《ISPRS International Journal of Geo-Information》：Two-Hourly Urban Vitality Dynamics and Spatiotemporal Heterogeneity of Built-Environment–Vitality Associations at the Parcel Scale: Evidence from Zhengzhou, China
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城市活力在日内呈现系统性变化，然而其与稳定建成环境条件之间的时间特定关联在精细空间尺度上仍未被充分理解。本研究以中国郑州市中心城区为对象，利用百度热力图（Baidu Heatmap）衍生的活动强度数据及多源建成环境数据，在地块尺度上考察两小时制城市活力。十二个
城市活力在日内呈现系统性变化，然而其与稳定建成环境条件之间的时间特定关联在精细空间尺度上仍未被充分理解。本研究以中国郑州市中心城区为对象，利用百度热力图（Baidu Heatmap）衍生的活动强度数据及多源建成环境数据，在地块尺度上考察两小时制城市活力。十二个两小时制多尺度地理加权回归（MGWR）模型构成主要分析框架，用以识别局部关联的方向、强度及空间分布的时间变化。以相同自变量拟合的日均MGWR模型作为聚合基准。结果表明：（1）城市活力呈现清晰的日内脉冲，同时保持持续的“中心—廊道—节点”结构，全局莫兰指数（Global Moran's I）介于0.508至0.562之间；（2）两小时制MGWR模型解释了69.1%–81.8%的空间变异，而普通最小二乘（OLS）模型仅解释39.2%–66.1%；日均MGWR的拟合优度（R2）达到0.791；（3）相对于基准模型，两小时制系数分布揭示了交通、土地利用及设施变量各自特定的关联窗口、方向转换及局部离散度的变化。上述发现确立了开展两小时制分析的附加解释价值，支持时间敏感型管理，并为观测到的日内活动模式如何与稳定的城市空间配置相关联提供了诊断性证据。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
城市活力（urban vitality）反映城市区域内人口活动的空间集聚与时间变化，是城市地理与城市管理研究的核心议题。既有研究已广泛证实，城市活力往往呈现显著的空间集聚特征，高活力区域集中于城市中心、商业区、交通枢纽及混合功能区。在建成环境（built environment）方面，交通网络、土地利用结构及服务设施配置被普遍视为与城市活力密切相关的稳定空间条件。然而，多数既有分析依赖日度聚合数据或仅区分昼夜等粗略时段，难以揭示建成环境—活力关联在日内不同时段的方向、强度及空间分布变化。具体而言，稳定的建成环境要素（如道路、地铁站、用地比例、设施密度）在日内保持恒定，但其与不同时段人口活动分布之间的统计关联可能发生显著变化。这一时间维度的缺失，限制了对城市空间配置与动态活动模式之间关系的精细理解。因此，有必要在精细空间尺度上开展两小时制分析，以识别各建成环境要素的关联窗口、方向转换及局部离散度的时间变化。
二、研究设计与主要结论
针对上述问题，研究人员以郑州市中心城区（四环以内）为研究区，基于2663个地块单元，利用百度热力图衍生的活动强度数据及多源建成环境数据，构建了覆盖完整24小时周期的十二个两小时制时间切片。研究以十二个两小时制多尺度地理加权回归（MGWR）模型为主要分析框架，并以日均MGWR模型作为聚合基准，系统考察了建成环境—活力关联的时空异质性。主要结论包括：（1）城市活力呈现清晰的日内节律，同时保持“中心—廊道—节点”的持续空间结构，全局莫兰指数介于0.508至0.562之间；（2）两小时制MGWR模型解释了69.1%–81.8%的空间变异，显著优于OLS模型（39.2%–66.1%），日均MGWR的R2为0.791；（3）相对于基准模型，两小时制系数分布揭示了各变量特定的关联窗口、方向转换及局部离散度变化，表明稳定的建成环境配置与不同时段人口活动分布之间的统计关联存在系统性时间差异。
三、主要技术方法
研究人员主要采用了以下关键方法：一是空间自相关分析，包括全局莫兰指数（Global Moran's I）和局部莫兰指数（Local Moran's I, LISA），用于刻画城市活力的空间集聚特征及其时间变化；二是多尺度地理加权回归（MGWR）模型，作为核心分析工具，允许各解释变量以各自最优带宽进行局部系数估计，揭示空间非平稳性及尺度差异；三是普通最小二乘（OLS）和地理加权回归（GWR）作为全局及空间模型参照，时空地理加权回归（GTWR）用于检验相邻时段关联的连续性。数据来源方面，城市活力数据取自百度热力图平台，覆盖2025年1月至2月共十个采样日期，每个日期采集十二个两小时制时间切片；建成环境数据包括道路网络、地铁站点、土地利用及四类兴趣点（POI）数据。
四、研究结果
4.1 两小时制城市活力动态
研究显示，郑州城市活力在日内呈现显著变化，但始终保持相对稳定的中心—廊道—节点空间结构。00:00至06:00期间，高活力地块空间范围有限且逐步收缩；08:00起高活力区域由中心城区向外扩展；10:00至18:00形成较广泛且空间连续的模式；20:00后活力再度集中，但主核心及若干活动节点在22:00仍清晰可见。整体序列表现为清晨收缩、日间扩展及夜间再集聚的动态过程。
4.2 城市活力空间集聚特征
全局莫兰指数在十二个时间切片均为正值，介于0.508至0.562之间，表明日内持续存在正空间自相关。最高值出现在00:00（0.562），最低值出现在08:00（0.508），20:00出现次低值（0.524）。日均活力表面的全局莫兰指数为0.559，接近时间特定最大值。LISA分析显示，08:00和20:00两个代表性时段均存在清晰的High-High和Low-Low集聚，但空间分布存在差异，表明全局集聚减弱可对应不同的局部空间配置。
4.3 共线性诊断与模型性能比较
方差膨胀因子（VIF）均低于5，表明解释变量间不存在严重多重共线性。十二个时间切片中，OLS的R2为0.392–0.661，GWR为0.715–0.822，MGWR为0.691–0.818。MGWR的AICc值一致低于GWR，且允许各变量以自身空间尺度估计，故作为主要分析模型。日均基准模型中，MGWR的R2为0.791，AICc最低（4113.127），提供良好拟合的聚合参照。GTWR在滑动窗口设定下R2为0.601–0.719，其系数序列与MGWR的主要时间趋势一致。
4.4 两小时制系数相对日均基准的变化
相对于日均基准，各建成环境变量的两小时制系数分布呈现显著时间差异。道路中介性（X1）系数在00:00–06:00主要低于基准，08:00、12:00、18:00及20:00接近或超过基准。道路网络整合度（X2）在08:00、14:00及18:00显著增强，且后两个时段分布更分散。距最近地铁站距离（X3）的基准系数为负，08:00–20:00期间系数分布主要低于基准，表明地铁站邻近性与活力的负向关联在此期间更强。居住用地比例（X4）系数在00:00–10:00高于基准，12:00–18:00下降，20:00后回升。商业用地比例（X5）系数在06:00–18:00最为显著，08:00–16:00主要为正且高于基准，18:00显著下降。餐饮POI密度（X6）系数在20:00达到最强且最分散的正向分布。企业POI密度（X7）由00:00–06:00的负向分布转为10:00–18:00高于基准，20:00下降，22:00恢复负值。购物服务POI密度（X8）系数自08:00起分布显著变宽，同一时段内正负值并存。生活服务POI密度（X9）在00:00–08:00高于基准，12:00–16:00转为负值，20:00接近基准，22:00再度强烈为正。
4.5 两小时制局部关联的时空格局
交通相关变量方面，道路中介性和道路网络整合度的显著系数覆盖较广区域及廊道，而地铁站距离系数集中于轨道廊道及站点周边。土地利用方面，居住用地比例系数覆盖范围广泛且空间连续，商业用地比例系数则集中于东部及东北部，部分中心及西部区域出现负值。设施相关变量方面，生活服务POI密度系数覆盖范围最广且多为正向，餐饮、企业及购物服务POI密度系数则呈现更明显的空间选择性，其中购物服务POI密度在同一时段内正负值并存，反映较强的局部差异化。
五、讨论与结论
讨论部分指出，郑州研究识别的关联方向与既有城市活力研究总体一致，但十二个两小时制模型提供了额外的分析信息：将聚合的日度关系分解为连续的局部系数分布，识别了各变量关联增强、减弱、方向转换及局部离散度变化的具体时段。这一证据将空间非平稳性分析从粗略的昼夜分类推进至两小时分辨率。对时间敏感型城市管理而言，两小时制系数分布可识别特定时段和区域中关联增强或减弱的位置，为分时段监测和情境诊断提供依据。对长期规划而言，日均模型提供聚合参照，两小时制模型则区分持续关联与特定时段集中关联，支持对现有空间配置的差异化评估。研究局限性包括：数据集中于冬季十个采样日期，未充分涵盖周末、节假日及天气差异；交通变量仅覆盖道路拓扑和地铁站邻近性，未纳入公交、步行及骑行条件；结论的跨城市推广性有待验证。
研究结论部分可翻译如下：利用百度热力图衍生的活动强度及多源建成环境数据，本研究考察了郑州市中心城区两小时制城市活力动态及建成环境—活力局部关联的时空异质性。十二个时间特定MGWR模型构成主要分析，日均MGWR提供聚合基准。主要结论为：（1）城市活力呈现清晰日内节律，同时保持持续的“中心—廊道—节点”空间结构，两小时制全局莫兰指数介于0.508至0.562之间，识别了清晨最小值和傍晚局部低谷；（2）两小时制MGWR模型解释了69.1%–81.8%的空间变异，日均MGWR的R2为0.791，相对于基准模型，两小时制模型识别了变量特定关联窗口、系数方向变化及时间变化的局部离散度；（3）局部关联在空间范围和时间持续性上存在差异，道路网络变量呈广泛廊道及区域模式，地铁相关系数集中于轨道廊道及站点周边，居住用地及生活服务设施关联较广泛，商业用地及专门设施类别更集中于功能节点。以日均MGWR为聚合参照，十二个两小时制模型揭示了局部建成环境—活力关联在何时、何地及以何种方向变化，支持分时段、分区域的城市监测，并为评估现有交通、土地利用及设施配置增添了时间维度。
