基于大规模手机信令数据探究建成环境与城际通勤

《Sustainable Cities and Society》:Understanding built environment and intercity commuting using large-scale mobile phone signaling data

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月24日 来源:Sustainable Cities and Society 13.3

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   摘要高速铁路便利了城市区域内的城际通勤,然而建成环境(BE)与这些城际出行模式之间的非线性及空间变化的关联,很少在统一框架内得到检验。基于上海都市圈的大规模手机信令数据,本研究旨在通过结合随机森林模型与 GeoShapley 框架来填补这一空白。研究结果发现,通勤产生主要与地

  

摘要

高速铁路便利了城市区域内的城际通勤,然而建成环境(BE)与这些城际出行模式之间的非线性及空间变化的关联,很少在统一框架内得到检验。基于上海都市圈的大规模手机信令数据,本研究旨在通过结合随机森林模型与 GeoShapley 框架来填补这一空白。研究结果发现,通勤产生主要与地理邻近性相关,而通勤吸引则与城市功能关联更紧密。建成环境对城际通勤表现出非线性、阈值效应。此外,这些因素对模型的贡献在不同空间上有所变化。在具有卧城特征的区域,建成环境与城际通勤之间的关联似乎与其他区域不同。通过将非线性建模与空间显式解释相结合,本研究为制定空间针对性的城市规划政策和促进更有效的区域一体化提供了新的分析范式和经验证据。

引言

新兴技术和不断扩展的基础设施网络促进了城际通勤者的增长,这一现象已在世界各地被观察到。例如,中国高速铁路(HSR)的扩展正在通过压缩出行时间、解耦居住与就业地点以及催化区域一体化来深刻重塑都市区(Chen and Wei, 2013; Heuermann and Schmieder, 2019; Lin et al., 2024; Liu et al., 2025; Long et al., 2018; Mohino et al., 2014; Ren et al., 2019; Wang et al., 2019)。在这些转变中,城际通勤的兴起尤为突出,它已从零星现象演变为重要的社会经济活动。例如,在上海都市圈,2021 年上海与周边城市之间的通勤人数达到 76,600 人,在前三年中年均增长率超过 30%(同济大学,2021)。这种新兴的移动模式对现有的区域空间结构和交通系统构成了重大挑战。因此,理解这一现象背后的复杂模式已成为区域规划和交通研究的关键研究议程(Li et al., 2024b; Lin et al., 2024; Liu et al., 2025; Tong et al., 2024)。
尽管文献越来越关注识别驱动城际通勤的因素(Allard and Moura, 2018; Li et al., 2024a; Li et al., 2024b; Wang et al., 2020),但仍存在几个主要的研究空白。首先,通勤决定因素的空间非平稳性已使用地理加权回归(GWR)及其扩展方法进行了研究。同时,一些最近的研究越来越多地使用全局机器学习(ML)模型来处理因素与通勤特征之间的非线性关系,并证实市内通勤者往往具有不同的通勤容忍阈值(He et al., 2016; Yin and Shao, 2021)。然而,文献中这两个方面很大程度上是分开处理的(Li and Niu, 2022; Liu et al., 2025; Wen et al., 2025)。从精细化规划的角度来看,孤立地而非联合地解决非线性和空间异质性可能导致偏差的启示。在这方面,有必要建立一个能够同时放松线性假设并容纳空间异质性的统一分析框架。其次,城际通勤的文献通常强调双城系统(Dong et al., 2022b; Li et al., 2024b; Losada-Rojas et al., 2019)。然而,这种简化的背景可能会限制对都市区整体流动性的理解,并为区域一体化提供狭隘的启示。因此,文献呼吁在 whole 都市区的大规模移动数据提供经验证据,以提高研究结果对区域一体化政策制定的适用性。
为了弥补上述空白,本研究利用上海都市圈的大规模手机信令数据,考察建成环境(BE)与城际通勤之间的关联。其对文献的贡献如下:(1)本研究将空间尺度扩展到整个都市区,以捕捉对城际通勤的整体理解;(2)它在都市区背景下通过结合随机森林(RF)模型与 GeoShapley 框架,同时描述了建成环境对城际通勤的非线性关联和空间异质性模型贡献。这些贡献为制定更细致和空间分化的区域一体化政策奠定了坚实基础。
本文的其余部分组织如下。第 2 节回顾了关于建成环境对城际通勤影响的文献。第 3 节描述了研究区域、数据源和方法。第 4 节展示并分析了模型结果,特别关注非线性和空间异质性效应。第 5 节讨论了主要发现及其可能的解释和规划启示。第 6 节总结了本文的贡献并提出未来研究方向,以此作为结论。

章节摘要

建成环境与城际通勤

与市内出行不同,城际通勤涉及更长的持续时间和对交通基础设施的更大依赖(Heuermann and Schmieder, 2019; Li et al., 2024a; Li et al., 2024b; Lin et al., 2024)。在众多因素中,建成环境被认为是城际通勤特别关键的决定因素(Cervero and Kockelman, 1997; Ewing and Kervero, 2010; Munshi, 2016)。然而,这种关系可能是非线性和空间异质的,因为城际通勤

研究区域

本研究以上海都市圈为研究区域。以上海为核心,覆盖江苏、浙江和安徽三省 14 个城市,总面积 114,000 平方公里,人口约 1.1 亿。它承载了全国 7.7% 的人口和 14.5% 的经济产出,是中国乃至世界上最重要的经济发展区域之一。作为中国最具经济活力、城市化迅速且互联的

模型设定与性能

在估计 RF 之前,排除了通勤流量分布中低于第 5 百分位和高于第 95 百分位的观测值,以减少非常小和极端通勤流量的影响。此外,我们应用方差膨胀因子(VIFs)来检验因素之间的多重共线性。所有建成环境变量的 VIF 值均低于 5,因此保留在最终模型中。数据集被随机分为训练集(80%)和测试集(20%)。带有

讨论

使用集成的 RF-GeoShapley 框架,本研究考察了上海都市圈范围内建成环境与定期城际通勤之间的非线性和空间异质关联。从结果中得出的三个关键主题进行了讨论:(1)通勤产生和吸引的对比关联模式;(2)建成环境变量的非线性有效范围;以及(3)空间变化的模型贡献及其对都市区规划的启示。主要发现

结论

本研究利用大规模手机信令数据,考察了建成环境与定期日常城际通勤之间的关联。其通过将从双城系统到整个都市区的分析尺度扩展,并联合表征通勤产生和吸引的非线性关联及空间变化的模型贡献,为文献做出了贡献。研究结果表明,通勤产生与地理邻近性

CRediT 作者贡献声明

Chaoying Yin: 写作 – 审阅与编辑,写作 – 初稿,可视化,监督,项目管理,方法论,调查,资金获取,形式分析,数据整理,概念化。Zhenyu Xu: 写作 – 初稿,软件,方法论,调查。Chunfu Shao: 写作 – 审阅与编辑,监督,调查,资金获取,概念化。Guanzhong Wu: 验证,监督,调查。Xiaoquan Wang: 写作 – 审阅与

利益冲突声明

无。

致谢

本研究由中华人民共和国国家自然科学基金(编号 52202388, 72204114)资助。
Chaoying Yin|Zhenyu Xu|Chunfu Shao|Guanzhong Wu|Xiaoquan Wang
中国南京 南京林业大学汽车与交通工程学院
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