李席鋒 林曉玲 張帥娟 古曉蓓

摘 ?要 ?城市公共服務設施是影響居民生活質量的重要因素之一。利用GIS空間分析方法（如圈層分析、核密度估計、多距離空間聚類分析等）分析城市公共服務設施的空間分布格局特征，對區(qū)域公共服務設施的布局和服務區(qū)位選擇有著重要作用。研究通過收集地理國情監(jiān)測、基礎測繪、地名普查和土地利用總體規(guī)劃等相關數(shù)據(jù)和資料，對岳陽市中心城區(qū)2011-2018年城市公共服務設施變化和2018年城市公共服務設施空間分布格局進行研究。結果表明：從空間分布和數(shù)量變化來看，岳陽市中心城區(qū)城市公共服務設施與房屋建筑的空間分布具有較高相關性，設施數(shù)量總體上由中心向外圍呈圈層式發(fā)展遞減趨勢，其他公共服務設施數(shù)量變化較大;從空間聚集情況來看，各類公共服務設施密度呈中心區(qū)域集聚，高密度區(qū)沿道路組團式分布的空間特征，聚集尺度和聚集強度差異明顯，學校聚集尺度最大，但強度相對較小，其他公共服務設施聚集強度最大。研究成果可為區(qū)域城市規(guī)劃提供參考依據(jù)。

關鍵詞 ?岳陽市;城市公共服務設施;圈層分析;核密度估計;多距離空間聚類分析

中圖分類號：F299.24 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： Urban public service facility is one of the important influencing factors of residents' life quality.Analyzing the spatial distribution characteristics of public service facilities by using GIS spatial analysis methods， such ascircle distance analysis， kernel density estimation， multi-distance spatial cluster analysis，plays an important role in public service facilities arrangement and location selection. Data collected on geographical information monitoring，basic survey-mapping， toponymic census， land use planningwere used to analyze the variation of public service facilitiesfrom 2011 to 2018 and the spatial distribution characteristics of public service facilitiesin 2018 in YueYang. The results showed：the spatial distribution of public service facilitieswas highly correlated with buildings， and the number of other types of public service facilitiesincreased larger than schools and hospitals; public service facilities concentrated in central districts and distributed mainly along roads; different types of public service facilities clustered at different scales with different degrees， schools clustered at a larger scale with a lower degree，while other types of public service facilities clustered with a higher degree. The results can provide a reference on urbanplanning in Yueyang.

Keywords： Yueyang; public service facilities; circle distance analysis; kernel density estimation; multi-distance spatial cluster analysis

1 ?引言

城市是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和人口聚集的地區(qū)，城市公共服務設施是服務于大眾的教育、醫(yī)療、文體等城市社會性基礎設施，是城市運行的重要支撐。城市公共服務設施的數(shù)量、規(guī)模和布局，對居民生活質量有著重要影響[1-2]。隨著經(jīng)濟和社會的迅速發(fā)展，城市人口和用地規(guī)模不斷擴大，城市公共服務設施的規(guī)劃和建設也需要進一步完善和提升。同時，城市公共服務設施用地作為城市功能用地的重要組成部分，與城市的空間擴展有著突出的反饋關系，公共服務設施的時空分布特征和變化情況也是城市地理、城市規(guī)劃等學科始終關注的重要研究領域[3]。對城市公共服務設施配置進行研究，不僅是實踐公共服務設施均等化的需要，也是促進城市人居環(huán)境建設、提升國家新型城鎮(zhèn)化質量和改善城市居民生活質量的內在要求[4]。

城市公共服務設施涵蓋面極其廣泛，包括為公民提供公共服務產(chǎn)品的教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通、體育等多種公共性、服務性設施。國外對城市公共服務設施的研究多關注政治體制和社會公平[5-7]。國內對城市公共服務設施的分布研究多圍繞醫(yī)療、教育、文化等方面開展，如翟秀娟等利用興趣點數(shù)據(jù)對淄博市中心城區(qū)文化設施的數(shù)量、類型和空間分布特征進行了研究[2]，劉倩綜合運用多種空間分析方法，分析了長春市醫(yī)療設施的空間格局及演化特征[8]，楊雅鈞等結合路網(wǎng)數(shù)據(jù)，對福州市醫(yī)療設施的空間分布和可達性情況進行了分析[9]。

岳陽市是湖南省融入長江經(jīng)濟帶的“橋頭堡”，中心城區(qū)人口密度大[10]，近年來，隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，城市公共設施不斷得到完善和提高，但也還存在著一些不足，如數(shù)量相對較少，整體發(fā)展不均衡等[11]。本研究綜合選擇與居民生活密切相關的教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通和體育等基本公共服務設施，分析岳陽市中心城區(qū)范圍內主要城市公共服務設施的空間分布形態(tài)、集聚特性，為城市公共服務設施合理配置與優(yōu)化提供參考依據(jù)。

2 ?數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)概況

岳陽古稱巴陵，又名岳州，是湖南省地級市，現(xiàn)轄岳陽樓區(qū)、云溪區(qū)、君山區(qū)三區(qū)，岳陽縣、華容縣、湘陰縣、平江縣四縣，代管汨羅市和臨湘市二市。岳陽東西橫跨177.84km2，南北縱長157.87km，總面積1.49萬km2。2017年末，全市總人口為573.33萬人。本研究以岳陽市中心城區(qū)規(guī)劃控制范圍為研究區(qū)（圖1），總面積為393.62 km2。研究區(qū)以洞庭湖、長江為界，包括東部岳陽樓區(qū)-云溪區(qū)和西部君山區(qū)兩部分，是全市政治、經(jīng)濟、文化中心。

2.2 數(shù)據(jù)來源

對《岳陽市土地利用總體規(guī)劃》（2006-2020年）（2016年修訂版）的岳陽市中心城區(qū)土地利用規(guī)劃圖進行校正、矢量化，獲得岳陽市中心城區(qū)規(guī)劃控制范圍矢量數(shù)據(jù)。從1：2000基礎地理信息數(shù)據(jù)、地理國情普查和基礎性地理國情監(jiān)測等項目的影像數(shù)據(jù)成果收集2011、2015、2018年高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。以2018年基礎性地理國情監(jiān)測地理要素成果數(shù)據(jù)為基礎，參考天地圖·湖南、第二次地名普查成果數(shù)據(jù)、高分辨率遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)及各類電子地圖數(shù)據(jù)，提取各年度公共服務設施矢量點數(shù)據(jù)（表1）。從1：2000、1：10000數(shù)字線劃圖中收集居民地數(shù)據(jù)，從基礎性地理國情監(jiān)測地表要素數(shù)據(jù)成果中收集國道、省道、縣道和城市主干道等主要道路數(shù)據(jù)。

2.3 研究方法

（1）圈層分析法

公共服務設施空間布局的圈層分化特征突出，圈層分析有助于揭示城市公共服務設施的圈層布局分異特征[12]。以岳陽市政府駐地為中心，3 km為遞增半徑進行圈層分析，統(tǒng)計每個圈層內公共服務設施和房屋建筑用地分布情況。

（2）核密度估計法（Kernel Density Estimation，KDE）

KDE是一種非參數(shù)估計方法，常用的點密度計算方法之一，廣泛應用于點數(shù)據(jù)空間分析研究中。KDE區(qū)別于其他常用的點密度計算方法，如樣方密度法、基于V圖的密度法等，充分考慮了設施點對其周圍位置服務影響的距離衰減作用，更適合對城市服務設施影響等連續(xù)性地理現(xiàn)象的密度估計[13]。

（3） 多距離空間聚類分析（Ripleys K函數(shù)）

Ripleys K函數(shù)也是常用的點格局分析方法，是用來分析一定尺度范圍內空間點過程數(shù)據(jù)的工具，可分析在不同空間尺度上，點數(shù)據(jù)分布所表現(xiàn)出來的特定模式[14]。計算公式如下：

式中：K（d）為距離d下的K函數(shù)值，n為點數(shù)量，wij （d）為距離d范圍內點i與點j之間的距離;A為研究區(qū)面積。L（d）用于檢驗在d距離范圍內點的空間分布格局，L（d）>0時為聚集分布，L（d）<0時為離散分布，L（d）=0時為隨機分布。

3 ? 結果分析

3.1 空間分布格局

2018年岳陽市中心城區(qū)學校共208所，醫(yī)院133所，其他公共服務設施323處，相比2015年分別增加了4所，3所和16處，相比2011年分別增加了11所，8所和74處，公共服務設施數(shù)量明顯增加，其中其他公共服務設施數(shù)量增加尤為明顯。在中心城區(qū)范圍內，岳陽樓區(qū)、云溪區(qū)和君山區(qū)房屋建筑區(qū)面積分別占房屋建筑區(qū)總面積的75.84%、17.10%和7.06%，三區(qū)的公共服務設施數(shù)量占比分別為86.30%、9.34%和4.37%。由此可見，岳陽市中心城區(qū)公共服務設施分布與房屋建筑區(qū)分布顯著相關，岳陽樓區(qū)公共服務設施服務水平要相對較高。

從公共服務設施空間分布來看，各圈層公共服務設施分布差異顯著，第1、2圈層公共服務設施分布最為集中;從公共服務設施類型變化來看，其他公共服務設施點位數(shù)量增長最大，2011-2018年僅第二圈層就增加了37處（圖2）。從各圈層公共服務設施數(shù)量和房屋建筑面積占比（圖3）來看，第1、2圈層公共服務設施占比最大，分別約為35.7%和37.4%;第2圈層房屋建筑區(qū)面積占比最大，約為31.1%;第4圈層范圍內（小于12 km半徑）包含了76.0%的房屋建筑區(qū)和86.5%的公共服務設施。由于岳陽市中心城區(qū)分布的特殊性，存在相對離散的君山區(qū)和云溪區(qū)兩個城市副中心，醫(yī)院和其他公共服務設施數(shù)量在第6、7圈層也相對較多。總體而言，公共服務設施集中分布于房屋建筑和人口相對密集的城市中心區(qū)域，并隨著與中心區(qū)域距離的增加而減少。

3.2 空間聚集特征

利用ArcGIS 10.1軟件空間統(tǒng)計分析模塊中的密度分析和聚類分析分別對城市公共服務設施進行核密度分析和Ripleys K函數(shù)分析，采用蒙特卡羅法來檢驗函數(shù)結果的顯著性，置信區(qū)間設置為99%[14]。

從核密度分析結果（圖4-圖6）來看，不同類型公共服務設施的空間聚集特征相似性與差異性共存。岳陽市中心城區(qū)各類公共服務設施密度呈中心區(qū)域集聚，高密度區(qū)沿道路分布的空間特征。南至求索路，北至楓橋湖路，西至洞庭大道、學院路，東至洞庭湖，包含岳陽市政府所在的中心區(qū)域是各類公共服務設施密度最大的區(qū)域。各類公共服務設施密度從城市中心區(qū)域向外沿道路呈組團式下降趨勢。其他類型公共服務設施聚集特征最為顯著，中心區(qū)域最大密度高至19處/km2， 而學校和醫(yī)院的最大密度分別為7.8所/km2和6.4所/km2。分區(qū)而言，城市公共服務設施在各轄區(qū)間呈不均衡分布，岳陽樓區(qū)范圍內各類公共服務設施密度相對較高，君山區(qū)和云溪區(qū)范圍內密度較低。

由Ripleys K函數(shù)分析結果（圖7-圖9）可見，各類公共服務設施L（d）曲線均整體大于上包跡線，由此可判斷各類公共服務設施呈聚集分布特征。從聚集的空間尺度來看，依次為學校（5243.06 m）>其他公共服務設施（4672.25 m）>醫(yī)院（4316.88 m），集聚規(guī)模差異較為明顯，學校最大，醫(yī)院最小;從相應的L（d）峰值來看，依次為其他公共服務設施（9376.21）>醫(yī)院（9051.03）>學校（8727.38），學校的聚集強度最小，其他公共服務設施的聚集強度最大。

綜合核密度分析和Ripleys K函數(shù)分析結果來看，無論是從集聚的整體水平，還是從集聚的規(guī)模和強度來看，不同類型城市公共服務設施呈現(xiàn)明顯差異。其他城市公共服務設施包含除醫(yī)院、學校外的多種交通、體育、文化和娛樂設施，點位數(shù)量多，核密度分析結果要遠高于學校和醫(yī)院;同時，其他城市公共服務設施包含的一些體育、文化、娛樂設施（如體育館、博物館、圖書館等）多集中分布在交通便利、人口密集的城市中心區(qū)域，聚集規(guī)模會相對較小，但聚集強度高。學校和醫(yī)院（尤其是學校）作為與居民生活息息相關的基礎公共服務設施，空間覆蓋面相比其他城市公共服務設施更為廣泛，分布也要相對均衡，聚集強度比其他城市公共服務設施要小。公共服務設施的空間分布差異固然與其自身屬性特征密切相關，另一方面也反映了地區(qū)間公共服務設施發(fā)展的不均衡性。

4 ?結論與討論

城市公共服務設施與居民生活密切相關，通過對其空間格局進行分析研究，有助于指導城市規(guī)劃，提高公共設施服務水平及城市居民生活品質。本研究利用GIS的空間統(tǒng)計分析工具對岳陽市中心城區(qū)城市公共服務設施的空間分布和聚集特征進行了系統(tǒng)的分析，得出如下結論：（1）岳陽市中心城區(qū)城市公共服務設施數(shù)量由中心區(qū)域向外圍呈圈層式遞減趨勢，與房屋建筑區(qū)的空間分布呈現(xiàn)一致性;（2）各類城市公共服務設施密度呈現(xiàn)高密度區(qū)從中心區(qū)域沿道路組團式分布的空間特征，云溪區(qū)和君山區(qū)城市公共服務設施密度相對較低;（3）各類城市公共服務設施聚集尺度和聚集強度差異明顯，學校聚集尺度最大，但強度相對較小，其他公共服務設施聚集強度最大。研究結果可為岳陽市公共服務設施用地布局規(guī)劃提供參考，也可為其他地區(qū)的相關研究提供借鑒。

盡管本研究對岳陽市中心城區(qū)城市公共服務設施的空間分布格局研究取得了一些有意義的結論，但也存在一些不足，今后可從以下方面進行更深入地研究：（1）本研究僅從教育、醫(yī)療、文化、體育、交通、娛樂等方面收集了部分城市公共服務設施，由于數(shù)據(jù)的限制，不能全面地反映城市公共服務設施的整體空間格局，后續(xù)研究可考慮增加公共服務設施種類，如公交站點等。（2）研究僅對房屋建筑、道路與城市公共服務設施的分布情況進行了分析，而城市公共服務設施的空間分布是受到多種因素影響的，如人口密度、政府決策等，未來對城市公共服務設施空間分布影響機制的研究有待深化。

參考文獻/References

[1] 謝婷，王麗丹，馬奕昊.沈陽市公共文化設施數(shù)量與分布特征研究[J].價值工程，2016 （16）：45-47.

[2] 翟秀娟，孫希華，孫宗耀.基于POI數(shù)據(jù)的淄博市中心城區(qū)公共文化設施數(shù)量與空間分布格局研究[J].山東師范大學學報（自然科學版），2017（02）：73-79.

[3] 張婧，李誠固，周國磊，等. 長春市公共服務設施用地演變格局與機制[J].地理學報，2015 （12）：1939-1952.

[4] 湛東升，張文忠，諶麗，等.城市公共服務設施配置研究進展及趨向[J].地理科學進展，2019 （04）：506-519.

[5] HeynenN，Perkins H A，Roy P.The Political Ecology of Uneven Urban Green Space： The Impact of Political Economy on Race and Ethnicity in Producing Environmental Inequality in Milwaukee[J].Urban Affairs Review，2006（1）：3-25.

[6] Jenna Panter，AndyJoens，MelvynHillsdon.Equity of access to physical activity facilities in an English city[J].PreventiveMedicine，2007（4）：303-307.

[7] Kontodimopoulos N，PNanos，DNiakas.Balancing efficiency of health services and equity of access in remote areas in Greece[J].Health Policy，2005 （1）：49-57.

[8] 劉倩.長春市醫(yī)療設施空間格局及優(yōu)化研究[D].東北師范大學，2018.

[9] 楊雅鈞，許燕婷，陳蘭，等.基于GIS的福州市就醫(yī)資源空間分布及其可達性度量[J].亞熱帶資源與環(huán)境學報，2018（03）：88-94.

[10] 鄧新忠，蔡佐茜.湖南“3+5”城市群城市綜合承載力區(qū)域差異研究[J].國土資源導刊，2015（01）：50-54.

[11] 黃媛，邱燦紅，蔡哲.小議岳陽市生態(tài)宜居城市公共文化設施規(guī)劃設計策略[J].中外建筑，2012（12）：76-78.

[12] 高軍波，付景保，葉昌東.廣州城市公共服務設施的空間特征及其成因分析[J].地域研究與開發(fā)，2012（06）：70-75.

[13] 禹文豪，艾廷華.核密度估計法支持下的網(wǎng)絡空間POI點可視化與分析[J].測繪學報，2015 （01）：82-90.

[14] 王士君，浩飛龍，姜麗麗.長春市大型商業(yè)網(wǎng)點的區(qū)位特征及其影響因素[J].地理學報，2015 （06）：893-905.