基于百度热力图的兰州市中心城区空间结构研究

技术与应用Technology and Application

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1 引言

百度公司在2011年新推出的一款以现代智能手机用户在使用百度相关搜索引擎或具有定位地理位置信息的手机百度软件为基础的百度热力图数据产品，通过空间定位聚集方式以不同的色块及亮度动态反映研究区域内城市人口空间聚集程度，从而表征出研究区域内城市人口实时的空间聚集程度及空间差异。该数据产品在推出之初是为用户在节假日出游提供决策的智能工具，深受广大用户的喜爱[1]。此外，作为一个基于手

机用户地理位置的大数据新应用，百度热力图在不同专业领域内的研究价值也在被持续地挖掘和开发[2]。相较于依赖传统人口普查数据或问卷调查的研究方法，百度热力图数据在城市规划领域的逐渐应用研究弥补了传统统计数据的时效性或动态性不足等问题。同时，由于百度热力图是用户使用百度产品时后台记录的数据轨迹，从这一角度来讲，是城市人口在日常生活中无意识的规划参与，研究百度热力图数据所呈现的实际空间与城市空间规划的耦合程度，也是

一种将自下而上的决策机制与自上而下的决策机制相结合的研究方式[3]。

因此，基于百度热力图所带有的实时人口空间分布数据，研究检测其不同时段、不同中心城市区域的实际空间使用情况，通过对比与兰州第四版城市空间规划实施的耦合度，为兰州市城市中心区空间优化提供实时的动态依据。

2 研究对象与数据来源

2.1 研究对象

本研究对象为兰州市中心城区，即

基于百度热力图的兰州市中心城区空间结构研究

Research on Spatial Structure of Lanzhou Center City Based on Baidu Heat Map

董鹏程1，刘晓慧2

DONG Peng-cheng 1, LIU Xiao-hui 2

（1.兰州交通大学 建筑城市规划学院；2.兰州交通大学 艺术设计学院）

(1.College of Architecture and Urban Planning, Lanzhou Jiaotong University; 2.College of Art Design, Lanzhou Jiaotong University)【摘要】为探索兰州市中心城区的规划空间与实际空间的耦合程度，论文以随机爬取的2018年7月21日、7月22日（休息日）及7月23日（工作日）百度热力图数据为基础，以ArcGIS 10.2为技术分析工具，分析兰州中心城区实际空间使用强度在工作日和休息日的空间变化特征，结合兰州市第四版城市空间结构规划，得出规划空间的建设与实际空间使用之间的差异，并提出相应中心城区优化建议。

【Abstract 】For exploring Lanzhou center city planning space and real space coupling degree, this paper is based on the data of Baidu heat map on July 21,22(rest day)and 23(working day),2018,which are crawled randomly,with the ArcGIS 10.2 technical analysis tools,analyses Lanzhou center city actual space use intensity in the space variation of the working day and rest bined with the fourth edition of urban spatial structure planning in Lanzhou city,it is concluded that the difference between planning space construction and use of the actual space,downtown and put forward the corresponding optimization suggestions.【关键词】百度热力图；兰州市中心城区；规划空间；实际空间

【Keywords 】Baidu heat map; Lanzhou central city;planning space; actual space

DOI:10.13655/ki.ibci.2019.03.029

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◎智慧城市◎

为兰州市区行政辖区内的城关、七里河、安宁、西固四区的部分地区，以及榆中县的和平镇、定远镇和皋兰县的九合镇的部分地区，面积688.9km 2[4]，形成“一河，三城，六组团”的空间格局,如图1所示。

2.2 数据来源与处理

随机对2018年7月21—7月23日连 续3天7:00~23:33期间的百度热力图数据进行爬取，爬取时间间隔约为33min ，作为本研究的基础数据。以ArcGIS 10.2中模型建构器为主要处理工具，以WGS_1984_UTM_Zone_48N 为投影坐标系，进行坐标转换及投影校正，再根据兰州中心城区的百度地图中的以城关区中庆阳路、南冰河东路等为例的多条路线图进行批量地理配准链接，从而得到研究所需的百度热力图。采用热力度衡量热力图反映的密度情况，热力度越高表明人口在城市空间聚集程度较高。由此，将热力值大小按自然间断法进行重分类，将原有的热力值分为1~7级，其中，热力值为6~7级的定义为高热区，热力值4~5级的定义为次热区，高热区和次热区在一定程度上分别代表了城市内人群高度集中的区域和较为集中的区域，高热区和次热区的面积越大反映城市人群的的聚集程度越高，也进一步表征了城市空间的实际使用强度越高，反之，则反映城市人群的离散程度较高，城市实际空间使用强度较低，3天处理结果如图2所示。

3 城市热力度空间分布分析

3.1 休息日不同热力度区域面积随时间变化情况

根据众多学者的研究，城市人口的空间聚集在一定程度上呈现以周为基本单位的活动规律，并且休息日（周六和周日）及工作日（周一至周五）的城市人口空间聚集表现出一定程度的差异性，由此，为进一步刻画兰州中心城区城市空间功能实际使用强度，以2018年7月21日（周六）热力图数据为例（周日与周六的人群聚集活动相对相似），采用ArcGIS 10.2工具将兰州市中心城区进行栅格单元划分，通过栅格计算器工具，将一天中每个单元的数据热力值进行平均值和计算[5]，平均值计算公式为：

H i =ΣH ix /30 （1） 式中，H i 为单元的整日平均热力度；

H ix 为单元i 在x 时刻的热力度数值，其中，x =7:00、7:33、8:08、8:24、9:17、…、23:32；i =1、2、3、…、n 。计算结果如图3所示。

由图3可知，在休息日(7月21日) 7:00~23:32的研究时段内，从整体变化趋势方面，兰州市中心城区的城市高热区和次热区的面积随着时间的变化有着明显的波动，其中，高热区波动轨迹最为明显，城市人口早上的空间聚集程

度波动明显，且整体波动幅度略低于晚间，城市人口的空间集聚热力值在13:17~14:25之间出现较大的差值，且在9:51~10:59和20:40~21:50时段高热区与次热区面积占比同时增加达到峰值。从具体时段来看，高热区面积占比在7:00~14:25时段之间波动频繁且在13:51时间点达到最低值，而后在14:25~20:40时段内形成大约持续6h15min 的相对稳定期，随后在21:15时刻达到一天的峰值；与高热区不同，次热区在7:00~10:59时段内经历2次小波峰且在10:59~20:40时段内形成持续长达8h 以上的稳定期，随后在21:15时刻达到一天的峰值且与高热区峰值极为相近。

3.2 休息日城市高热区的空间分布

城市高热区作为城市中人口空间集中度最高的区域，在一定程度上表征了城市空间结构中人口聚集的重要节点。为了进一步探究城市人口在城市中的空

图1 第四版兰州市中心城区空间结构规划

图2 兰州市中心城区3天平均百度热力图

图3 休息日（7月21日）高热区和次热区面积变化