呂 靜 李魯冰

(吉林建筑大學(xué) 建筑與規(guī)劃學(xué)院,長(zhǎng)春 130118)

0 引言

興趣點(diǎn)(point of interest,英文縮寫POI)是指所有可以被抽象為點(diǎn)的地理對(duì)象,是地理信息系統(tǒng)中用來描述事物或事件地址的術(shù)語(yǔ).隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展,以大數(shù)據(jù)分析為主的城市量化研究逐漸增多,在一系列可獲取性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中,興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)憑借其獨(dú)特的功能標(biāo)記特征,成為研究城市空間功能分布的有利手段.

1 概述

松原市屬吉林省下轄地級(jí)市,經(jīng)濟(jì)總量位居全省第三位,是哈長(zhǎng)城市群與吉林省中部城鎮(zhèn)群的次中心城市.本文選取松原市作為研究對(duì)象,并確定以《松原市城市總體規(guī)劃(2011-2030)》[1]中劃定的松原市中心城區(qū)為研究范圍(見圖1).截止到2015年底,中心城區(qū)約1 250km2,人口約56.9萬(wàn)[2].

圖1 興趣點(diǎn)空間分布Fig.1 Spatial distribution of POI

目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的研究主要集中在對(duì)城市功能的識(shí)別方面,并與公交刷卡信息等數(shù)據(jù)相結(jié)合,研究人們的出行軌跡及特征.例如,池嬌等人利用興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)識(shí)別城市的功能分區(qū),并劃分單一功能區(qū)和混合功能區(qū)[3];韓昊英等人利用興趣點(diǎn)對(duì)北京市功能區(qū)進(jìn)行識(shí)別,并依據(jù)公交刷卡信息判斷人們出行的行為特征[4]等.

本文采用的興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取自2016年高德地圖,共計(jì)25 877個(gè)有效點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)包含地址字段、用地類型等信息,通過地址字段進(jìn)行數(shù)據(jù)的空間落位使其能在GIS平臺(tái)下進(jìn)行空間分析,通過用地類型的人工校準(zhǔn)使其與《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》[5]相一致,從而進(jìn)行功能區(qū)識(shí)別分析,使其與城市總體規(guī)劃具有可比性.路網(wǎng)數(shù)據(jù)是在現(xiàn)行谷歌地圖基礎(chǔ)上,人工繪制后通過Depth Map建立空間句法線段模型,進(jìn)而生成的拓?fù)鋽?shù)據(jù).為確保研究的準(zhǔn)確性,數(shù)據(jù)獲取區(qū)域大于中心城區(qū)實(shí)際范圍.

2 技術(shù)路線

本文通過對(duì)興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)密度分析和路網(wǎng)數(shù)據(jù)的線段模型分析,發(fā)現(xiàn)松原市中心城區(qū)的空間形態(tài)特征,并利用網(wǎng)格分析將兩者建立空間聯(lián)系,通過興趣點(diǎn)的功能識(shí)別,得到城市功能分區(qū),進(jìn)而與城市總體規(guī)劃進(jìn)行驗(yàn)證分析,依據(jù)得出的松原市中心城區(qū)空間形態(tài)和功能的特征及問題,提出城市發(fā)展的相關(guān)建議(見圖2).

圖2 技術(shù)路線Fig.2 Technical route

3 相關(guān)分析

3.1 興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)分析

興趣點(diǎn)(POI)可以反映餐廳、學(xué)校、超市、銀行等與人們生活密切相關(guān)的城市功能實(shí)體,故本研究借助GIS中的點(diǎn)密度分析,獲得興趣點(diǎn)的空間分布密度,并以此分析松原市中心城區(qū)空間分布情況.

3.1.1 興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

由于興趣點(diǎn)原始數(shù)據(jù)在功能分類上存在交叉重疊的現(xiàn)象,而且與規(guī)劃中的分類標(biāo)準(zhǔn)不相一致,因此,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類整理,并參考《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版),將興趣點(diǎn)劃分為公共管理與公共服務(wù)用地(A) 、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地(B)、綠地與廣場(chǎng)用地(G)、工業(yè)用地(M)、居住用地(R)、道路與交通設(shè)施用地(S)和物流倉(cāng)儲(chǔ)用地(W)等7個(gè)大類以及21個(gè)中類(見圖3).

在此基礎(chǔ)上，對(duì)重新分類后的興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理分析(見圖4).結(jié)果表明,商業(yè)設(shè)施用地的數(shù)量明顯居多,其次是其他服務(wù)設(shè)施用地、娛樂設(shè)施用地、二類居住用地等.這說明這些用地占比較大、功能可識(shí)別性較強(qiáng).

圖3 興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)功能分類Fig.3 Functional classification of POI data

圖4 不同類型的興趣點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)Fig.4 Statistical graphs of different classes of POI

3.1.2 興趣點(diǎn)的空間分布特征分析

通過GIS點(diǎn)密度分析工具,計(jì)算單位輸出柵格像元周圍的點(diǎn)要素的密度,進(jìn)行可視化表達(dá),得到興趣點(diǎn)的分布密度,并基于人們步行、乘車出行的距離范圍遠(yuǎn)近,劃分為500m,1 000m,2 000m 3個(gè)半徑尺度, 進(jìn)而得出不同半徑下的興趣點(diǎn)分布密度(見圖5).

圖5 不同半徑下的興趣點(diǎn)密度分析Fig.5 Density analysis of POI under different radii

由圖5觀察到:r=500m半徑下,興趣點(diǎn)密度呈現(xiàn)兩個(gè)核心、多個(gè)組團(tuán)的形態(tài)特征.主要核心點(diǎn)顯現(xiàn)在江南松原火車站、江南步行街一帶,次級(jí)核心顯現(xiàn)在江北步行街附近,同時(shí)金鉆百貨、歐亞購(gòu)物中心等均顯現(xiàn)出密集狀;r=1 000m半徑下,興趣點(diǎn)分布密度的圈層結(jié)構(gòu)開始顯現(xiàn),主次核心加強(qiáng),金鉆百貨的密集度仍然較強(qiáng),但歐亞購(gòu)物中心的密集度明顯降低;r=2 000m半徑下,松原市雙核心的空間形態(tài)完全展現(xiàn)出來,并呈現(xiàn)出明顯的圈層結(jié)構(gòu).

3.2 路網(wǎng)數(shù)據(jù)分析

空間句法理論由比爾·希利爾(Bill Hillier)創(chuàng)立,是基于城市街道的拓?fù)潢P(guān)系,揭示城市空間形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的一種社會(huì)邏輯[6].本文將松原市現(xiàn)狀路網(wǎng)導(dǎo)入Depth Map軟件,通過構(gòu)建路網(wǎng)線段模型,并進(jìn)行整合度計(jì)算分析比較,研究城市空間形態(tài)特征.

3.2.1 集成度計(jì)算分析

集成度表示系統(tǒng)中某一空間與其他空間集聚或離散的程度,集成度越高,則集聚度越高[7].本文借助Depth Map軟件,分別對(duì)6種半徑下的局部集成度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算分析(見圖6).

圖6 不同半徑下集成度分析Fig.6 Analysis on integration under different radii

從整體上看, 松原市中心城區(qū)的整體集聚度并不高,相比較而言,江南地區(qū)的集聚度高于江北地區(qū).從局部上看:r=500m半徑下,江北地區(qū)的集聚度主要反映在建設(shè)街新城東路與文化路一段,并在松原寧江客運(yùn)站附近形成小型的集聚中心,而江南地區(qū)則在松原站前烏蘭大街形成主要的集聚中心,集聚度不是最高,但覆蓋區(qū)域較大,成片區(qū)式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展,并在青年大街西側(cè)沿江西路一帶形成集聚的發(fā)展態(tài)勢(shì);r=1 000m半徑下,雙核心特征開始顯現(xiàn),江南和江北地區(qū)均呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化的形態(tài)特征,并在江南地區(qū)烏蘭大街與郭爾羅斯大路交匯處形成較高的集聚度;r=2 000m半徑下,江南地區(qū)的集聚度開始增高,而江北地區(qū)的集聚度則明顯降低;r=3 000m半徑下,形成單核心形態(tài)特征,江南地區(qū)的集聚度突顯出來,而江北地區(qū)集聚度下降到最低;r=5 000m半徑下, 江南地區(qū)的集聚度逐漸增高,并向江邊擴(kuò)展;r=10 000m半徑下, 江南地區(qū)的集聚度進(jìn)一步擴(kuò)展到江北地區(qū), 此時(shí)集聚度最高的是烏蘭大街、中山大街,體現(xiàn)其作為兩岸交通聯(lián)系的重要連接樞紐.

綜上,松原市中心城區(qū)的雙核心結(jié)構(gòu)隨著尺度的擴(kuò)大,逐漸演變成單核心結(jié)構(gòu),圈層式城市形態(tài)顯著.江南地區(qū)的發(fā)展由松原站向北逐漸擴(kuò)展到江邊甚至延伸到江北地區(qū), 而向南則無明顯變化.江北地區(qū)的集聚度隨著半徑的擴(kuò)大而逐漸降低,并由老城區(qū)向東轉(zhuǎn)移至中山大街.由此看出,空間句法線段模型集成度分析與興趣點(diǎn)空間分布特征分析的結(jié)果具有一致性.

3.2.2 句法修正分析

為將空間句法生成的路網(wǎng)矢量圖與GIS生成的興趣點(diǎn)密度柵格圖進(jìn)行比較,需要利用網(wǎng)格分析,將中心城區(qū)劃分為邊長(zhǎng)1 000m的1 023個(gè)網(wǎng)格,分別計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)路網(wǎng)線段模型集成度平均值和每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)落入的興趣點(diǎn)數(shù)量,從而建立關(guān)聯(lián)性分析的基礎(chǔ),形成句法修正分析(見圖7).從句法修正分析來看,松原市中心城區(qū)的空間形態(tài)由雙核心向單核心轉(zhuǎn)變以及圈層式擴(kuò)展的特征更加明顯.

圖7 不同半徑下句法修正分析Fig.7 Syntactic modification analysis under different radii

3.2.3 關(guān)聯(lián)性分析

關(guān)聯(lián)性分析表明,不同半徑下的空間集成度與興趣點(diǎn)數(shù)量存在線性關(guān)聯(lián)(見圖8).r=1 000m,2 000m,3 000m半徑下,關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.86,0.84和0.81,關(guān)聯(lián)程度最高;r=500m,5 000m半徑下,關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.77,0.73,關(guān)聯(lián)程度較高,在r=10 000m半徑下,關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.58,關(guān)聯(lián)程度一般.

圖8 不同半徑下集成度與興趣點(diǎn)數(shù)量關(guān)聯(lián)性分析Fig.8 Analysis on the correlation between the integration and the number of POI under different radii

3.3 功能區(qū)識(shí)別分析

借助GIS空間分析手段,將興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)與網(wǎng)格分析建立空間連接,計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)落入的不同功能類型的興趣點(diǎn)數(shù)量占比,如果某一功能類型的興趣點(diǎn)數(shù)量超過該網(wǎng)格內(nèi)興趣點(diǎn)總數(shù)的50%,則該種功能類型將識(shí)別為該網(wǎng)格的功能類型.運(yùn)用這種方法,得出松原市中心城區(qū)功能區(qū)識(shí)別圖(見圖9).

圖9 功能區(qū)識(shí)別Fig.9 Functional district recognition

分析中采用兩種不同精度的分類標(biāo)準(zhǔn),一種精確到功能分類的7個(gè)大類,另一種精確到功能分類的21個(gè)中類.如果功能識(shí)別精確到大類,則被識(shí)別最多的是商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地(B),而部分公共管理與公共服務(wù)用地(A)被識(shí)別出,綠地與廣場(chǎng)用地(G)和居住用地(R)的識(shí)別性較低,工業(yè)用地(M)和物流倉(cāng)儲(chǔ)用地(W)以及道路與交通設(shè)施用地(S)則幾乎識(shí)別不出,這與用地性質(zhì)本身的可識(shí)別性相關(guān),也于公眾的認(rèn)知程度相關(guān).在精確到中類的功能識(shí)別圖中,雖然可識(shí)別出的區(qū)域較少,但是卻更加準(zhǔn)確,其中商業(yè)設(shè)施用地(B1)的形態(tài)特征與興趣點(diǎn)密度和路網(wǎng)句法分析的結(jié)果相一致.

4 結(jié)果驗(yàn)證

為校核興趣點(diǎn)功能識(shí)別的準(zhǔn)確性,將功能識(shí)別結(jié)果與松原市城市總體規(guī)劃進(jìn)行驗(yàn)證分析.

(1) 商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地識(shí)別. 功能區(qū)識(shí)別中,對(duì)商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地的識(shí)別較為準(zhǔn)確,不僅將江南地區(qū)松原站前步行街、金鉆商圈、歐亞購(gòu)物中心顯現(xiàn)出來,還將沿康寧街、郭爾羅斯大路成軸線發(fā)展的城市空間發(fā)展軸線呈現(xiàn)出來.江北地區(qū)步行街商圈的識(shí)別性較強(qiáng).

(2) 居住用地識(shí)別. 對(duì)居住用地的識(shí)別主要集中在沿江一帶,如濱江嘉園、寧江灣等.再如地鉆小區(qū).由于處在油田工作區(qū),相對(duì)獨(dú)立,所以被識(shí)別出.居住用地的識(shí)別主要受地理位置和居住環(huán)境的影響,居住用地品質(zhì)高的則識(shí)別性較強(qiáng).

(3) 綠地與廣場(chǎng)用地. 對(duì)綠地及廣場(chǎng)用地的識(shí)別均集中在沿江兩側(cè),被識(shí)別出的有扶余公園、松花江森林公園等,而像鏡湖公園、中山公園等位于城市中心地段的綠地并沒有被識(shí)別出.

(4) 工業(yè)及物流倉(cāng)儲(chǔ)用地. 相較于其他功能類型而言,工業(yè)和物流倉(cāng)儲(chǔ)等用地類型由于本身的可識(shí)別性不強(qiáng),又遠(yuǎn)離城市中人流較多的區(qū)域,因此,通過興趣點(diǎn)識(shí)別功能比較困難.在松原市的功能識(shí)別中,僅識(shí)別出松原石化等大型工業(yè)片區(qū).

5 結(jié)論

5.1 主要結(jié)論

在量化分析結(jié)果基礎(chǔ)上,對(duì)1 023個(gè)網(wǎng)格的用地識(shí)別分析中可知,有用地功能的有效網(wǎng)格為293個(gè),其中對(duì)功能區(qū)大類的識(shí)別數(shù)為248個(gè),識(shí)別率為84.6%,對(duì)功能區(qū)中類的識(shí)別數(shù)為147個(gè),識(shí)別率為50.2%.從總體上看:

(1) 通過興趣點(diǎn)識(shí)別功能區(qū)的方法是可行的,且識(shí)別的精度越高,識(shí)別率會(huì)有所降低,但是準(zhǔn)確性會(huì)提高.

(2) 對(duì)不同的用地性質(zhì)具有不同程度的識(shí)別率,其中商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地的識(shí)別率最高,準(zhǔn)確性也最強(qiáng),其次是居住用地、綠地與廣場(chǎng)用地,而對(duì)工業(yè)及物流倉(cāng)儲(chǔ)用地的識(shí)別率非常低.

(3) 部分沒有被識(shí)別的地區(qū)是因?yàn)槠溆玫鼗旌隙容^高,無法滿足某一種功能的興趣點(diǎn)數(shù)量占比超過50%的要求.

(4) 可以通過功能區(qū)識(shí)別,反映城市空間形態(tài)和用地功能的特征及問題.

在空間形態(tài)上,松原市中心城區(qū)由于江南和江北各中心的發(fā)展不足,使得整體上呈現(xiàn)出由“雙中心”向“單中心”轉(zhuǎn)變的圈層式發(fā)展的空間形態(tài)特征,并形成以松花江為發(fā)展軸線,江南和江北為發(fā)展兩翼的空間結(jié)構(gòu),但由于歷史原因和松花江的阻隔,使得江南和江北兩個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)出一種不平衡的發(fā)展?fàn)顟B(tài),并且空間結(jié)構(gòu)松散[8].在大尺度上,江南地區(qū)具有絕對(duì)的中心性,但是在小尺度上,多中心的形態(tài)并沒有完全形成.

在用地功能上,商業(yè)設(shè)施相對(duì)完善,但是缺少城市公共中心,濱江區(qū)的開發(fā)建設(shè)過于依賴居住功能,使得公共服務(wù)中心以及濱江綠道的建設(shè)受到很大程度的影響.綠地及廣場(chǎng)的分布較少且不均勻,人均綠地較低.工業(yè)用地出現(xiàn)與商業(yè)、居住等用地混合的現(xiàn)象.

5.2 發(fā)展策略

本研究對(duì)松原市中心城區(qū)進(jìn)行一系列量化分析,從研究結(jié)果來看,松原市的城市空間形態(tài)和功能均存在單一、不平衡的問題,不能滿足松原市作為次級(jí)中心城市的發(fā)展需求,因此,在此提出具有針對(duì)性的發(fā)展策略.

(1) 空間形態(tài)轉(zhuǎn)變. 城市未來發(fā)展應(yīng)由封閉式的單核心向開敞式的多核心轉(zhuǎn)化,逐步形成雙中心為主的多中心組團(tuán)式帶形發(fā)展的空間發(fā)展格局.強(qiáng)化江南和江北的區(qū)域中心性,形成商業(yè)、居住、公共服務(wù)等不同功能的多中心組團(tuán)結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)沿江軸線的帶形擴(kuò)展.

(2) 功能布局調(diào)整. 整體上利用江南與江北的老城區(qū)和濱江區(qū)的優(yōu)勢(shì)條件,打造城市公共中心,形成兩岸連接的功能聯(lián)系,通過功能布局,加強(qiáng)融合感.

① 對(duì)于商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)金鉆商圈、歐亞購(gòu)物中心等新商圈的培育,同時(shí)增強(qiáng)江北地區(qū)步行街商圈的吸引力,使其成為帶動(dòng)江北地區(qū)發(fā)展的核心力量.

② 對(duì)于居住用地,著重改善老城區(qū)的居住環(huán)境,提高生活設(shè)施配套建設(shè),特別是江北地區(qū),應(yīng)提高居住用地品質(zhì),減少濱江區(qū)房地產(chǎn)開發(fā),將優(yōu)質(zhì)的濱江環(huán)境作為公共服務(wù)的共享場(chǎng)所.

③ 對(duì)于綠地與廣場(chǎng)用地,需提升現(xiàn)有綠地和廣場(chǎng)的公共服務(wù)功能,以吸引居民,提升利用率和可識(shí)別性,建設(shè)街頭綠地,形成多點(diǎn)式的居民活動(dòng)場(chǎng)所.

④ 對(duì)于工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地,應(yīng)逐步向外轉(zhuǎn)移,并集中成片發(fā)展.

(3) 發(fā)展差異改善. 著重加強(qiáng)江北地區(qū)的發(fā)展建設(shè),提高江北地區(qū)的中心性地位;通過加強(qiáng)內(nèi)部聯(lián)系,縮小江南與江北地區(qū)的發(fā)展差異,實(shí)現(xiàn)兩岸聯(lián)動(dòng)、平衡發(fā)展.

參 考 文 獻(xiàn)

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