石鐵矛，卜英杰，石 羽

(1.沈陽建筑大學建筑與規(guī)劃學院，遼寧 沈陽 110168；2.沈陽建筑大學設(shè)計藝術(shù)學院，遼寧 沈陽 110168)

隨著城市發(fā)展逐漸由增量時代向存量規(guī)劃轉(zhuǎn)變，如何提升城市空間的品質(zhì)與宜居程度成為城市發(fā)展建設(shè)的重要議題[1]。生活服務(wù)設(shè)施作為與市民生活密切相關(guān)的空間要素，其空間格局與集聚形態(tài)是評價城市宜居性的重要指標。如何對城市生活服務(wù)設(shè)施分布進行全面合理的評價，已成為挖掘城市空間價值、指導(dǎo)城市未來發(fā)展的重要問題。

隨著地理空間大數(shù)據(jù)與數(shù)字化參數(shù)化技術(shù)研究的深入，從研究方法、數(shù)據(jù)獲取與處理等方面極大地豐富了城市規(guī)劃學科的研究。POI是“Point of Interest”的縮寫，是一種包括地理實體經(jīng)緯度、類別、地址等多種屬性的點狀地理空間要素[2]，通常可以通過網(wǎng)絡(luò)地圖獲取城市中各類POI數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)城市統(tǒng)計數(shù)據(jù)相比，其具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)準確、時效性強、獲取途徑廣泛等優(yōu)勢。當前POI數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃研究與實踐。龍瀛等[3]構(gòu)建了街道活力定量評價的指標體系，基于POI數(shù)據(jù)對成都市街道活力開展了定量探索；崔真真等[4]構(gòu)建了城市生活便利度指標評價體系，并利用POI等開放數(shù)據(jù)對北京、天津、上海、廣州的城市生活便利度指數(shù)進行了對比分析；郭潔等[5]通過POI數(shù)據(jù)識別了北京城市主次中心與不同產(chǎn)業(yè)的聚集情況；陳蔚珊等[2]通過POI數(shù)據(jù)對廣州市現(xiàn)有零售商業(yè)中心的聚集特征進行了探討；賈曉婷等[6]基于POI數(shù)據(jù)，運用Ripley′s K函數(shù)、最近鄰層次聚類、空間自相關(guān)等方法，對烏魯木齊市公共休閑設(shè)施空間布局進行了研究，總結(jié)城市休閑空間的格局特征，進而探究休閑空間的影響因素；徐高峰等[7]采用數(shù)據(jù)挖掘與開放數(shù)據(jù)應(yīng)用相結(jié)合的方式，對背景城鄉(xiāng)公共服務(wù)均等化問題進行了探討。在城市規(guī)劃與建設(shè)研究方面，POI數(shù)據(jù)憑借其獨有的優(yōu)勢正得到越來越多的應(yīng)用。

本研究利用沈陽城區(qū)的百度地圖POI數(shù)據(jù)，運用核密度分析與局部Getis-Ord Gi*指數(shù)的分析方法，選擇500 m網(wǎng)格作為研究的尺度，從生活圈尺度出發(fā)，在更精細的格網(wǎng)單元上，對沈陽市的生活服務(wù)設(shè)施分布的空間格局進行分析，同時對購物餐飲、醫(yī)療保健、休閑娛樂、商務(wù)辦公、便民服務(wù)及金融服務(wù)6類服務(wù)設(shè)施的熱點區(qū)域進行統(tǒng)計識別。最后對沈陽城區(qū)整體的生活服務(wù)設(shè)施的完善程度進行評價。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

沈陽市地處遼寧省中部，是遼寧省省會城市、沈陽都市圈核心城市、東北地區(qū)中心城市?！渡蜿柺谐鞘锌傮w規(guī)劃(2011—2020年)》中提出形成“一主，四副”的城市空間結(jié)構(gòu)，其中，“一主”指三環(huán)內(nèi)用地以及渾南新城。筆者主要對沈陽三環(huán)范圍內(nèi)的生活服務(wù)設(shè)施空間格局進行研究。

研究數(shù)據(jù)來自2018年百度地圖沈陽POI數(shù)據(jù)，通過百度地圖API工具進行采集，采集的主要數(shù)據(jù)包括名稱、設(shè)施類別以及經(jīng)緯度等信息。參考相關(guān)研究[7]，挑選與居民生活息息相關(guān)的數(shù)據(jù)種類，經(jīng)過數(shù)據(jù)的篩選、坐標糾偏等處理，最終將已獲取數(shù)據(jù)按不同屬性信息劃分為如表1所示的6類。

表1 各類設(shè)施興趣點分類詳情

2.研究方法

對生活設(shè)施POI數(shù)據(jù)的分布模式、分布密度進行分析，在城市空間形態(tài)研究、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃選址中具有重要的意義[8-10]。本研究通過核密度估算、Getis-Ord Gi*指數(shù)、相關(guān)性分析等方法對沈陽城區(qū)生活設(shè)施POI數(shù)據(jù)進行分析。

(1)核密度法

核密度估算法(Kernel Density)因其能清晰明確地描述某個地理事件的空間分布特征，故被作為點模式分析中常常選取的方法之一，符合城市設(shè)施服務(wù)對周邊位置影響的擴散特點[11-12]。以市民500 m基礎(chǔ)生活圈范圍為標準，設(shè)定像元大小為50 m。通過ArcGIS的核密度分析工具對沈陽中心城區(qū)的購物餐飲、醫(yī)療保健、休閑娛樂、商務(wù)辦公、便民服務(wù)及金融服務(wù)6類服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)進行計算。

(2)Getis-Ord Gi*指數(shù)

Getis-Ord Gi*指數(shù)是描述局部空間自相關(guān)現(xiàn)象的指數(shù)之一，能夠評價POI數(shù)據(jù)在局部空間的聚集程度，根據(jù)局部空間是否存在相關(guān)性，識別數(shù)據(jù)空間聚集的熱點與冷點區(qū)域[13]。將沈陽城區(qū)劃分為500 m×500 m的單元網(wǎng)格，利用ArcGIS的空間連接工具，統(tǒng)計各類設(shè)施POI點的密度，再通過熱點分析(Getis-Ord Gi*)工具進行各網(wǎng)格的Gi*指數(shù)運算。

(3)相關(guān)性分析

通過計算不同類型的公共設(shè)施點之間核密度值的相關(guān)性系數(shù)，對各類設(shè)施在空間分布上的相關(guān)程度進行判斷。相關(guān)系數(shù)(Correlation coefficient)能夠有效反映各變量之間的相關(guān)性，各要素核密度圖層的協(xié)方差和標準差的比值即為相關(guān)系數(shù)，其取值區(qū)間在1～-1。相關(guān)系數(shù)絕對值越大，則相關(guān)性越強。數(shù)值為正時呈正相關(guān)，數(shù)值為負則為負相關(guān)。

二、各類生活服務(wù)設(shè)施空間格局分析

1.生活服務(wù)設(shè)施的空間分布

通過ArcGIS的核密度分析工具對沈陽中心城區(qū)的購物、餐飲、醫(yī)療保健、休閑娛樂、便民服務(wù)及金融服務(wù)6類生活服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)進行計算，各類設(shè)施POI空間分布如圖1所示。

圖1 各類設(shè)施興趣點空間分布核密度圖

購物以及餐飲類設(shè)施的高密度區(qū)域主要集中于沈陽站片區(qū)、沈陽北站-太原街片區(qū)、中街片區(qū)。從整體上看，沈陽三環(huán)范圍內(nèi)的購物及餐飲類設(shè)施分布主要集中于一環(huán)路內(nèi)。便民服務(wù)類設(shè)施的高密度區(qū)域集中在地鐵一號線沿線，呈現(xiàn)出帶狀分布的特點，主要集中于鐵西興順街-興工街、南市場-風雨壇路以及中街片區(qū)。其他的密度中心在昆山路-北行、東北大學、奧體中心、渾南中路等區(qū)域。從整體上看，一環(huán)內(nèi)生活服務(wù)設(shè)施密集程度遠大于二環(huán)、三環(huán)。金融服務(wù)設(shè)施的高密度區(qū)域主要集中在沈陽北站-金融中心區(qū)域，以沈陽北站為中心向外環(huán)狀擴散，另外，以中華路-十一緯路為中線形成一條帶狀高密度區(qū)域。醫(yī)療保健類設(shè)施主要集中于沈陽市內(nèi)的各大醫(yī)院周圍，一環(huán)、二環(huán)內(nèi)分布較為均勻，二環(huán)外分布明顯減少。休閑娛樂類設(shè)施以中街、太原街、三好街3個片區(qū)最為集中，其次為鐵西廣場、長江街、奧體中心片區(qū)。在一環(huán)內(nèi)呈現(xiàn)出多點聚集趨勢，一環(huán)外則相對分散，形成多個中心。

從各類生活服務(wù)設(shè)施在各個行政區(qū)的分布來看(見圖2)，除金融服務(wù)設(shè)施外，鐵西區(qū)各類服務(wù)設(shè)施占比均高于其他行政區(qū)。其次為沈河區(qū)，金融服務(wù)類設(shè)施占比遠高于其他區(qū)域。大東區(qū)、和平區(qū)、皇姑區(qū)及于洪區(qū)則在各類設(shè)施占比上相差不多，只有渾南區(qū)在各類設(shè)施數(shù)量對比中均低于其他區(qū)域。這是由于沈陽市跨河發(fā)展較晚，渾南區(qū)發(fā)展時間較短，仍有大面積待開發(fā)用地存在。

圖2 各類設(shè)施行政區(qū)級分布占比

2.生活服務(wù)設(shè)施分布熱點與相關(guān)性分析

利用Getis-Ord Gi*指數(shù)能夠定量計算POI分布的局部空間自相關(guān)特性，判斷出各類公共設(shè)施空間分布的熱點地區(qū)。其中計算得出的Gi*值即為統(tǒng)計學意義上的z得分，一般選取顯著性檢驗水平為5%，通過得出z得分的絕對值判斷相關(guān)性大小，絕對值越大，則表明二者之間相關(guān)性越大，反之亦然。當z值為正時，二者間存在正相關(guān)；當z值為負時，二者間存在負相關(guān)。通過ArcGIS平臺的熱點分析(Getis-Ord Gi*)工具分別對6類生活服務(wù)設(shè)施點進行分析，得到的熱點區(qū)域如圖3所示。

圖3 各類設(shè)施興趣點分布的熱點區(qū)域

各類設(shè)施興趣點分布的熱點區(qū)域，即可視為各類市民活動最為頻繁的空間，同時也是城市生活的重要節(jié)點。沈陽城區(qū)內(nèi)購物餐飲、便民服務(wù)與休閑娛樂3類設(shè)施熱點區(qū)域分布較為一致，大部分區(qū)域集聚在傳統(tǒng)的城市商圈附近，包括鐵西廣場、太原街、長江街、中街、三好街等區(qū)域，呈現(xiàn)向外輻射的態(tài)勢，由點向面拓展。這表明購物餐飲、便民服務(wù)、休閑娛樂設(shè)施的分布相關(guān)性較強，在城市發(fā)展過程中，3類設(shè)施的功能相互依存。其中，購物餐飲類設(shè)施的分布最為廣泛，形成了連片的熱點區(qū)域帶，其他兩類設(shè)施則尚未形成熱點連片區(qū)，在一環(huán)、二環(huán)區(qū)域以點狀聚集。金融服務(wù)類設(shè)施的熱點區(qū)域則主要集中于沈陽北站片區(qū)和三好街片區(qū)，與其他設(shè)施分布的熱點區(qū)域相比，金融服務(wù)類設(shè)施的熱點區(qū)域覆蓋面積較小，核心也相對單一，而在熱點區(qū)域外部的多數(shù)位置金融服務(wù)設(shè)施的分布較為均勻，未產(chǎn)生大面積集聚。商務(wù)辦公類設(shè)施的熱點區(qū)域分布最為廣泛，在一環(huán)中心區(qū)域呈現(xiàn)十字交叉的空間格局，東西向主要沿地鐵二號線延伸，南北向沿“金廊”商圈擴展，有向渾南延伸的趨勢，能夠覆蓋一環(huán)、二環(huán)內(nèi)大部分區(qū)域以及奧體中心附近。醫(yī)療保健類設(shè)施主要在市內(nèi)的大型綜合醫(yī)院形成集聚，熱點呈現(xiàn)多極分布的空間格局。

通過ArcGIS平臺的波段集統(tǒng)計工具對歸一化的各類設(shè)施核密度圖像進行相關(guān)性分析，得到餐飲購物、休閑娛樂、商務(wù)辦公、醫(yī)療保健、金融服務(wù)、便民服務(wù)各設(shè)施興趣點之間的相關(guān)系數(shù)矩陣：

從各類設(shè)施分布的相關(guān)性矩陣可以看出，沈陽城區(qū)各類公共設(shè)施整體的相關(guān)性水平很高，特別是餐飲購物設(shè)施與便民服務(wù)設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)達到了0.929 30。休閑娛樂設(shè)施與便民服務(wù)設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)為0.871 67，商務(wù)辦公設(shè)施與金融服務(wù)設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)為0.724 07，醫(yī)療保健設(shè)施與便民服務(wù)設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)為0.876 46。由此可見：餐飲、購物、休閑娛樂、便民服務(wù)設(shè)施類偏重于生活服務(wù)的設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)均大于0.8，屬于強相關(guān)；而金融服務(wù)、商業(yè)辦公設(shè)施類偏重于工作生產(chǎn)的服務(wù)設(shè)施之間的相關(guān)系數(shù)則在0.5～0.8，屬于中相關(guān)。這說明城市的各類公共設(shè)施的混合程度整體較高，但各類服務(wù)設(shè)施的功能之間的布局相互影響。一般來說，設(shè)施點密集程度越高，其空間相關(guān)性越強，城市整體的生活便利程度越高。

3.城區(qū)設(shè)施完善度綜合評價

根據(jù)公共服務(wù)設(shè)施對居民生活便利度的重要性排序，以購物餐飲服務(wù)、醫(yī)療保健配備、休閑娛樂設(shè)施、商務(wù)辦公條件、金融服務(wù)設(shè)施、便民服務(wù)設(shè)施的核密度指數(shù)作為城區(qū)公共設(shè)施完善程度的評價指標。根據(jù)已有的相關(guān)文獻確定各因子的權(quán)重[4](見表2)。

表2 各類因子權(quán)重

首先，為消除各個評價因子因POI數(shù)量不同而產(chǎn)生的數(shù)值差異，對各單因子核密度值進行歸一化處理，消除量綱。再通過ArcGIS的重分類功能對各因子的數(shù)值等級進行重新劃分，分為5個等級，最后通過疊加分析工具將各類設(shè)施的歸一化核密度圖層按權(quán)重進行疊加。研究結(jié)果按照自然間斷法劃分為5個等級，得分由低到高依次為不完善、一般完善、完善、很完善及非常完善(見圖4)。

圖4 沈陽三環(huán)內(nèi)生活設(shè)施空間配套完善程度評價

城區(qū)內(nèi)公共設(shè)施特別完善的區(qū)域主要有鐵西廣場區(qū)域、沈陽站-太原街片區(qū)、中街片區(qū)以及三好街區(qū)域，位置集中于一環(huán)、二環(huán)內(nèi)部，呈現(xiàn)出多點聚集向外圈層式輻射的形態(tài)。從城區(qū)結(jié)構(gòu)來看，公共設(shè)施較為完善的區(qū)域東西方向沿地鐵二號線分布，南北方向則順應(yīng)“金廊”走勢由黃河北大街延伸至奧體中心，兩條軸線形成“十字形”公共設(shè)施帶。

整體來看，公共服務(wù)的完善等級由一環(huán)、二環(huán)、三環(huán)依次減弱。一環(huán)內(nèi)集中了多數(shù)公共服務(wù)核心，形成了較大面積的集聚區(qū)域，配套完善程度較高。二環(huán)雖然沒有一環(huán)內(nèi)設(shè)施完善程度高，但整體的水平不低，呈現(xiàn)出多點分布的態(tài)勢。而三環(huán)由于開發(fā)程度與人口聚集程度整體較低，所以并未形成大面積的公共服務(wù)設(shè)施特別完善的區(qū)域，只在奧體中心、渾南中路、長白島、于洪廣場、北陵公園等幾個人口聚集程度相對較高的區(qū)域分布，形成點狀中心區(qū)域。

將三環(huán)內(nèi)各行政區(qū)生活設(shè)施空間配套完善程度進行統(tǒng)計(見圖5)，得到各行政區(qū)設(shè)施完善綜合評分排序依次為鐵西區(qū)、和平區(qū)、沈河區(qū)、皇姑區(qū)、大東區(qū)、于洪區(qū)、渾南區(qū)。從數(shù)值分布上看，鐵西、和平、沈河3區(qū)生活服務(wù)設(shè)施較為完善，而于洪區(qū)與渾南區(qū)則仍有較大的提升空間。

圖5 各行政區(qū)生活空間配套完善程度

三、結(jié) 論

基于沈陽市區(qū)的POI數(shù)據(jù)信息，對城市生活服務(wù)相關(guān)設(shè)施POI數(shù)據(jù)進行梳理和校正。在GIS(Geographic Information System)中對各類生活服務(wù)設(shè)施進行核密度分析，并通過Getis-Ord Gi*指數(shù)法識別市區(qū)內(nèi)各類服務(wù)設(shè)施的熱點聚集地區(qū)。最后對沈陽市區(qū)整體的城市生活服務(wù)設(shè)施分布完善程度進行評價和分析研究，得到如下結(jié)論：

(1)根據(jù)核密度估計法提取的各類生活服務(wù)設(shè)施密度與其所在城市開發(fā)、發(fā)展水平之間表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。城區(qū)間各類服務(wù)設(shè)施的核密度與其距城市中心的距離呈顯著負相關(guān)，即隨著其與城市中心距離的增加而不斷弱化，空間上表現(xiàn)為以中心圈層為核心逐漸向外擴散的形式，與客觀事實相符。

(2)以500 m網(wǎng)格為統(tǒng)計單元，對各類設(shè)施密度進行熱點分析聚類模式計算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱點區(qū)域主要分布在鐵西區(qū)、和平區(qū)與沈河區(qū)。其中，鐵西廣場區(qū)域、太原街、中街和三好街區(qū)域成為生活服務(wù)設(shè)施最為完善的區(qū)域。熱點分析結(jié)果表明，沈陽市由多核心公共服務(wù)中心向公共服務(wù)設(shè)施帶演化的空間格局基本形成。

(3)沈陽中心城區(qū)是城市發(fā)展的核心區(qū)域，也是城市傳統(tǒng)生活服務(wù)功能的聚集區(qū)，在人口分布、交通可達性、人文環(huán)境等方面利于生活服務(wù)設(shè)施的集聚。通過對各類生活服務(wù)設(shè)施核密度的加權(quán)疊加，得到各類生活設(shè)施空間配套完善程度評價，可以看出各類服務(wù)設(shè)施完備程度排序依次為鐵西區(qū)>和平區(qū)>沈河區(qū)>皇姑區(qū)>大東區(qū)>于洪區(qū)>渾南區(qū)。目前，沈陽市的生活服務(wù)設(shè)施依舊集中于老城區(qū)內(nèi)，這里集中了大部分的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)、文化娛樂、醫(yī)療保健等資源，生活便利程度遠高于城市外圍。這也反映出公共服務(wù)設(shè)施分布的不均衡，從各類設(shè)施POI分布的熱點區(qū)域分析中可以看出各類設(shè)施的熱點聚集區(qū)都集中在一環(huán)內(nèi)，次一級的聚集區(qū)圍繞著中心區(qū)向二環(huán)擴散，而外圍城區(qū)則主要依托于地鐵站、車站等大型交通樞紐區(qū)域，聚集規(guī)模偏小，未能形成連片的服務(wù)中心，大量的居住功能組團未能形成日常生活服務(wù)核心，城市居民的生活便利度也相應(yīng)下降。

總體來看，沈陽市各類生活服務(wù)設(shè)施均集中于城市老城區(qū)范圍內(nèi)，由多個不同核心向外輻射；餐飲購物類和休閑娛樂類熱點區(qū)域分布最廣，但城市新區(qū)未能形成密度較高的公共服務(wù)聚集中心。研究區(qū)內(nèi)各類設(shè)施的空間相關(guān)性非常高，相互融合度高，配套情況較為完善。

基于POI數(shù)據(jù)的城市生活服務(wù)配套設(shè)施的分析方法可在一定程度上輔助未來城市發(fā)展規(guī)劃的編制，為城市功能區(qū)劃、公共設(shè)施選址等提供依據(jù)，對提高居民生活品質(zhì)、完善城市服務(wù)功能具有積極的實踐意義。本研究的不足體現(xiàn)在僅以生活服務(wù)設(shè)施興趣點一個截面數(shù)據(jù)分析城市內(nèi)部公共設(shè)施的聚集情況，未能結(jié)合更多、更全面的數(shù)據(jù)，如人口分布、交通條件、設(shè)施規(guī)模大小等信息。在未來的POI數(shù)據(jù)應(yīng)用中，多源數(shù)據(jù)的融合將是研究的重要方向，如何利用 POI數(shù)據(jù)探討城市公共設(shè)施空間集聚模式與時空演變等問題，仍有待進一步進行深入研究。