大數據背景下的廣州歷史文化街區活力定量研究

高 原 陸曉東

1 研究背景

1.1 大數據背景下的城市研究

近年來數據科學的快速發展給城市研究注入了新的活力。與傳統研究方法相比，大數據擅長對人的活動軌跡和交流方式進行記錄分析，進而探索其背后的特點及規律。當前大數據概念的定義通常比較寬泛，常指代“新數據環境”[1]，即狹義與廣義大數據的結合，本文沿用此定義。狹義上的大數據多為商業數據或非開源位置服務數據的應用，如手機信令、公交刷卡等。使用此類數據通常需要購買服務或與相關機構合作，其成果要求較為精確，多用于官方數據平臺搭建、城鄉規劃輔助編制等。廣義上的大數據指開源數據的應用，如常用的POI數據、社交網站位置數據等，來源多為互聯網。此類數據雖然精度不及上一類，但勝在數量大且較易獲取。在新數據環境的大背景下，國內高校和科研院所運用數據工具開展了大量城市定量研究，內容涵蓋城市發展戰略、功能布局、交通市政、名城保護等各個方面。

1.2 大數據在歷史文化名城保護的應用

自從1982年歷史文化名城制度建立以來，我國在名城保護工作上取得了巨大成就，形成了具有中國特色的保護框架、理論方法和指標體系。近年來名城保護工作的重要性日益提升，黨中央多次強調要向愛惜自己的生命一樣保護好歷史文化遺產。保護理念也逐漸從強調底線管控向保護與合理利用并重的方向轉型，如何找到最佳平衡點是當前工作的一大挑戰。在此背景下大數據技術提供的新視角和其偏重定量分析的研究方法為名城保護工作思路的拓展帶來了新的契機。

目前大數據在名城保護方面的學術研究處于快速發展階段。代表性研究如霍曉衛、張捷等與騰訊合作，通過互聯網大數據進行的歷史街區活力指標體系研究[2]。廖輝、馮文翰運用POI等開源數據對青島市歷史文化街區的路網密度、功能混合度、街區活力等指標進行定量分析[3]。徐敏、王成暉運用手機信令、出租車GPS、公交IC卡數據，針對廣東省歷史文化街區建立了綜合評估體系[4]。楊俊宴、吳浩等運用城市三維形態數據、POI數據、百度街景照片分析南京城區街道舒適性指標[5]。新一線城市研究所運用商業數據分析上海、蘇州兩城文化活動空間分布和文化混合度等[6]。

本文以廣州歷史文化街區為主要研究對象，運用百度熱力圖、POI等開源數據對街區活力值進行識別，并通過定量研究方法探索活力與功能密度、功能混合度等指標的影響關系。此外通過抓取豆瓣同城、大眾點評社交網絡數，據將城市文化活動進行空間落位，探討文化活動空間與歷史遺產分布的疊加關系，為街區功能結構的優化提供新思路。希望通過本研究能夠進一步豐富大數據分析在歷史文化名城保護學科中的應用。

2 研究范圍與數據

圖1 本文研究范圍、歷史城區與歷史文化街區的關系圖

表1 本文涉指25片歷史文化街區分布表

2.1 研究范圍

本文的研究對象為廣州市法定歷史文化街區，為保證研究的客觀準確性，將研究范圍擴大至越秀、荔灣、海珠、天河四個行政區，以便從更大尺度對街區情況進行分析。根據《廣州市歷史文化名城保護規劃》[7]，歷史文化街區共計26片，其中長洲島歷史文化街區因距離較遠，不在本研究考慮范圍內，其他25片街區分布情況見表1。研究范圍內主要關注西起歷史城區東至天河新城的區域，此區域是廣州城市功能的核心區，也是歷史文化資源的集聚區（圖1）。

2.2 數據獲取

使用數據主要包括百度熱力圖、高德地圖POI數據、大眾點評和豆瓣同城網LBS數據、各級別文物保護單位和歷史建筑數據。

2.2.1 百度熱力圖

百度熱力圖是百度公司以其手機端用戶位置數據為基礎，在地圖上依據人群的聚集度，用不同顏色表示人群分布情況的產品。熱力圖為實時更新，從側面反映了城市空間的使用情況，是城市活力的直觀表現。傳統的城市研究方法對于此類人群聚集度的統計費時費力，且無法獲得準確的實時數據。相比之下，熱力的高效優勢使之普遍應用于各類型城市研究。由于其本身的即時性，不同時間段的熱力圖會有很大的差異，一般而言會根據研究對象的不同選擇最適合的時間段，同時可以選取多天熱力圖取平均值的方式減小個體差異對觀測結果的影響。本文使用2019年5月13日至19日連續七天的熱力圖取其均值，選取時間定為下午3點，以避免交通峰值帶來的影響。

2.2.2 POI數據

POI數據于2018年取自高德地圖網站，在研究范圍內共計176659個（圖2）。將篩選后的POI分為8大類，其中政府機構13184個、交通運輸20715個、商業服務業63462個、公司企業48361個、科教文化15092個、綠地廣場1036個、商務住宅11684個、其他類3119個。

2.2.3 大眾點評網和豆瓣同城網LBS數據

圖2 POI商業服務業類部分數據（來自GIS軟件截圖）

圖3 豆瓣同城文化活動位置數據（來自GIS軟件截圖）

大眾點評、豆瓣網站獲取的LBS（Location Based Services）數據可以將活動人群精確定位到具體的活動場所，同時網站通常使用的人氣值等打分方式也從側面反映了場所的使用頻率。本文通過大眾點評統計了研究范圍內的博物館、高人氣咖啡館、中小獨立書店、茶館等文化類活動地點。另外從豆瓣同城獲取了2019年3月至9月共半年的同城活動中，最受歡迎的同城活動地點，包括各類劇場、音樂廳、棋牌室、小型商業聚會場所、livehouse等，與大眾點評數據共同組成了城市文化活動的空間載體（圖3）。

2.4 各級別文物保護單位和歷史建筑數據

選取政府網站公布的全國重點、省、市級文物保護單位和歷史建筑，用來識別歷史文化資源的分布情況，并在后續研究中與文化活動空間進行疊加分析。

3 研究方法

3.1 指標體系的構建

3.1.1 熱力圖與活力值

城市活力的定義根據研究角度的不同有多種解釋，通常是指城市生活的聚集程度和多樣性。本文中的城市活力主要是指人群活動的聚集程度，即人群聚集越多表明此處的活力值越高，熱力圖就是這種活力的直觀體現。

3.1.2 功能密度、功能混合度和區位熵

很多文章對影響城市活力的因素進行了探討，本文參考《街道活力的量化評價及影響因素分析》一文中的論述，即到市中心的距離、功能密度和功能混合度是影響活力的主要因素[8]。由于本次的研究對象歷史文化街區都位于廣州市中心且集中度很高，故不考慮到市中心距離這一因素。在功能方面，本文使用POI數據代表用地的實際使用功能，并以街區為單位計算其功能密度和混合度，作為衡量街道活力的重要指標。此外還引入區位熵概念評估各街區不同類型使用功能的專業化程度。

3.1.3 文化活力值與文化融合指數

在當前互聯網快速發展的驅動下，現代城市涌現了許多以網絡傳播為主要宣傳手段的新型活力空間，比如年輕人喜愛的奶茶店、密室轟趴館、livehouse等均屬此類。這些新興的活力點正在不斷塑造著我們的城市，可以稱之為現代文化活力。同時，廣州作為國家歷史文化名城也有著深厚的傳統文化底蘊。我們希望城市的傳統文化和現代文化可以在某種程度上協調融合，一方面傳統文化可以汲取更多現代文化活力，另一方面現代文化在傳統文化的熏陶下可以變得更有韻味，蘇州的平江路、北京的煙袋斜街等都是這種模式的典型代表。以此為目標，本文以歷史文化街區為基本單元分析各街區的傳統文化和現代文化活力值，并計算兩種文化的融合指數為后續的發展策略提供新思路。

3.2 指標體系的量化

3.2.1 活力值

選取一周連續七天的熱力圖，導入ArcMap后通過柵格計算器功能將其直方圖數值取平均值，而后與研究對象歷史文化街區進行空間疊加，計算出各街區的平均活力值。

3.2.2 功能密度、功能混合度和區位熵

街區功能密度的計算方法為街區內POI點的數量與街區面積的比值，即：

Density（功能密度）=POI_Number(點數量)/Area(街區面積)

街區功能混合度采用信息熵方法計算[9]，其中n表示POI的類別數量，Pj表示某類poi站所在街區POI總數的比例：

Diversity（功能混合度）=-sum（Pj*LnPj），（j=1,..,n）

區位熵是用來衡量地區主導產業狀況的指標，通常用來反映某一產業部門的專業化程度。通常區位熵大于1說明該地區的某項產業在整個區域有優勢，反之小于1則說明處于劣勢。本文用區位熵的方法來評估廣州各歷史文化街區不同類型POI在研究范圍內的專業化程度，即高于1說明街區內該類型POI有優勢，反之則說明有劣勢，計算公式如下[10]：

3.2.3 文化活力值與文化融合指數

為方便計算將研究范圍通過ArcMap中建立漁網功能分成400m*400m的網格。傳統文化活力值根據各級別文物保護單位和歷史建筑計算核密度得出。為體現重要性的不同，全國重點文物保護單位、省級、市級文保單位、歷史建筑帶入權重后分別記為5、3、2、1個。對應的現代文化活力值通過大眾點評統計了研究范圍內博物館、咖啡館、中小獨立書店、茶館等文化社交活動場所，此外還記入了豆瓣同城中受歡迎的同城活動地點，共同組成現代文化活動空間。同樣為體現權重，在大眾點評中評論超過200條和在豆瓣同城中舉辦3次以上活動的地點計為3家。通過核密度計算和歸一化，得到了每個網格的傳統文化活力值和現代文化活力值，而后再運用以下公式計算每個網格的文化融合指數[6]：

文化融合指數=（傳統文化活力值-現代文化活力值）/（傳統文化活力值+現代文化活力值）

最后我們通過空間疊加，將網格的屬性按照其面積比例分配到每個歷史文化街區，就得到了各個街區的傳統文化活力值、現代文化活力值和文化融合指數。如果街區內傳統文化值較高，就說明此街區具有較強的傳統文化屬性，反之則具有較強的現代屬性。文化融合指數在理想狀態下數值越接近0說明傳統與現代屬性越均衡，越接近1說明越偏向傳統，反之越接近-1說明越偏向現代。

4 研究結果

4.1 百度熱力圖

圖4所示為經處理后的研究范圍熱力圖，其中數值僅代表人口分布的相對情況而并非實際人口數量。顏色從紅到藍代表了人口密度從高到低，其中紅色代表高熱區（即人群高度集聚區）、黃色代表中間區、藍色為低熱區。

在整體層面，熱度的分布特征呈現以下兩方面特點：其一軸線感明顯，具體表現為東西向軸線（沿珠江主航道向東）和南北向軸線（北起白云山向南穿歷史城區至河南地區）；其二多中心性明顯，其中歷史城區和天河新城市是兩個最重要的高熱中心，且兩中心有逐漸連成一片的趨勢。在熱度的絕對值方面，天河新城高于歷史城區及其他區域。

圖4 研究范圍熱力圖（取自2019年5月13-19日下午3時）

圖5 歷史文化街區活力值排名及分布圖

圖6 歷史文化街區功能密度排名及分布圖

在歷史城區層面，越秀區的平均活力高于荔灣、海珠二區，這和越秀區內分布的大量商業、醫療、學校等機構有關，也從側面反映了荔灣（傳統西關地區）和海珠（傳統河南地區）的活力不足。

在歷史文化街區層面，將各街區的保護范圍線與熱力圖進行空間疊加，進而得到每處街區的活力值。本次研究共統計25處歷史文化街區（歷史城區內23處，歷史城區外2處），依照活力值由高至低排序（圖5），可以看到活力值排名前五的街區有三處位于越秀區，其中北京路歷史文化街區位居第一。而排名后五的街區有2處位于西關地區3處位于河南地區。影響街區活力的因素很多，我們將在下文繼續探討街區功能與活力的關系。

4.2 功能密度

功能密度反映了街區內POI的集聚程度，將其由高至低排序并分為三個梯隊（圖6）。第一梯隊依次為北京路、海珠中、傳統中軸線等8處；第二梯隊為文德南、海珠南-長堤-寶源路等9處；第三梯隊為恩寧路、南華西街等8處。

功能密度的計算方式導致個別面積小的街區有相對高的功能密度，如排名第五的龍驤大街。即使存在這種面積造成的偏差，功能密度和活力值仍然體現出很高的吻合度。功能密度排名前8位的街區里有6處在活力值前8位，而很多功能密度低的街區活力值也不高。功能密度最高的北京路和海珠中歷史文化街區，其街區活力值排在前兩位。從POI的分布類型來看，排名靠前的街區普遍有大量的商業服務業、公司企業和科教文化類POI，證明這類功能對街區活力有正面的影響。

4.3 功能混合度

功能混合度反映了街區內POI的多樣性，同樣將其由高至低排序（圖7）?？傮w看來街區功能混合度和活力值的關聯性沒有功能密度顯著，但仍有一定關聯性，其中功能混合度排名前8位的街區里有5處在活力值前8位。與功能密度相比，混合度更多反映了街區內部各方面功能的均衡和齊全程度。以排名前二的新河浦和沙面歷史文化街區為例，本身的低密度導致其總體人流量少，但多樣且均衡的POI類型使其功能混合度排名較高。排名靠后的街區通常缺少某種功能類型，比如綠地廣場或文化設施。

圖7 歷史文化街區功能混合度排名及分布圖

4.4 區位熵

區位熵反映了街區中不同類型POI的專業化程度，通常大于1說明該類型POI處于優勢而反之處于劣勢。需要說明專業化程度高的功能并不一定是街區的主導功能，比如龍驤大街政府機構類POI數量遠高于區域平均值導致其區位熵高，但街道本身的主導功能仍舊是以居住為主。區位熵更多是一個相對的概念，找出特色以便取長補短。

表2 歷史文化街區功能類型區位熵列表

按照街區活力值的高低排序列表，并標注出每處街區區位熵的最高值和最低值，代表其最高（綠色）和最低（橘黃色）專業化水平的POI類型（表2）。區位熵和街區活力沒有絕對的因果關系，但部分類型特別是商業服務業POI的專業化程度確實能對街區活力造成一定程度的影響?？梢钥吹交盍χ蹈叩慕謪^普遍商業服務業、公司企業的區位熵都比較高，即商業型街區；而排名較低的街區普遍住宅類型的區位熵較高，即居住型街區。此外排名前3街區的各類型區位熵沒有明顯的短板，基本都處于平衡值1左右。而排名靠后的一些街區會出現低于0.5數值，這些功能類型也是今后應該優先補齊的短板。

4.5 文化活力值與文化融合指數

上文對于各處歷史文化街區的活力值及其功能密度、功能混合度、區位熵進行了分析。然而影響街區活力的因素很多，不能簡單地歸于一兩種原因，人群的實際活動方式也不完全取決于城市設施資源的分布。本文運用大數據工具對社交媒體上的文化活動進行追蹤定位，并與歷史文化街區的歷史文化資源進行疊加分析，找出兩者之間可能存在的關聯性。

4.5.1 傳統文化活力

傳統文化活力在研究范圍內的分布呈現如下特點（圖8）：其一，明顯的單中心性，即以歷史城區為中心，此外在東山片區、中山大學、華工-華農、黃埔古港區域也有部分集聚；其二，東山地區與歷史城區的文化整體性較強，應實施整體保護策略。其三，傳統文化的集聚區基本都是歷史文化街區，歷史城區外存在部分尚不是街區的集聚區，可以在以后的保護規劃中考慮以歷史地段的形式進行增補。

4.5.2 現代文化活力

現代文化活力分布有如下特點（圖9）：其一，不同于與傳統文化的單核，現代文化呈現出明顯的多中心性，且分布范圍更廣；其二，天河新城是最主要的現代文化活力聚集區，在歷史城區內主要集中在北京路、傳統中軸線街區一帶，此外東山、河南也有部分集聚點。

4.5.3 文化融合指數

圖8 傳統文化活力分布圖（注：研究范圍內400m網格共2200余個，為增強研究針對性僅取數值最高的10%，后文同）

圖9 現代文化活力分布圖

通過ArcMap的空間疊加功能計算，以網格為單元的文化融合指數，并疊加到歷史文化街區邊界上，文化融合指數的整體分布趨勢符合之前傳統和現代文化活力值的結合，即天河新城更偏向現代文化，而歷史城區更偏向傳統文化。在歷史城區內部，以西關為代表的荔灣區明顯更傳統，同時其現代文化活力也相對較低。相較之下越秀區表現得較為均衡，以北京路為代表的歷史文化街區兼具了兩種文化，同時東山片區的文化融合程度也很高，成為了歷史城區和天河新城中間的緩沖區。整體上可以識別出“荔灣-越秀-天河”這個明顯的“傳統-平衡-現代”的東西向過渡趨勢（圖10-11）。

在街區層面，參與統計的25片街區文化融合指數的均值為0.57，中位數為0.72，以此為節點將其分為三類。第一類為高融合度街區，以北京路為代表；第二類為中融合度街區，以多寶路為代表；最后一類為低融合度街區，以海珠南-長堤為代表。需要說明的是融合指數的高低沒有優劣之分，具體到每處街區需要結合實際情況進行分析，比如有些地區并不適合引入過多的現代文化活動。這種疊加分析只是對現象的闡釋，可以為未來街區的發展和歷史文化的保護利用方式提供可能的手段。

4.6 重點地區分析

通過對重點街區進行單獨分析，探索傳統、現代文化在空間上的融合方式以及相關的產業類型。分別選取了北京路歷史文化街區和恩寧路歷史文化街區作為典型代表。

圖10 文化融合指數分布圖

圖11 各街區融合指數分布圖

4.6.1 北京路歷史文化街區

北京路歷史文化街區位于廣州古代中軸線上，是廣州建城的原點，也是其千年不變的文脈所在。北京路的歷史遺存極其豐富，包括南越王宮署遺址、大佛寺等多處文物保護單位，還有連續且保存完整的騎樓商業街。北京路自古以來都是廣州最繁華的地段，近年來政府對商業街進行了多次整治，并對千年古道遺址進行了景觀展示。

圖12 北京路歷史遺存分布（左上）、北京路現代文化活動發生點（右上）、北京路現代文化活動類型（左下）、活動數據示例（右下）

圖13 恩寧路歷史遺存分布（左上）恩寧路現代文化活動發生點（右上）恩寧路現代文化活動類型（左下）恩寧路數據示例（右下）

歷史遺存分布方面北京路有各級文保單位共22處，歷史建筑2處?，F代文化活動發生點33處（多次發生按1處計算），依照豆瓣同城的活動類型其中前三位分別是聚會（包括密室、交友、親子、棋牌等）、咖啡和書店（圖12）。在文化融合方面，共發現3處與傳統文化相關的活動點，分別為南越王宮博物館(全國重點文保單位)的展覽活動，聯合書店（區級文保單位）的讀書聚會活動和大佛寺（省級文保單位）附近的佛學相關活動。

北京路無論是外在的活力值表現，還是內在的功能密度混合度都位居各街區前列，其商業服務業的區位熵很高，是典型的商業型街區。在文化活動方面，北京路的文化融合指數為-0.11，表現均衡且略微偏向現代文化。相比歷史城區內其他街區，北京路面臨的首要問題不是吸引活力，而是如何更好地利用自身資源彰顯廣州的文化風貌。目前來看在文化活動類型方面還有很大的發展空間，應進一步挖掘傳統文化價值，找出傳統與現代的結合點。

4.6.2 恩寧路歷史文化街區

恩寧路歷史文化街區位于西關地區，當地河涌縱橫，街巷格局自由疏朗。街區內部建筑形態以騎樓和竹筒屋為主，基本保持了清末民初西關居住區的典型風貌，是整個西關騎樓環中風貌保持最好的段落之一。2018年習總書記在廣州考察時去過的永慶坊就在恩寧路內，提出要“讓城市留下記憶，讓人們記住鄉愁”，讓老城市煥發新活力。

近年來隨著廣州發展方向的東移，西關地區面臨著發展動力不足的情況。從百度熱力圖來看，恩寧路、逢源大街-荔灣湖等幾處西關地區街區的活力普遍不高，功能密度和功能混合度也低于均值，說明街區內功能的集中性和多樣性都很低，整體缺乏吸引力。

歷史遺存方面恩寧路共有8處歷史建筑7處區級文保單位，主街為法定保護的騎樓街巷。在現代文化方面共記入活動發生點15處（多次發生活動按1處計算），其分布具有明顯的集聚性，8處都位于永慶坊內（圖13），活動類型涵蓋DIY工坊、咖啡、演出等。除永慶坊外另一處重要地點是粵劇博物館，這座嶺南園林風格的博物館在開放后迅速成為地標并帶動了展覽、粵劇培訓等相關文化活動。恩寧路的文化融合指數為0.35，與北京路一樣同屬高文化融合度街區。永慶坊作為廣州歷史建筑保護利用試點項目發揮了很強的引領作用，與粵劇博物館一起成為了西關地區一個重要的文化活動中心。

恩寧路體現出的活力不足問題單靠街區自身的優化是不夠的，需要從更大尺度考慮歷史城區整體文化復興的問題。近年來開始規劃的“最廣州”文化步徑，用游步道線路串聯起歷史城區內百余個歷史文化遺跡，這種以文化線路帶動單體資源展示的方法是很好的嘗試。此外，恩寧路在永慶坊的成功基礎上繼續開展了二期改造項目，通過政府引導、市場運作、共同締造的模式，打造歷史城區的文化新地標。

5 結論與討論

本文以廣州歷史文化街區為研究對象，運用互聯網開源數據對街區活力及其影響因素進行定量分析。經對比研究發現，功能密度、功能混合度對街區活力有正向影響，此外相對密集的商業服務業功能也對提升街區活力有一定幫助。本文還從文化活動空間入手，探索了城市傳統文化和現代文化活動的分布疊加關系。結果顯示，豐富的歷史資源是很多街區的優勢，但這種優勢還未被完全激活。面對老城活力的下降，如何合理引導傳統文化融入現代城市生活是我們需要進一步探索的問題。以歷史遺存為本底合理導入現代文化類型和產業模式，從而形成復合文化空間，將是一種可能的解決方式。

本文在研究方法上尚有一些不足之處，可從如下幾個方面完善：第一，本文選用一周七天的熱力圖具有一定隨機性，后續可繼續增長時間周期；第二，能夠影響街區活力的因素很多，包括街道綠化、沿街界面、道路交通、公交站點等，可在下一步研究中納入；第三，限于數據的局限，POI數據在空間上無法體現其體量，換句話說一個大體量公共建筑和一個書報亭在空間上都體現為一個點，而它們對活力的影響有天壤之別，之后可以考慮將占地面積作為系數融入計算體系中；第四，在文化融合指數方面，目前只是進行了簡單地疊加分析，方法比較單一且沒有考慮到歷史遺產的類型，比如本身是居住建筑的，保持其原有功能即可，沒有必要強行轉變功能，這還涉及保護理念的問題需要分類討論?？傮w而言，本文僅是對于大數據在歷史文化保護方面應用的一次嘗試，希望能進一步開闊視野、豐富研究工具，相信數據科學會在歷史街區保護領域發揮更大作用。