融合人口流动时序节律与网络特征的中国城市角色识别与功能分析

连佳丽 · 邬群勇 · 尹延中 地球信息科学学报 · 2026 · Vol.28 No.5 · pp.1517-1536

人口流动是城市系统运行中最直接、最能及时反映变化的空间过程。本文旨在构建一个“时序特征-网络结构-功能角色”的综合分析框架,利用全国 366 个城市的日尺度人口净流量数据,识别城市在全国人口流动网络中的实际角色与功能,为城市治理和区域规划提供动态视角。

人口流动 时序节律 网络特征 城市角色 百度迁徙数据 聚类分析
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01 · 研究背景与挑战

从静态空间到动态行为的跨越

传统基于静态数据和平均网络地位的研究,难以揭示城市在不同时间情境下的动态功能演变。

静态数据局限

难以捕捉动态变化

基于 POI、土地利用等静态数据的研究侧重于功能载体的空间分布,难以捕捉功能在不同时间情境下的动态变化。

网络结构局限

缺乏具体行为解释

现有基于网络中心性的研究多关注城市在体系中的“平均地位”,但难以解释城市为何处于该位置及其承担的具体行为功能。

时空尺度局限

缺乏全周期认知

多数研究聚焦于特定城市群或单一节假日(如春运),缺乏全国尺度、全周期(覆盖全年法定节假日)的系统性认知。


02 · 综合分析框架

时序特征、网络结构与城市聚类

基于 2022-2023 年百度迁徙数据,结合网络分析与局部方向中心性度量(DCM)构建分析框架。

M1
网络特征识别

利用全国城际人口 OD 流量矩阵构建网络。通过点度中心度衡量城市人口流动的总规模和集散能力;通过加权介数中心性刻画城市在跨区域流动路径中的“桥梁”作用。

点度中心度加权介数中心性
M2
时序相似性度量

针对节假日脉冲特征,提出两阶段度量方法:提取 5 个节假日窗口识别主峰、主谷锚点计算趋势差异;利用 Slope 描述符进行趋势对齐,构建全局相似度矩阵。

节假日脉冲锚点驱动
M3
城市簇聚类方法

采用基于局部方向中心性度量 (DCM) 的聚类方法,利用 Isomap 与 UMAP 联合降维,通过 DCM 值识别“内部城市”与“边界城市”,实现非凸、不均衡数据的精准聚类。

DCM联合降维

实际人口流量换算

H_{α→β}(t) = M_{out, α}(t) · P_{α→β}(t) · m

采用比例换算系数法将无量纲的百度迁徙指数转化为实际人口流量,其中 m 为换算系数(取值 30,864)。

宏观集群划分 (节假日响应)

• Ⅰ类: 先流出后流入型 (87城)
• Ⅱ类: 先流入后流出型 (279城)

Ⅰ类多为东部核心城市及省会,呈强周期性;Ⅱ类多为劳务输出地、旅游目的地及资源型城市。


03 · 角色识别与功能分析

7 类城市角色与 5 类节律子型

融合网络与时序特征,精细刻画了中国城市在全国人口流动网络中的实际分工与功能定位。

4 大
高集聚城市群
珠三角/长三角/京津冀/成渝
7 类
城市功能角色
综合中心/制造业/交通枢纽等
5 种
细分节律子型
高频巨幅/中频低幅等
10 个
潜在升级城市
如温州/珠海/嘉兴等
典型城市角色特征
  • 全国性综合中心: 北上广深成,高频巨幅型,承担组织、调度与协调功能。
  • 制造业中心: 东莞、佛山、苏州等,“高流量-弱中转”,节假日呈现显著“就业潮汐”。
  • 交通枢纽中心: 乌鲁木齐、兰州等,“通道控制型”流动,加权介数中心性突出。
  • 旅游目的地: 三亚、桂林等,节假日呈现极端正向脉冲,非节假日具消费型特征。
网络中转控制的特殊发现
  • 北京: 中转控制能力断层领先,表现出绝对的全国性枢纽地位。
  • 强流量-弱通道: 流量大但多为起终点(如东莞、佛山)。
  • 弱流量-强通道: 流量规模非顶尖,但在跨区域路径控制中发挥关键作用(如乌鲁木齐、海口)。

04 · 结论与政策启示

验证国家规划与发掘潜在枢纽

本研究通过动态大数据刻画了中国城市的“流动本质”,为城市治理和区域规划提供了科学依据。

规划验证的高度一致性

识别出的 50 个“高频巨幅型”城市中,39 个与国家规划的中心城市一致,37 个与国际/全国性交通枢纽一致,验证了国家城市体系规划的科学性。

潜在升级城市的发现

识别出温州、珠海、嘉兴、鄂尔多斯等 10 个城市,在人口流动强度和规律性上已展现出向国家级枢纽演化的潜力,应在国家战略中给予更多引导。

差异化的政策启示

对于“通道型”城市应强化交通冗余与中转效率;对于“制造业型”城市应重点关注节假日瞬时人口压力与公共服务弹性。