基于顺风车数据和聚类方法的都市圈区域划分与层级结构研究

都市圈已经逐渐成为国家新型城镇化发展的主体形态之一,在区域经济一体化建设中起着十分重要的作用。本文基于顺风车数据,使用聚类分析方法,围绕北京都市圈区域划分与层级结构展开相关研究。首先,通过网格模型将研究区域网格化处理并作为基本处理单元,匹配获取的顺风车数据与POI数据到网格中,利用基于网格的改进K-means++聚类算法,并结合使用手肘法与轮廓系数法确定最佳聚类数量,对北京都市圈主要功能区进行划分。通过分析不同功能区域内的居民通勤出行特征,提出通勤强度、通勤时间、功能区独立性、功能区可达性等区域通勤特征评价指标,结合上述指标使用层次聚类方法对北京都市圈层级结构划分展开进一步研究。研究结果表明:本文采用的改进聚类方法能克服传统聚类算法随机选取聚类数目所带来的影响,有效划分并得到19类北京都市圈主要功能区域,聚类效果更佳;聚类结果显示北京都市圈主要功能区域与北京市现有行政区域划分存在差异性,在都市圈规划建设当中应当主动破除行政区域壁垒,实施面向都市圈范围的整体规划;根据不同功能区域的居民通勤特征与地理区位特征,北京都市圈还可进一步划分为核心层、近郊层、远郊层3个圈层;应当根据北京都市圈圈层特性与功能区自身属性制定相应发展策略,通过规划建设市郊铁路或轨道交通改善不同圈层间的通勤现状,提高北京都市圈整体通勤可达性。研究结果为制定相应规划与管理政策提供依据,有利于都市圈功能与结构进一步完善,促进都市圈良性发展。