entertainment facilities attract more consumers. In addition, the crowds have a high demand for the quality of landscape space, but the accessibility of the existing square green space is limited, which affects their willingness to stay. The research also points out that Zifeng Block needs to further optimize the settings of street furniture, green landscape, etc., to improve the quality of street space and enhance its attractiveness to pedestrians. These insights are of great reference value for urban planning and decision-making, and can help create a more livable and business-friendly urban environment.

[Conclusion] This research not only enriches the research content on crowd behavior patterns in urban space, but also proposes a method for constructing digital portraits of crowds in street space based on fine spatiotemporal behavior measurement. By revealing the spatiotemporal differentiation characteristics of the digital portraits of crowds in street space and their correlation with the built street environment, this research provides a scientific basis and practical guidance for urban street design. Based on these findings, the research puts forward targeted planning response suggestions, aiming to guide the improvement of spatial quality by optimizing street space design, so as to better meet the actual activity needs of different crowds and promote the harmonious and sustainable development of the city.

街道空间是城市中重要的公共空间,也是市民公共活动的主要载体之一。雅各布斯提到:“当我们想到一座城市时,首先出现在脑海里的就是街道。街道有生气,城市就有生气;街道沉闷,城市就沉闷。”[1]在城市规划理论的发展过程中,街道空间设计理论先后经历了古典主义、功能主义、生态主义等思想的滋养,并在人本主义思潮的推动下,形成了步行城市、活力街道、共享街道等以市民体验为导向的街道设计理念[2]。随着市民对公共空间品质和社交需求的提升,街道空间作为多功能公共空间体系的社会性与场所价值日益凸显[3]。为此,街道空间的研究视角开始从空间本体向行为主体转变、从“功能美学”向“以人为本”拓展,人在街道空间的行为活动成为街道空间研究的切入点。从街道这一典型的城市公共空间出发,开展空间使用主体视角下的人群活动研究,有助于理解人在街道空间中的活动类型与特征规律,揭示街道空间设计与人群行为之间的内在关联性。同时,研究结果能够为街道环境改善、资源配置优化等规划设计提供针对性依据,成为提升城市活力与景观风貌的重要抓手[4]
在基于人本视角的街道空间的既有研究中,街道形态测度、街道步行性、街道活力与空间品质等量化评价及影响要素是国内外学者研究的重要议题。陈泳等[5]、徐磊青等[6]通过对临街建筑底层界面形态与步行逗留活动类型的量化测度与建模推导,探究了商业性街道空间界面的形态特征与人群活动之间的互动影响;唐婧娴等[7]、龙瀛等[8]、叶宇等[9]依托街道微观尺度的图像数据实现了人眼视角下街道环境要素的解译,进而对街道的可步行性、空间品质等进行测度;黄丹等[10]、钮心毅等[11]、吴莞姝等[12]分别采用实地调研与大数据测度的方法探究了人群活动的时空特征,并引入空间计量模型与机器学习方法,量化分析了不同街道的构成要素对街道活力的影响机制。上述研究表明,基于多源数据和新技术可以实现人本尺度的人群行为活动测度,从而对人群活动与街道空间的关联机制进行分析。
值得注意的是,上述街道空间的既有研究对人群活动和空间感知已有深入探讨,但对不同使用人群之间的差异,以及这些差异对设计需求的影响分析尚显不足。对这种差异辨识的不足可能导致设计成果与实际需求不符,引发街道空间的拥堵和设施空置等问题。在新型城镇化理念的指导下,学界亟待突破现有方法的局限,挖掘城市街道空间中不同人群的特征及行为模式,以揭示环境要素与人群行为之间的互动机制,才能更好地响应市民对街道公共空间的多元需求。

1 街道空间人群数字画像与识别指标体系构建

1.1 街道空间人群使用模式的多维特征

街道空间是城市居民社会生活的重要场所,塑造富有活力的街道景观已逐渐变为城市居民的共同期许[13-14]。相较于通勤等城市尺度的人群时空行为,街道空间景观-建筑尺度下的人群活动更具灵活性。公众对于街道空间的需求也更为多元,既希望街道空间交通便捷、不同空间联系紧密,又希望服务设施能满足使用需求、景观环境宜人且不过分拥挤等[15-17],涉及空间的可达性、功能性、舒适性等多个方面。
由于公众对于街道空间需求的多元化,街道空间人群使用模式也呈现多维特征,直接表现为人群对街道空间的时间偏好特征、空间偏好特征、设施偏好特征、景观偏好特征等。街道空间人群使用模式的多维特征包括人群个体在街道特定空间中的集聚程度与驻留时间,可以反映个体对街道空间、设施以及景观等特定要素的差异化需求,以及街道空间品质与职能对不同人群的吸引力。辨析街道空间不同人群使用模式的多维特征,有助于实现对街道空间各类人群需求的精细刻画。

1.2 街道空间人群数字画像的研究背景

目前,街道空间人本化研究不断发展,精准识别并深入理解这一城市核心景观空间内不同使用人群的行为模式,进一步解析街道空间人群使用模式的多维特征,可以让空间设计能够更精准地响应居民的多样化需求。城市人群数字画像是借助多源时空大数据,精准识别人群对不同类型的空间或设施的多维需求及其分异的属性特征的方法,可为街道空间的精准规划提供支持。杨俊宴等[18]提出了“城市人群画像”的概念,并基于人群时空行为大数据分析了不同类型人群的时空行为模式和空间需求。张珣[19]从“时间—空间—行为”维度构建了供需耦合分析框架下的人群多维需求画像,探索了城市人群画像构建方法以及将其应用于空间规划和设施布局的可行性。既有研究将人群数字画像应用于整体城市空间[20]、城市高铁站区[21]、交通拥堵枢纽地区[22]等区域,聚焦于受交通拥堵影响的人群[22]、社区居民[23]等群体,以及城市设计、设施布局、交通疏解等方面。
现有城市人群数字画像的方法多聚焦于宏观尺度,依赖居住、就业等主要需求和通勤行为来识别人群特征。这些方法有助于理解城市总体活动的特征规律,但在小尺度的街道空间设计中,这些方法在时空精度上的不足限制了对个体行为的深入分析。街道空间设计需要更精细化的研究方法来揭示人群与环境的互动关系。因此,亟待深入到景观-建筑尺度探究人群活动与街道空间的时空互动规律,深化面向街道设计的人群数字画像识别指标体系与测度方法,以实现街道中人群时空行为的精准刻画与典型人群类型提取,进而辅助规划人员精细把握街道空间中各时段、各地段的典型人群时空行为特征,为揭示街道建成环境与人群分异之间的互动机制提供依据。

1.3 街道空间人群数字画像识别指标体系

街道空间人群数字画像识别指标体系构建需要基于个体的精细时空行为属性,厘清人群活动和街道空间的时空联系。参考已有研究[24-27],本研究综合人群的基本社会属性和行为偏好属性,构建出街道空间人群数字画像识别指标体系(表1)。
在基本社会属性方面,选取年龄、性别2项指标。其中性别和年龄数据来源于本研究采集的LBS数据
在行为偏好属性方面,本研究参考既有研究,基于时间偏好、空间偏好、设施偏好、景观偏好4个维度初步选取15个指标。然后基于南京市街道空间人群流量与15个指标的相关性分析,筛选出显著性水平小于0.1的8个指标(表1)作为最终的行为偏好指标。
表1 街道空间人群数字画像识别指标体系

Tab. 1 Indicator system for digital portraits recognition of crowds in street space

属性 指标 描述 量化解释
基本社会
属性
A年龄 来源于通信运营商提供的脱敏定位服务(location-based services, LBS)数据 A1:15岁以下
A2:16~25岁
A3:26~35岁
A4:36~45岁
A5:45岁以上
B性别 B1:男性(M)
B2:女性(F)
行为偏好
属性
C时间偏好 C1平均停驻时长 一定空间范围内个体行为链中若干停驻点的平均驻留时间 C1=$\dfrac{ {T}_{总} }{n},$         (1)
式中:$ {T}_{总} $为个体行为链在一定空间范围内停驻的总时长;$ n $为停驻的总次数
C2高频停驻时段 个体行为链的典型活动时段 C2=0,1,2,…,23(各数字代表一天中的不同时段)
D空间偏好 D1室外街道空间的空间开敞度偏好 个体室外活动停驻街区的开敞空间面积与街区建筑总面积比值的平均值 D1=$ \dfrac{\displaystyle\sum {\mathrm{O}\mathrm{S}\mathrm{R}}_{i}}{{n}_{1}},$      (2)
式中:$ {\mathrm{O}\mathrm{S}\mathrm{R}}_{i} $为个体停驻街区$ i $的开敞度,即街区开敞空间面积与街区建筑总面积的比值;$n_1 $为个体停驻的街区数量
D2室内外停驻比 个体行为链活动范围内室内停驻时间与室外停驻时间的比值 D2=$ \dfrac{{T}_{\mathrm{i}\mathrm{n}}}{{T}_{\mathrm{o}\mathrm{u}\mathrm{t}}} $, (3)
式中:$T_{\text{in}} $指室内停驻时间;$T_{\text{out}} $指室外停驻时间
E设施偏好 E1典型使用设施 基于设施使用行为链中驻留次数最多的停驻点设施特征识别 餐饮服务、购物娱乐、办公服务、生活服务、住宿服务、科教文化6类设施
E2特定使用设施 E2-1:地铁站出口
E2-2:公交站牌
E2-3:充电桩
F景观偏好 F1典型偏好景观 基于户外游憩型行为链中驻留次数最多的停驻点设施特征识别 F1-1:滨水空间
F1-2:树荫空间
F1-3:绿地
F1-4:广场
F2景观空间偏好值 户外游憩型行为到访景观空间的绿地率和公共交通覆盖率乘积的平均值 F2=$ \dfrac{\displaystyle\sum ({L}_{i}\times {P}_{i})}{{n}_{2}} $, (4)
式中:$ {L}_{i} $为景观空间$i $的绿地率;$ {P}_{i} $为景观空间$i $的公共交通覆盖率;$ {n}_{2} $为个体停驻的景观空间数量
1)时间偏好指标侧重于解释街道中个体的活动时间特征,采用平均停驻时长和高频停驻时段2个指标进行表征。其中平均停驻时长用于反映城市空间的吸引力;高频停驻时段用于表征个体行为的时段偏好。2)空间偏好指标用于衡量街道中个体活动的空间特征,通过室外街道空间的空间开敞度偏好、室内外停驻比2个指标来表征不同人群在城市空间中的选择偏好。室外街道空间的空间开敞度偏好反映了个体行为的空间形态偏好,数值越高,表明个体对开敞度大的空间偏好程度越高;室内外停驻比则可用于表征个体行为的室内外偏好,数值越高,表明个体越倾向在室内空间停驻。3)设施偏好指标主要指街道中个体对室内空间设施的典型偏好,包括典型使用设施以及特定使用设施2个指标,反映个体对城市使用设施的倾向。4)景观偏好指标通过典型偏好景观和景观空间偏好值2个指标反映街道中个体行为对景观的选择倾向。分析时空轨迹中的户外游憩行为,统计个体高频停驻的景观空间,进而确定典型偏好景观。景观空间偏好值表征景观空间的综合可达程度,数值越高,表明该景观空间的个体游憩行为偏好程度越高[28]

2 街道空间人群时空行为的精细测度

2.1 研究对象与数据来源

本研究以南京市中央路为例,进行街道尺度下人群时空行为的精细测度,识别人群对不同类型空间或设施的多维需求。中央路作为南京主城区的中轴线,南启鼓楼、北至中央门,全长约3.3 km,是典型的复合型街道空间。自1927年以来,中央路一直作为南京城市建设发展的主轴线,在近百年的发展历程之中,已经成为南京重要的城市文化载体,积淀了多元的文化要素与遗存,承载着丰富多元的市民活动。然而,中央路以往丰富的生活气息被穿梭性的交通活动不断弱化,人的活动空间被挤压,中央路的文化功能、生活性功能显著衰退,亟须通过街道景观设计进行活力提升。
本研究基于2019年春季连续7天的手机LBS数据,集成手机用户精确的时空移动坐标,通过汇总手机用户列表,获得了海量手机用户的连续性时空轨迹数据。经过数据清洗,本研究共获取中央路片区32.91万条停驻点信息,人数总量为2.92万人。

2.2 街道空间人群时空轨迹的精细测度

为了实现街道人群时空轨迹的精细测度,需要识别人群停驻点,人群停驻点的识别基于空间和时间2个阈值。结合相关研究与现场调研[29-30],将空间阈值和时间阈值分别设定为100 m和30 min,也就是说,当一个人的某些轨迹点30 min内的移动距离在100 m以内时,这些轨迹点被聚类为同一个停驻簇群,可取其几何中心作为停驻点[31]。时空轨迹构建可分为3个步骤。
1)数据预处理。LBS数据预处理的重点在于清洗无效数据,无效数据的产生大多归因于移动通信设备故障、服务器传输干扰或系统错误。通过python编程语言,结合Pandas库等清洗LBS数据,可以保证后续计算正常进行,提高运算结果的可信度。
2)停驻点识别。使用ArcGIS Pro的查找停留位置工具对清洗后的轨迹点数据进行识别,基于相同ID将处于同一停驻空间轨迹点的几何中心智能识别为停驻点,各停驻点包含位置、到达该点的时间、时长信息(图1)。与原始数据集相比,识别出的停驻点集剔除了短时长停驻、没有行为语义的穿行点,是后续人群活动类型判定、行为时空属性刻画的重要基础。
图1 停驻点识别

Fig. 1 Stay site identification

3)时空轨迹构建。以ID作为标识符将停驻点分配给轨迹,轨迹的顺序取决于停驻点的时间信息。计算轨迹中的第一个观测点与下一个观测点之间的距离。在分析过程中,若观察到2组停驻点属于同一停驻空间,则选取停驻序列中的首个停驻点作为参考点。随后,记录在该参考点周围指定距离内的所有连续停驻点,并计算其几何中心,此过程将一直持续到轨迹结束。

2.3 街道空间人群行为偏好的精细测度

本研究对街道空间中人群的主要活动空间进行解构,将街道空间划分为道路空间、建筑空间、景观空间和设施空间4类(图2)。由于本研究中的街道空间主要为街道两侧行人步行活动的区域,因此以机动车交通为主的道路空间不在本研究的讨论范畴。根据中央路周边的土地利用类型和业态构成,将设施空间标记为餐饮服务、购物娱乐、办公服务、生活服务、住宿服务、科教文化6类典型空间(表2[32];根据空间位置,将景观空间标记为滨水、广场、绿地、树荫4类空间。基于个体在不同活动空间中的时空行为轨迹,对空间分布与业态集聚密度进行叠加计算,分别对每一类典型设施空间与景观空间中的人群停驻点进行时空频率统计。汇总建筑、景观、设施空间中每个手机用户停驻点的时空频率统计数据,选出停驻频率较高的前 3项设施空间或景观空间作为该手机用户最可能选择的街道空间,得到人群在街道空间的行为偏好结果。
图2 街道空间类型划分

Fig. 2 Classification of street space types

表2 典型设施空间分类

Tab. 2 Classification of typical facility space

大类 小类
餐饮服务 餐饮服务
购物娱乐 零售服务
娱乐康体
办公服务 金融保险
商务办公
生活服务 居住
体育服务
医疗卫生
其他公益服务
住宿服务 住宿服务
科教文化 文化艺术
教育科研

3 街道空间人群数字画像构建

对街道空间适用人群的社会基本属性和行为偏好属性分别进行智能聚类分析,将人群划分为不同的画像类型,以揭示人群在时间偏好、空间偏好、设施偏好、景观偏好等方面的相似性和差异性。进一步结合人群的基本社会属性,全面了解每类画像的特点。

3.1 街道空间使用人群数字画像的总体特征

基于街道空间人群的社会基本属性和时空行为偏好,可以得到街道空间使用人群数字画像的总体特征。在南京中央路街道使用人群的手机LBS数据中共提取出时空轨迹数据329 162条,识别出29 234人,其中10 563人在中央路街道空间发生了停驻行为,并进行了多样化的活动。本研究重点关注这类人群,根据对基本社会属性和行为偏好属性的精准测度,得出中央路街道人群数字画像的标签谱系(图3)。
图3 中央路街道人群数字画像的标签谱系

Fig. 3 Label genealogy of digital portraits of crowds in the street space of Zhongyang Road

分析街道空间使用人群的基本社会属性,发现中央路街道使用人群多为26~35岁的中青年人群,占使用人群总数的52.13%。分析街道空间使用人群的时间偏好属性,发现中央路街道使用人群的活动时间主要集中在中午和下午,中午使用和下午使用的人群占比均在19%左右。此外超过90%的人群偏好中、长时长活动,偏好短时长活动的人群仅占9.86%。在空间偏好方面(图4),50%以上的使用人群喜欢室外活动且偏好开敞度高的空间,尤其是先锋广场、金茂览秀城、紫峰大厦、凤凰广场区域。在设施偏好方面,除在中央路短时长穿行外,使用人群停驻较多的空间为购物娱乐、餐饮服务、办公服务空间,使用这3类空间的人群占比分别为32.94%、32.65%、16.02%,且人群对特定设施使用较少。在景观偏好方面,在中央路街道中分别有11.08%、5.66%的人群偏好树荫和广场,其余大多数人没有明显的景观偏好。
图4 中央路街道人群空间分布

Fig. 4 Spatial distribution of crowds in the street space of Zhongyang Road

3.2 街道空间人群数字画像的类型构成

3.2.1 人群数字画像类型的总体分布

基于对中央路街道空间人群基本社会属性和行为偏好属性的分析,使用K-means等算法对人群数字画像进行智能聚类分析,进一步划分聚类类型,共得到213类人群数字画像(图5)。
图5 不同类型画像的人群数量构成占比

Fig. 5 Proportion of the number of crowds covered by different types of portraits

3.2.2 典型群体类型提取

从213类人群数字画像中筛选出规模超过总人数2%的画像群体作为街道空间使用人群的典型群体,共包括MOBD、ITCD、NOBD、AGCD、NOWD、MOBS、NOBP 7类(表3图6)。
表3 典型人群时空偏好统计

Tab. 3 Statistics of spatiotemporal preferences of typical crowds

典型人群类型 时间 空间 设施 景观 人数占比/%
MOBD 长时长、早上(M) 空间开敞(O) 购物娱乐(B) 无偏好(D) 4.43
ITCD 中时长、晚上(I) 空间紧凑(T) 餐饮服务(C) 无偏好(D) 4.10
NOBD 长时长、中午(N) 空间开敞(O) 购物娱乐(B) 无偏好(D) 3.87
AGCD 长时长、下午(A) 空间一般开敞(G) 餐饮服务(C) 无偏好(D) 3.39
NOWD 长时长、中午(N) 空间开敞(O) 办公服务(W) 无偏好(D) 2.86
MOBS 长时长、早上(M) 空间开敞(O) 购物娱乐(B) 树荫偏好(S) 2.29
NOBP 长时长、中午(N) 空间开敞(O) 购物娱乐(B) 广场偏好(P) 2.11
图6 典型群体特征及空间分布

Fig. 6 Characteristics and spatial distribution of typical crowds

4 街道空间人群数字画像的时空分异

4.1 街道人群数字画像类型构成的时空分异

街道人群数字画像的时空分异指街道空间中人群在时空分布上的不均衡性。基于上述多项指标的画像聚类与特征分析,探究人群时空分异的表象与个体属性、建成环境、时间等因素的内在关系。本研究关注人群在街道空间的时空分异,进一步探讨人群行为与不同空间、景观配置、业态设施之间的时空互动关系,并将所获得的结果应用于规划决策。紫峰大厦是南京的门户形象,其街道空间是中央路人群活动的主要集聚空间。本研究以紫峰大厦所在街区为例(以下称紫峰街区),识别出一个工作日内该街道有2 640人发生停驻,有1 173人快速穿越(短时长通过、无停驻行为)。
对比典型人群的停驻时段和空间分布,可以发现多层次的设施分布和不同年龄段人群的作息规律导致了中央路人群数字画像的时空分异(图7)。紫峰街区街道空间的典型人群(占比超过10%)包括NOWD、AGCD、MOBD 3类(表4)。在空间分布方面,人群主要集聚在地铁出入口和支路车站东巷一侧,多在中央路办公或进行餐饮购物,倾向在开敞的空间停驻。分析景观偏好值发现,3类典型人群对景观空间品质的需求较高,紫峰街区街道空间中人群较少在广场空间停驻,可能是因为广场的可达性有限,存在障碍物或布局不合理。
表4 紫峰街区街道空间中典型人群统计

Tab. 4 Statistics of typical crowds in the street space of Zifeng Block

典型人群类型 人数占比/%
短时长通过、无停驻行为 30.76
NOWD 28.59
AGCD 25.36
MOBD 10.36
ITCD 1.65
NOBD 1.60
其他类人群 1.68
图7 紫峰街区街道空间中的多层级空间(7-1)及人群空间分布(7-2)

Fig. 7 Multi-level spatial (7-1) and spatial distribution of crowds (7-2) in the street space of Zifeng Block

此外,紫峰街区街道空间的典型人群还出现中短时长通过、无停驻行为,此类人群占比达30.76%,反映了人群对通勤和快速集散的需求。同时表明中央路街道空间的重要节点缺乏街道家具、绿化景观,街道空间品质一般,对行人驻足以及社会交往的吸引力较低。广场的景观、座椅、遮阳设施等要素需要进一步改进,以营造更吸引人的环境。

4.2 街道空间人群分布时序演变的影响因素

从供给侧来看,街道空间人群分布时序演变的主要影响因素有分时段的功能支撑、人群差异化的作息规律、社会经济等。在一天的不同时间段中,街道上的商业设施和公共设施显现出时序特征,在很大程度上影响了不同时间段内这2类空间的人群构成。例如商场和公园的开放时间对街道的功能和吸引力产生了显著影响,进而引导不同时间段内人们的活动模式和偏好。此外,不同人群的生活作息规律导致了不同时间段的人群构成差异。例如晚上(19:00—23:00)街道空间中16~25岁的年轻人超过半数,反映了年轻人偏好在晚间进行社交和娱乐活动。相反,早上(5:00—9:00)街道空间中的活动人群主要在45岁以上,这与中老年人习惯早起并倾向于晨练有关。此外,不同年龄群体间的活动时间差异也受到社会经济属性的影响。年轻人可能更容易适应灵活的工作时间,而中年上班族更倾向于固定的工作时间。这些因素的共同作用导致了不同时间段内街道空间的差异化人群构成。
紫峰街区通过提供与不同人群的作息规律和属性相匹配的设施,在不同时间段吸引和支撑着需求端不断变化的人群结构,存在明显的时序差异(图8)。具体而言,工作日上午,以商业办公为主的功能吸引NOWD类人群快速通勤和长时间工作,这类人群具有固定的工作地点和时间,早上(8:00—9:00)地铁运营、商务办公等设施的使用呈现出活跃状态,使用人数显著增多。类似地,晚上(18:00—23:00)娱乐设施的丰富度增加,满足了消费者的兴趣和需求,原因可能是人们偏好在下班后回家或外出娱乐消费,因此NOWD类和AGCD类人群倾向于在这一时间段内在街道空间聚集。
图8 紫峰街区街道空间的典型人群时序变化

Fig. 8 Time series variation of typical crowds in the street space of Zifeng Block

从需求端来看,人群属性决定了活动的侧重点和时段偏好。工作日中午和下午是AGCD类人群活动的高峰期。这类人群以36~45岁的男性为主,大多住在中央路,是核心的消费群体。相比之下,NOWD类人群以26~35岁的上班族为主,他们在中央路的活动在早中晚特定时段呈现明显的波峰。同时,人群的生活作息习惯也影响其时间偏好,中老年人凌晨起床的习惯决定了他们在街道空间中出现的时间较早,以老年群体为主的MOBD类人群倾向于早起活动。与之对应,下班后(17:00—20:00)NOWD类人群偏好在紫峰街区散步和消费。

4.3 空间分异的影响因素

从需求端来看,不同类型的人群对活动空间有明显的差异化诉求:短时长通过、无停驻行为群体偏好车站东巷,该空间可以满足这类群体对步行舒适性和空间可达性的需求;NOWD类上班族主要集聚在紫峰大厦内部;AGCD类为典型的年轻人群体,他们倾向在树荫空间以及可以与朋友交流的咖啡厅、快餐店等场所内活动。然而,本研究发现路口与地铁口之间存在明显的停驻点断裂现象,地铁口出入的人群直接穿越广场,广场缺乏引导性设计,广场与绿地空间内缺乏人群活动。MOBD类为典型的老年人群,倾向在地铁口周边活动,注重安全便利性高的公共设施,如鼓楼地铁站出入口附近(图9)。
图9 4类主要人群的空间分布

Fig. 9 Spatial distribution of the four main crowds

从供给端分析,每个空间的交通区位、土地利用和设施供应等特点决定了其吸引力。相比于城市主干道,城市支路机动车数量较少、用地功能丰富,可以满足步行需求,沿路的商业和餐饮集群孕育了充满活力的社会生活。与之相反,紫峰大厦前广场的绿地空间,由于绿地乔木密度过高且缺乏配套设施,明显限制了人群的停驻和休憩。

4.4 基于街道空间人群数字画像的街道景观设计优化

紫峰大厦前广场作为紫峰街区的核心公共空间,在方案设计中应考虑不同人群的多样化活动,精准响应现状人群的需求。1)对于NOWD类人群,他们倾向于在中午时段在户外进行商务交流,应考虑在广场规划半开放户外休闲区。2)对于AGCD类人群,他们在下午时段通常有餐饮和社交需求,可通过设置半开放式的餐饮区域来提供多样化的餐饮选择,并结合绿地、水景等现状景观,吸引此类人群在下午和傍晚时分聚集。3)对于MOBD类人群,考虑到他们的晨练习惯,应设计健身路径和休闲座椅,并确保这些设施在早晨时段享有充足的日照以及较高的可达性,支持老年人群的活动需求。
街道空间设计还应关注短时长通过、无停驻人群的快速通行需求,通过优化流线和交通换乘方式,促进人群在广场中高效通行。此外,为提升广场的文化价值和吸引力,还可以策划艺术展览、音乐会等文化活动,并设计具有标志性的广场节点,以增强广场的活力。

5 结语

与传统街道空间品质的研究相比,基于精细时空行为测度的街道空间人群数字画像研究更符合城市建设中精细尺度的景观规划和以人为本的需求,从而针对性地提出街道空间分异格局的空间优化策略。
本研究从人群时空行为精细测度的角度切入,构建了街道人群数字画像识别指标体系和测度方法。以南京市中央路为例,挖掘出7类典型人群数字画像,并以紫峰街区典型街道空间为例,探讨了人群行为与建筑空间、户外空间、景观配置、业态设施之间的时空互动关系,主要得出3点结论。
1)街道空间人群数字画像揭示了人群属性对特定空间的需求,如AGCD、MOBS类人群对树荫空间的显著依赖。中央路梧桐大道提供了居民偏爱的树荫空间,但中央路南段和中段空间缺乏供行人驻足休憩的设施和节点,限制了居民的活动。通过优化街道空间的设施布局和空间设计,可以响应人群需求,提高街道空间的包容性。
2)基于人群数字画像分析的定制化方案可以提升街道空间的交通服务能力。通过分析街道空间人群的出行规律和偏好,如围绕轨道站点引入“P+R”(停车换乘)等模式来缓解高峰期拥堵,优化交通资源分配,进而为居民提供高效、快捷的出行体验。
3)公共服务设施协同管理对维持街道活力同样重要。西方国家已开始实施基于时间的规划策略,通过协调工作、服务时间及居民需求,优化公共设施资源与居民使用的时空匹配情况。基于此,可以根据街道空间不同人群数字画像的差异化活动时间规律,对公共服务设施的功能和运营时间进行动态调整。在居民活动不活跃的时段,将设施重新分配给其他人群使用,从而提高设施的使用效率,并根据时间变化灵活满足居民的多样化活动需求。例如,中央路两侧学校、政府机关和企业的文化体育设施可以分时段、分区域向市民开放,优化设施的运营时间,进而提升街道空间活力。
街道空间人群数字画像解释了外显于行为偏好属性的人群时空活动与街道环境之间的互动关系。通过精细测度和探讨多元人群的时空活动规律,可以使空间设计更细致、更及时地满足居民多样化的需求。这种互动关系是动态变化的,它随着城市的发展和居民生活方式的变迁而不断调整。因此,对街道空间人群数字画像的研究至关重要,不仅可以为空间规划和更新设计提供参考,还有助于人们深入理解城市发展和居民需求,以满足居民对美好生活空间的向往。

LBS数据的用户信息是经过脱敏的匿名数据,不会影响到用户的个人隐私和安全。本研究使用的LBS数据时间为2019年4月1—7日,空间精度约为4 m(基于经纬度数据精度换算),时间精度为1 s。

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文中图表均由作者绘制,其中图24679底图来源于百度地图个性化编辑器。

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