王 淼 ,吳松濤

(哈爾濱工業(yè)大學 建筑學院 寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150001)

隨著我國市場經(jīng)濟的推進，社區(qū)逐漸成為政府基層治理重要單元，主要承擔城市民生服務供給職能[1].自“十二五”規(guī)劃提出“推進基本公共服務均等化”的目標后，民生服務的構(gòu)建模式、供給標準及布局方式都很大程度地影響著住區(qū)居民的民生服務水平[2].

2018年住建部出臺《城市居住區(qū)規(guī)劃設計標準(GB50180-2018)》，提出了5、10、15 min生活圈的新的居住區(qū)分級方式，同時針對民生需求增加了“社區(qū)服務設施、便民服務設施、停車與住宅套數(shù)比例、與城市設計相結(jié)合”等內(nèi)容[3].國內(nèi)學者認為“生活圈尺度”作為新的民生服務設施配置單元能夠更好地與居民實際生活空間單元相匹配，反映社區(qū)空間資源配置、民生設施供給與居民需求的動態(tài)關(guān)系，并與上級結(jié)合成為民生資源均衡分配、空間公平的重要工具[4-5].孫德芳等提出民生服務布局應該從民生服務可達性來考慮，不應局限于住區(qū)界限[6].孫道勝等提出“日常生活圈”的概念來重新解讀住區(qū)空間，實現(xiàn)居民日常生活相關(guān)的民生服務設施落地[7].綜上，現(xiàn)有民生服務相關(guān)研究多集中在配置規(guī)模與標準等方面，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃視角.本文將著眼于民生服務統(tǒng)籌配置模式，從整合式建設的思路上為民生服務提出有益的探索.

1 民生服務配置方式轉(zhuǎn)變

1.1 分散式配置模式存在的問題

我國從20世紀80年代開始提出“社區(qū)配套服務”，這時期所建設的老城區(qū)，其社區(qū)民生設施配建模式具有較強市場調(diào)節(jié)化和分散化特點，通常被稱為“分散式民生配置模式”[1].這類配置模式依照“千人指標”根據(jù)配套標準將民生服務平均地在各個社區(qū)、居住區(qū)范圍內(nèi)進行落實，導致設施分散、規(guī)模小、種類過多等問題，既無法滿足新時期品質(zhì)化民生需求，又出現(xiàn)大量重復建設[8].

1.2 整合式配置模式優(yōu)勢

新時期的民生服務需求不再局限于強調(diào)民生服務是否配置，而是對配置額標準、體驗、質(zhì)量、水平等更高層級進行要求.基于新時期多樣化民生需求以及居民民生生活聚集性，整合式民生服務模式被提出[9].整合式民生服務模式一定程度弱化了傳統(tǒng)封閉式居住區(qū)的概念，促進了共享民生服務的發(fā)展.對多個居住區(qū)用地進行整合、共享，形成具有綜合競爭力的新的區(qū)域中心，加強土地開發(fā)效率.

多種民生服務的整合是城市居住區(qū)高效集聚的體現(xiàn)，多種民生服務之間相互具有強烈的促進作用.整合后的服務效果大大提升，遠高于分散配建效果的合力.這種服務模式縮短了傳統(tǒng)服務中奔波于多個服務地點的交通時間與精力，有效增加了居民對于獲取民生服務的滿意度[10].將民生服務設施整合在一個空間內(nèi)，實現(xiàn)民生服務的一站式服務.借鑒歐美對于“一站式”整合服務建設的經(jīng)驗，這種模式還可以在建設中降低政府層面對于城市公益性服務的投資金額，利用商業(yè)投入對政府投入資金進行補充，實現(xiàn)市場與公益共贏的局面.對于城市新城區(qū)而言，其城市空間相對獨立，有的新區(qū)還具有行政屬性.

因此，本文在此基礎(chǔ)上提出整合式民生服務中心模式理念，并對此理念下民生服務中心規(guī)劃方式及民生空間重構(gòu)模式提出進一步研究.

2 整合式民生服務中心模式構(gòu)建

2.1 概念提出

根據(jù)筆者前期實地調(diào)研和文獻整理結(jié)果發(fā)現(xiàn)[6]，新時期城市住區(qū)居民通常會對在生活中對兩種或兩種以上城市民生服務產(chǎn)生需求，因此整合式民生服務中心應運而生.本文提出的“民生服務中心”，即是一種為社區(qū)居民提供日常生活所需的整合式服務模式.在建設規(guī)模上，根據(jù)服務對象及范圍，由小到大分為鄰里級、住區(qū)級、街道級3個等級，分別對應5、10、15min配套民生服務設施.民生需求項目進行配置時，考慮多種民生服務設施有機整合，提高服務中心的可達性、便利性與舒適性.其中，大型服務中心多為承擔城市中心或副中心級別民生服務，建設規(guī)模大，包含服務種類多.中小型服務中心多為服務于居住區(qū)的社區(qū)中心模式，服務項目多為基礎(chǔ)性民生設施.與現(xiàn)有的整合式構(gòu)架模式相比，其規(guī)模不再簡單與等級對應，而是取決于其服務人口數(shù)量(如圖1所示).

圖1 民生服務中心規(guī)模構(gòu)建對比圖Fig.1 Comparison of the scale construction of the people′s livelihood service center

2.2 功能組合模式

整合式民生服務規(guī)劃時并不會按照三個分級直接對建設的民生服務中心進行簡單定位，而是根據(jù)實際服務人群需求及指標限制，會在規(guī)劃建設的民生服務中心中對不同級別的民生服務功能均進行配置與建設.例如，某一區(qū)位規(guī)劃的民生服務中心所服務范圍對三種級別的服務都存在需求，則需按照實際需求將其建設成為“街道級+住區(qū)級+鄰里級”的綜合型民生服務中心.因此，根據(jù)實際建設及服務需求提出民生服務中心的三種類型、七種組合模式，如表1所示.其中綜合型民生服務中心包含街道級、住區(qū)級以及鄰里級三種不同服務級別的民生功能，復合型民生服務中心包含兩種服務級別，獨立型民生服務中心則只包含其中一種服務級別.

表1 民生服務中心類型與組合模式

3 民生服務中心布局選址規(guī)劃

整合式民生服務中心的目的是構(gòu)建一個社區(qū)基本管理單元，從而使單元內(nèi)的居民均可在15、10、5 min內(nèi)可享受到該層級的民生服務功能的有效覆蓋.其布局應突出“公平優(yōu)先(全覆蓋)”，通過多個民生服務模式的布局平衡不同區(qū)位民生服務能力的差異[12].全覆蓋與民生服務中心的可達性密切相關(guān)，即數(shù)學中的覆蓋問題[13-14].因此本文提出了全新的選址算法，采用有限數(shù)量的服務中心實現(xiàn)民生服務功能對其服務街區(qū)實現(xiàn)多級別的全覆蓋.

3.1 布局選址基本模型構(gòu)建

現(xiàn)代選址研究于20世紀初由德國經(jīng)濟學家Alfred Weber提出，并基于斯坦納理論模型提出第一個工廠選址問題，將此類問題分為連續(xù)設施選址問題和離散設施選址問題[15].20世紀50年代，設施選址問題開始在實際中進行應用，包括消防設施選址、垃圾處理廠選址、銷售網(wǎng)點選址等.21世紀隨著計算機技術(shù)發(fā)展，設施選址問題轉(zhuǎn)向智能算法的發(fā)展.H.Venables和A.Moscardini基于啟發(fā)式算法提出了一種固定收費選址問題,并采用蟻群算法進行優(yōu)化最終得到最優(yōu)解[16].這一系列算法主要基于候選選址位置進行優(yōu)化計算并從中擇選最優(yōu)解，同時僅考慮單一的服務范圍，在現(xiàn)實選址問題中缺乏一定的靈活性.本文基于貪心算法提出多重圓盤覆蓋問題，以此實現(xiàn)民生服務中心多級別民生服務中心覆蓋問題.算法中，由于每個級別的民生服務半徑尺寸所呈現(xiàn)的選址與多級別綜合選址可能并不相同.

多重圓盤覆蓋問題的基本模型如圖2所示.基本目標為：針對給定空間Φ中設置點集P，使用不同尺寸的(可同心放置)圓盤實現(xiàn)對P中所有點在各尺寸條件下的全覆蓋.優(yōu)化目標依次為(1)最小化圓盤中心數(shù)量(址數(shù))、(2)最小化圓盤數(shù)目(盤數(shù))、(3)最大化覆蓋點次(總覆蓋點數(shù))、(4)最小化目標點與圓盤中心距離(平均覆蓋距離).由于鄰里級服務中心居民使用頻次更高，當各類圓盤總數(shù)相同時，盡可能多的選擇使用鄰里級服務中心.

為解決多級別民生服務半徑覆蓋問題，需可將其轉(zhuǎn)換為多維集合覆蓋模型[17].如圖2，首先建立服務半徑種類相同數(shù)目相同維度的覆蓋集合，即在空間內(nèi)任一點均需考慮3種不同服務半徑的覆蓋情況.建立一個具有三層結(jié)構(gòu)的‘0-1’數(shù)組，每一層的任一列代表在空間內(nèi)建立一個服務中心的居民點覆蓋情況.

圖2 多重圓盤覆蓋問題轉(zhuǎn)換為多維集合覆蓋模型Fig.2 Multi-disc coverage problem transforming into multi-dimensional set coverage model

因此，3層數(shù)組的某一列代表在空間內(nèi)建立一個民生服務中心，其各自覆蓋情況的綜合結(jié)果，圖2中3個半徑的覆蓋情況分別轉(zhuǎn)換為響應的覆蓋矩陣.然后，根據(jù)轉(zhuǎn)換的多維集合覆蓋模型，應用貪婪算法對轉(zhuǎn)換后的覆蓋模型進行選取，得出綜合體設施的具體位置.

3.2 算法設計

針對多維圓盤覆蓋問題所提出的算法工作流程如圖3所示.首先對選址區(qū)域進行二維網(wǎng)格化處理.通過計算所有網(wǎng)格中心與居民點之間的距離，可獲取在某網(wǎng)格中心選址條件下，居民點的覆蓋情況.針對所有居民點分別比較三種服務半徑和居民點的距離，來建立前文所提出的三層‘0-1’數(shù)組矩陣.若在三層數(shù)組中均不覆蓋目標點，則將該列去除.

圖3 基于貪心算法的多維圓盤覆蓋算法流程Fig 3 Multi-dimensional disc covering algorithm flow based on greedy algorithm

然后，使用貪心算法從所有建立的所有子集中選取能夠同時實現(xiàn)3個層次居民點全覆蓋的集合.選擇完畢后，算法一次檢查是否可將某一圓盤單獨去除.然后檢查是否任意兩個圓盤可進行合并.即經(jīng)過上述處理后，仍需保證在選址數(shù)不變的條件下實現(xiàn)全覆蓋.最后，該算法需對選擇后的民生服務中心選址位置進行重新確立，使得其距離所覆蓋的居民點距離最小，最終得到最優(yōu)選址結(jié)果.

4 算法驗證與中心規(guī)模配置準則

4.1 算法驗證

本文選擇某一調(diào)研區(qū)位(哈爾濱南崗區(qū)先鋒街道)對所提算法有效性進行驗證.基于居民點聚類得到的109個居民點，運行民生服務中心選址算法，所得求解結(jié)果如圖4所示.共得到民生服務中心選址點29個，計算時間為5.8 s，具體類型配置如表2所示.

圖4 民生服務中心選址結(jié)果Fig 4 Location of people′s livelihood service center

表2 綜合型選址模型結(jié)果

結(jié)果表明，所選取的民生服務中心位置完整覆蓋了所有居民點，所需服務中心數(shù)目最小，平均覆蓋居民數(shù)目最多，計算時間在可接受范圍內(nèi)，證明了算法的有效性和可行性.

選址結(jié)果所得到的3個級別的民生服務點的點次共計41次，其中鄰里級服務點28點次，住區(qū)級服務點9點次，街道級服務點4點次.由于采用多級別覆蓋問題算法，最終僅有29個選址點.不僅保障了各個級別民生服務對街道居民點的全覆蓋，也最大程度地減少了選址點，降低了建造成本和預算.

4.2 規(guī)模配置準則

通過實例驗證的結(jié)果可以看出，每個民生服務中心所服務的居民點數(shù)量存在著不同.為優(yōu)化其服務資源配置，同級別不同位置的民生服務中心所具備的服務能力需取決于服務半徑內(nèi)居民點的數(shù)目.其服務半徑內(nèi)所服務的居民點數(shù)越多，其規(guī)模配置也應越大.如圖5所示，先鋒街道的A、B、C三個綜合型民生服務中心服務居民點次分別計算為68次、56次、43次.由于存在部分居民點被多個同級別民生服務范圍覆蓋情況，進一步將此類計算點次均分，修正后的凈點次決定民生服務中心規(guī)模.

圖5 民生服務中心點次研究Fig 5 Number of points for people’s livelihood service centers

居民點聚類中每個居民點所對應人口數(shù)為350～400人，因此根據(jù)前文所建立的規(guī)模服務指標，以人口規(guī)模建立服務功能模塊規(guī)模與人口的對應關(guān)系如表3所示，然后通過人口與覆蓋居民凈點次的映射關(guān)系，建立規(guī)模配置表如表4所示.最后對先鋒街道A、B、C三個綜合型民生服務中心所覆蓋的凈點次進行統(tǒng)計，并劃定每個民生服務中心中三個級別的民生服務功能的規(guī)模配置情況，結(jié)果如表5所示.

由此可見，基于本文提出的算法所進行得民生服務中心選址研究，在滿足居民點被三個級別民生服務全覆蓋的基礎(chǔ)上，根據(jù)其覆蓋凈點次為該民生服務中心中各個級別民生服務配置規(guī)模提出指導準則，從而指導設計.

表3 民生功能模塊規(guī)模與人口對應關(guān)系

表4 先鋒街道規(guī)模配置規(guī)則表

表5 覆蓋凈點次與規(guī)模配置結(jié)果

5 結(jié)論

基于新時期民生服務設施配置模式的需求，本文結(jié)合已有研究提出了整合式民生服務配置模式，主要結(jié)論如下：

(1)本文針對整合式民生服務配置模式，提出“民生服務中心”概念，并提出以服務人口規(guī)模來確定其配置規(guī)模.基于生活圈服務半徑，將民生服務分為鄰里級、住區(qū)級、街道級3個級別，并提出民生服務中心中3個級別民生服務的組合模式.

(2)基于貪心算法提出民生服務中心的布局選址算法，以最少選址數(shù)實現(xiàn)民生服務中心服務范疇內(nèi)的居民點全覆蓋，并盡可能增強服務能力以及縮短步行距離.

(3)通過實證驗證了算法的有效性，提出了民生服務中心布局選址研究的計算式設計方式，并提出基于布局選址算法的民生服務中心規(guī)模配置規(guī)則.