新时代，城市由速度优先转向高质量发展，城市空间结构优化则是高质量发展的重要内涵之一。研究城市空间结构可以从用地和人口两大方面入手。其中，用地的空间结构无论是土地与交通系统的整合、城市分区与组合关系、中心体系与城市形态、保护地区与城市布局的关系还是发展时序，都相对固定、显性，较易追踪；而人口居住的空间分布结构和变化特征则是流动的、隐性的，较难监测。尤其在镇级行政单元或非独立统计单元的结构研究中，传统人口普查统计数据时效性差且抽样统计单元过大，对于研究人口居住空间分布结构的支撑作用极为有限。手机信令大数据则囿于研究成本高、数据准确性受基站分布和识别率限制等因素也较难广泛应用于此类空间结构的研究。但是，人口居住空间分布对于研判城市实际发展状况、分析用地空间布局合理性具有不可或缺的作用。为此，本研究采用居民到户的用水量数据从资源消耗的角度表征居住人口，以花桥国际商务城为实证案例探讨城镇人口居住空间分布与动态监测方法。
花桥建设用地开发建成时序
根据花桥2012-2017 年居民到户用水每月抄表数据，结合实地踏勘、卫星影像识别，运用ArcGIS 空间数据分析、大数据分析等方法，尝试开展以下研究：1）城市居住人口分布与发展变化监测分析；2）公共服务质量评价；3）城市住房空置率（闲置率）监测；4）城市职住关系分析。
花桥总面积52.33 平方公里，是一座江南小镇，也是融入上海、面向世界、服务江苏的现代商务新城。经过十年的开发建设，取得了显著的发展成就，居民对花桥的认同度高。2017年，常住人口24.01 万人，地区生产总值265 亿元，三次产业结构为0.2 : 15.3 : 84.5。
研究花桥的发展呈现如下特征与结构性问题：第一，发展成为上海的核心腹地，地区性的就业中心。但对于上海中心城，花桥更多承担单一居住功能。第二，借力上海国际金融中心建设是最重要企业发展路径，但内生动力不足。产业结构全面转向服务化，但是引进企业以房地产、物流批发、后台服务等价值链低端行业为主体，新兴产业、知识型经济培育缓慢，服务制造业功能薄弱，未形成产业集群。长三角产业转移趋势下竞争力不足，产业升级压力巨大。第三，城市高速建设，开发结构失衡，面临空间资源瓶颈；城市更新政策缺位，更新实践迟滞，制约人才引入与城市转型。第四，人力资源不足，常住人口受教育程度偏低，存在双重老龄化压力。同时，人口居住分布与就业分布结构性失衡。第五，产城矛盾凸显，生活服务功能发育不足；交通链接对一体化发展支撑不足，对接上海交通压力大。
总的来说，花桥结构性调整需要对人的空间分布结构与需求有更精准的研究。
2012-2017 年居民到户用水每月抄表数据，包括预付费和后付费两类。数据样式如下：
预付费抄表数据（左）后付费抄表数据（右）
第一步，将预付费每年、每月表格融合，利用SQL 语句剔除干扰数据。数据量达到excel行数上限时，可使用数据库软件进行，本次研究使用Access Database。
预付费剔除查询
第二步，将后付费数据中非居住类用水记录利用SQL 语句剔除，处理后与预付费数据融合。
后付费剔除查询内容
第三步，预付费和后付费融合后得到447 万多条缴费记录，利用“查询-交叉表”创建地址-用水-时间矩阵，校验后得到154134户缴费矩阵；
第四步，通过“地址”–“坐标”搜索缴费用户空间坐标进行定位，形成如下表格（表1）：
第五步，将数据导入ArcGIS，结合用地开发时序进行空间关联，后续进行相互校核。
第六步，由于普通住宅与别墅耗水量差异较大，所以特别区分普通住宅、别墅两类数据。
居民用水数据与开发时序关联（左）区分住宅与别墅（右）
根据气候区域、城市规模、经济发展水平、住宅类别查询居民用水定额指标（表 2、表3），通过居民访谈调查居民生活习惯、年度用水情况检验用水定额的合理性。居民用水定额选取普通住宅130~320 L/(人·d)，别墅200~350 L/(人·d)。居民访谈中针对花桥居民构成，对花桥外包公司高管、公司白领、外来工人、老花桥居民和在花桥居住在上海工作等类型居民进行访谈，了解其生活习惯和家庭成员构成，不同人群用水数据的敏感度较住宅类型低，所选指标可较好覆盖各类人群。
资料来源：《江苏省城市生活与公共用水定额(2012 年修订)》
表3 住宅最高日生活用水定额及小时变化系数（L/(人·d)）
资料来源：《建筑环境与设备工程概论》
第二步，通过下月抄表数据减去上月抄表数据计算每月用水量
，i=1~12；
第三步，计算每年每月平均用水量
，用以表示每年月平均用水量，公式如下：水i=
第四步，通过居民极限高低用水定额将每年月平均用水量转为极限高低人口数；
第五步，判定闲置情况，以2017 年闲置6 个月以上为判定依据；
第六步，判定初始入住年份，以抄表数据初变年为入住年。形成如下表格（表4）：
如图所示，用水极限高、低人口规模逐渐与人口统计数据相吻合。可谓花桥城市发展日趋成熟，从只买不住的投资行为逐渐进入以居住生活为主的阶段，以用水数据分析城市人口分布情况参考价值日益凸显。此外，也需注意到2016 年以前花桥存在一定量过渡住房，此类过渡住房在花桥城市开发过程中间歇地承担了搬迁居民、务工人员的短期居住功能，这部分用水数据无法在付费数据中体现，也使得在城市大开发阶段用水人口数低于统计人口数据。
2012 年，依托临沪区位，人口在高速公路出入口处快速聚集，花桥老镇居民也逐渐增多。
2013 年，地铁11 号线开通运营，地铁沿线地块人口增长快速。
2014 年，限于地铁站站城一体化开发迟缓，地铁站周边人口聚集尚不明显。
2015 年，城市建设不断成熟，服务功能提升，人口入住率大幅提升。
2016 年，花桥东部区域人口规模呈现稳定态势，人口聚集随着城市向西拓展而得到延伸。地铁S2 号线的规划预期进一步带动了花桥西部的房地产开发。
2017 年，上海建设全球城市，花桥依托交通区位优势、房价优势，成为临沪企业、在沪职员的首选居住地，花桥人口分布逐渐均衡。
从POI 分析中可以看到，城市公共服务及商业设施沿绿地大道聚集，与居住人口分布关系较为密切。但从居民访谈中得知居民普遍反映公共服务水平不高，花桥特殊的区位条件与居民构成对花桥自身公共服务质量和水平提出了更高的要求。
采用网络分析计算现状各教育设施的服务覆盖范围与特征、并与其划定的学区内居住人口分布情况比较，分析现状教育设施的分布特征与存在问题。
现状教育设施（幼儿园、小学、中学）服务缺口明显。根据计算，幼儿园、小学缺口巨大，东部曹安片区和绿地生活片区缺口最为严重。而随着鑫苑中学的搬迁，曹安生活区和区域总部基地片区将面临严重的教育缺口。
现状教育设施学区划分与设施实际可服务范围存在差异。学区划分以简单服务半径画圈和学校容量进行，较少考虑实际的通勤距离与居住人口分布，造成整体服务质量低效，资源覆盖不足。
采用网络分析计算现状卫生院、诊所服务覆盖范围与特征。西部服务外包片区的配套生活区和东部总部基地片区的生活区存在大面积的服务缺口。
采用网络分析计算现状文化活动室、室外运动场地、公园绿地服务覆盖范围与特征。西部服务外包片区的配套生活区和东部总部基地片区、曹安生活片区存在大面积的服务缺口。
采用网络分析计算现状超市、市场服务覆盖范围与特征。西部服务外包片区的配套生活区和东部总部基地片区存在一定面积的服务缺口。
4.2.5 基本服务：公共交通设施
采用网络分析计算公共交通站点覆盖范围与特征。西部服务外包片区的配套生活区和东部总部基地片区存在一定面积的服务缺口。
由此可以看出，在基本公共服务方面，花桥与安亭已经实现了较好的共建共享，而花桥与白鹤尚未形成良好的服务对接。吴凇江沿岸依然呈现服务上的割裂，滨水活力空间的营造需要进一步协调推进。
4.3.1 高品质公共服务设施竞争力评价
针对不同设施，结合居住人口分布，分别采用引力模型、设施分布集聚度的方式评价。花桥自身高品质公共服务设施不足。花桥东部地区依托安亭的高品质公共服务设施。
商业中心：现状主要商业中心为东部嘉亭荟城市生活广场、易买得购物广场，花桥西部地区缺少商业中心；
综合医院：花桥有东方绿地医院、昆山市花桥人民医院两家综合医院，在医院等级、规模、技术水平上均低于东侧东方肝胆外科医院（安亭院区）；
大型文体设施：花桥大型文体设施明显低于周边嘉定、昆山、太仓；
娱乐设施：分析影院、KTV、酒吧等设施分布情况，与商业中心分布特征吻合，集聚在嘉亭荟城市生活广场、易买得购物广场等商业中心区域。
生活轨迹。对花桥居民进行生活轨迹绘制调查，发现大量居民生活两头在外、线性延展。具体来说，居民在工作日消费行为主要发生在花桥区内，而在节假日的消费和娱乐行为大多发生在上海和昆山等商业娱乐设施密集地区；而居民日常的出行线路主要沿绿地大道向东西延展。花桥低能级、低服务水平的公共服务设施仅能满足居民的日常基础消费休闲，而无法满足消费水平较高的花桥居民。不仅降低了花桥的城市印象，也限制了城市发展定位的实现。
对2017 年闲置率进行分析。以2017 年闲置6 个月以上为判定依据，相较于偶然性较高的灯光监测，用水监测闲置率具有更高的准确率和可操作性。整体上，花桥入住率较高，闲置情况主要位于新建成楼盘。较高入住率、相对均衡的人口分布状态表明花桥的住房建设处于相对良性的发展阶段。
注：闲置率=闲置户数/楼盘总销售户数；地块上数字为开发建成年份。
从人口分布与企业分布情况来看，除北部工业区和西部数据产业园外，其余区域职住关系良好。进一步与手机信令大数据跨城通勤特征研究相比较发现，花桥职住关系仍然存在职住分离的情况。看似职住关系最优的东部先行区存在大量跨城通勤，再次验证了花桥城市开发的初始动力。而从周边六镇通勤情况来看，花桥的产业对周边乡镇具有较强的就业吸引力，已成为地区性就业中心。
因此，采用到户用水数据进行职住关系分析更多的意义在于明确地块内的劳动力供给潜能与服务需求规模。职住关系中动态联系与跨城通勤研究仍然无法替代。
本研究针对镇级行政单元（或非独立统计单元），受限于传统普查统计时效性差、抽样统计单元大，手机信令大数据研究成本高、数据精度受基站分布和市场占有率限制等问题，以花桥国际商务城为例，通过居民到户的用水量数据研究该地区常住人口的分布、发展变化特征。研究得出如下结论：第一，发展日趋成熟的地区，以用水数据分析城镇人口分布情况参考价值日益凸显；第二，研究方法可以较好地对城镇居住人口分布与发展变化、城市住房闲置率进行监测；第三，可基于此研究分析结果进一步评价地区内土地供给、公共服务设施服务的空间绩效；第四，在职住关系研究方面还需要结合手机信令数据的动态联系数据进行更细致的分析。最后，建议将此方法纳入国土空间基础信息平台，强化监督反馈，并作为空间规划和城市治理的基础性工作。
李继军 上海同济城市规划设计研究院有限公司 规划五所所长、教授级高级工程师
邢栋 （原）上海同济城市规划设计研究院有限公司 规划师
王骏 上海同济城市规划设计研究院有限公司 规划五所副主任规划师 工程师
本论文在 “2020/2021中国城市规划年会 专题会议十一：面向高质量发展的住房与社区治理上”宣读
原文始发于微信公众号（同济规划TJUPDI）：年会论文宣读 | 城镇人口居住空间分布与动态监测方法探索——基于居民到户用水数据
规划问道
