朱 杰，鄭加柱，陳紅華，3，楊 靜,胡平昌，陸敏燕

(1.南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 南京210037；2.虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023；3.東華理工大學(xué)江西省數(shù)字國(guó)土重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；4.南京郵電大學(xué)地理與生物信息學(xué)院，江蘇 南京210023；5.自然資源部國(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210013)

0 引 言

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的突破和海量數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，為城市商業(yè)地理提供了一個(gè)新的研究視角[1-3]。城市興趣點(diǎn)(Point of Interest，POI)數(shù)據(jù)具有精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大、覆蓋面廣的特點(diǎn)，其真實(shí)反映了人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，可以滿足城市空間布局精細(xì)化的需求。為此，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者基于POI數(shù)據(jù)對(duì)城市商業(yè)空間中心分布格局開(kāi)展了相關(guān)研究工作。一方面，在中心地理論、集聚理論、區(qū)位分析以及消費(fèi)者需求與行為等理論的支撐下，促進(jìn)了在城市商業(yè)中心規(guī)模與等級(jí)[4]、空間分布特征[5]、集聚模式[6]等方面的實(shí)證研究。總體來(lái)看，研究尺度逐漸由宏觀深化到微觀層面，商業(yè)中心格局分析呈現(xiàn)出多樣化、多層次的發(fā)展態(tài)勢(shì)。另一方面，在興趣點(diǎn)特征表達(dá)的方法上，學(xué)者們結(jié)合點(diǎn)模式分析方法，包括核密度分析[7]、空間相關(guān)性[8]、空間聚類(lèi)[9]等，挖掘城市商業(yè)中心的空間分布特征以及分異規(guī)律。其中，核密度法(KDE)由于考慮地理學(xué)第一定律的空間鄰近位置影響，在城市POI數(shù)據(jù)分析中比其他特征表達(dá)方法更有優(yōu)勢(shì)[7]。

盡管?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者就POI數(shù)據(jù)在商業(yè)中心中的運(yùn)用已開(kāi)展大量研究，但已有研究對(duì)POI數(shù)據(jù)還沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(即POI數(shù)據(jù)的重分類(lèi)問(wèn)題)，不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)影響分析結(jié)果；KDE是POI數(shù)據(jù)分析處理中最常用的方法之一。然而，傳統(tǒng)的KDE忽視了道路網(wǎng)絡(luò)在城市商業(yè)中心發(fā)展中的作用，同樣會(huì)影響空間分析的結(jié)果；此外，各種業(yè)態(tài)分布中心與商業(yè)中心是否存在差異等方面的研究也較少。

本文以南京市POI數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先依據(jù)城市建設(shè)用地分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)POI數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類(lèi)，形成商業(yè)類(lèi)POI數(shù)據(jù)重分類(lèi)表。在此基礎(chǔ)上，以道路交點(diǎn)為核中心計(jì)算所得到的商業(yè)核密度值作為重要參數(shù)，結(jié)合加入道路交點(diǎn)的核密度分析、Moran’s I指數(shù)等方法從整體層面和設(shè)施等級(jí)層面對(duì)商業(yè)設(shè)施的空間集聚特征進(jìn)行分析，并結(jié)合南京市規(guī)劃文件評(píng)估南京市商業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，以期為城市規(guī)劃部門(mén)提供決策支持。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

南京是國(guó)家區(qū)域中心城市(華東)、長(zhǎng)江下游重要的中心城市、長(zhǎng)三角輻射帶動(dòng)中西部地區(qū)發(fā)展的國(guó)家重要門(mén)戶城市。南京市下轄11個(gè)區(qū)，包括玄武區(qū)、秦淮區(qū)、鼓樓區(qū)、建鄴區(qū)、棲霞區(qū)、雨花臺(tái)區(qū)、浦口區(qū)、江寧區(qū)、六合區(qū)、溧水區(qū)、高淳區(qū)，總面積6 587 km2，本文將以此區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象(圖1)。

圖1 南京市商業(yè)POI空間分布

1.2 南京市POI數(shù)據(jù)的重分類(lèi)

利用Geosharp軟件(https://github.com/gissuifeng/GeoSharpCollector)獲取了2017年215 391個(gè)南京市高德地圖POI數(shù)據(jù)點(diǎn)。為了使POI點(diǎn)數(shù)據(jù)與實(shí)體地塊用地類(lèi)型相匹配，需要將POI點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類(lèi)。本文依據(jù)《城市建設(shè)用地分類(lèi)與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》，將POI數(shù)據(jù)分類(lèi)與城市規(guī)劃中的用地分類(lèi)進(jìn)行融合。對(duì)比高德POI數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(20大類(lèi))和城市建設(shè)用地分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(8大類(lèi))，可以總結(jié)出POI類(lèi)型與城市建設(shè)用地類(lèi)型具有包含、等價(jià)、介于3種關(guān)系。

(1)包含關(guān)系：即某一城市建設(shè)用地類(lèi)型包含多個(gè)POI數(shù)據(jù)類(lèi)別。如在商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地中，包含了加油站(010100)、洗車(chē)場(chǎng)(010500)、電信公司(170208)等POI數(shù)據(jù)類(lèi)型。

(2)等價(jià)關(guān)系：城市建設(shè)用地分類(lèi)符合POI數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩分類(lèi)表具有3組等價(jià)關(guān)系，即居住用地(R)等價(jià)于(120300)、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地(W)等價(jià)于(070500)、非建設(shè)用地(E)等價(jià)于(170400)。

(3)介于關(guān)系：某一POI數(shù)據(jù)既屬于城市建設(shè)用地類(lèi)型A，又屬于城市建設(shè)用地B。根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，介于關(guān)系一般存在于公共服務(wù)用地和商業(yè)設(shè)施用地。如公共圖書(shū)館屬于公共服務(wù)用地，學(xué)校圖書(shū)館屬于教育科研用地，企業(yè)圖書(shū)館屬于具有盈利性質(zhì)的商業(yè)用地。

城市商業(yè)中心是在空間上達(dá)到一定聚集程度的商業(yè)服務(wù)設(shè)施類(lèi)POI點(diǎn)構(gòu)成的不規(guī)則面[10]。結(jié)合POI數(shù)據(jù)類(lèi)型與商業(yè)用地類(lèi)型的3種關(guān)系，本研究共提取了南京市64 225個(gè)商業(yè)類(lèi)POI數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖1)，按照其服務(wù)性質(zhì)，分為汽車(chē)相關(guān)類(lèi)(5 791個(gè))、生活類(lèi)(38 004個(gè))、休閑娛樂(lè)類(lèi)(1 586)、金融商務(wù)類(lèi)(11 681個(gè))、公共服務(wù)類(lèi)(7 163個(gè))5類(lèi)數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 顧及道路節(jié)點(diǎn)的核密度估計(jì)法

Okabe等[11]提出了基于網(wǎng)絡(luò)距離的網(wǎng)絡(luò)核密度估計(jì)法，它刻畫(huà)了道路布局對(duì)城市發(fā)展的客觀限制，但未考慮道路網(wǎng)密集度對(duì)城市商業(yè)中心的影響?；诖?，Yang等[10]提出了一種顧及道路交叉點(diǎn)的核密度估計(jì)法，將道路交叉點(diǎn)鄰域內(nèi)的商業(yè)POI密度值作為一個(gè)參數(shù)來(lái)構(gòu)建城市商業(yè)中心核密度面。城市商業(yè)中心核密度計(jì)算可分為兩步，具體如下：

(1)計(jì)算每個(gè)道路交點(diǎn)鄰域內(nèi)的商業(yè)POI核密度值。以道路交點(diǎn)為核中心S，鄰域道路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的商業(yè)點(diǎn)作為樣本點(diǎn)Si，道路交點(diǎn)距離周邊道路網(wǎng)絡(luò)最長(zhǎng)距離為r，在帶寬r內(nèi)商業(yè)POI點(diǎn)的個(gè)數(shù)為n，本實(shí)驗(yàn)的核函數(shù)k(di,r)采用的是高斯核函數(shù)，如式(1)所示。

(1)

通過(guò)高斯核函數(shù)，構(gòu)建Rosenblatt-Parzen核密度估計(jì)：

(2)

Km表示第m個(gè)道路交點(diǎn)鄰域內(nèi)的商業(yè)POI核密度，n為該道路交點(diǎn)在帶寬為r的鄰域內(nèi)商業(yè)POI點(diǎn)的個(gè)數(shù)。Km值越大說(shuō)明該道路交點(diǎn)鄰域內(nèi)的商業(yè)POI點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，該道路交點(diǎn)附近的商業(yè)核密度越大。

(2)計(jì)算道路交點(diǎn)的核密度值。以道路交點(diǎn)的商業(yè)POI核密度Km為重要參數(shù)，利用公式(3)和公式(4)計(jì)算道路交點(diǎn)的核密度估計(jì)值，公式形式如下所示:

(3)

通過(guò)高斯核函數(shù)，可以構(gòu)建Rosenblatt-Parzen核密度估計(jì)：

(4)

1.3.2 空間自相關(guān)法

空間自相關(guān)是一種依據(jù)空間鄰近法則度量空間聚集程度的方法[8]，選用全局自相關(guān)指標(biāo)Moran’s I 指數(shù)檢驗(yàn)?zāi)暇┦懈黝?lèi)商業(yè)設(shè)施是否具有聚集特征。Moran’s I指數(shù)的計(jì)算公式為：

(5)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 南京市商業(yè)設(shè)施總體分布特征與發(fā)展評(píng)估

2.1.1 商業(yè)設(shè)施分布總體特征

傳統(tǒng)的KDE沒(méi)有考慮到道路發(fā)展對(duì)城市商業(yè)中心發(fā)展的影響，僅依靠商業(yè)點(diǎn)之間的歐氏距離計(jì)算出商業(yè)點(diǎn)空間分布的密度。為了解決平面核密度的問(wèn)題，利用以上介紹的商業(yè)-道路交點(diǎn)核密度公式構(gòu)建出南京市商業(yè)核密度面。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中帶寬都設(shè)為300 m，采用“自然間斷法”將核密度面劃分成9類(lèi)。

對(duì)比兩個(gè)核密度面(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)在相同帶寬條件下兩者的整體空間形態(tài)相似。總體而言，南京市商業(yè)空間格局以主城為核心向四周延伸，沿江擴(kuò)展。改進(jìn)后的核密度面相對(duì)而言更加銳利，“熱點(diǎn)區(qū)”(紅色面)更密集。換句話說(shuō)，基于道路交點(diǎn)計(jì)算的核密度面能夠顯示出更多的潛在商業(yè)中心區(qū)。

圖2 核密度面自然間斷法分類(lèi)等級(jí)

在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)計(jì)算商業(yè)-道路交點(diǎn)核密度值，利用一倍標(biāo)準(zhǔn)差法確定城市商業(yè)中心的閾值，提取城市商業(yè)中心區(qū)，結(jié)果如圖3(a)所示。南京市商業(yè)設(shè)施聚集具有以下特征：① 商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)空間分布形成多個(gè)集聚中心，分布密度總體呈現(xiàn)由中心區(qū)向外圍開(kāi)發(fā)區(qū)逐漸遞減的規(guī)律。② 主城區(qū)內(nèi)已經(jīng)形成“一主一副”的商業(yè)中心空間格局， “主核”位于新街口、夫子廟一帶，“一副”位于湖南路-山西路附近。具體而言，以新街口商業(yè)中心為核心向東輻射1912街區(qū)，西向輻射河西萬(wàn)達(dá)商圈，北向輻射湖南路商圈，南向輻射夫子廟商圈。玄武湖西側(cè)密集程度最高，圍繞玄武湖形成一定規(guī)模的商業(yè)點(diǎn)集群。③ 從聚集中心密度比較，城市中心區(qū)商圈密度值均比較高，三級(jí)熱點(diǎn)區(qū)也相對(duì)比較密集，城市新開(kāi)發(fā)區(qū)形成規(guī)模密度較小的獨(dú)立集聚熱點(diǎn)。

圖3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)規(guī)劃圖對(duì)比

2.1.2 南京市整體商業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析

《南京市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)規(guī)劃(2015—2030)》公示指出規(guī)劃構(gòu)建“市級(jí)—副城級(jí)(市級(jí)副中心)—地區(qū)(新城)級(jí)—居住社區(qū)(新市鎮(zhèn))級(jí)—基層社區(qū)(村)級(jí)”五級(jí)商業(yè)中心體系。其中包括4個(gè)市級(jí)商業(yè)中心，7個(gè)副城級(jí)商業(yè)中心(市級(jí)副中心)，41個(gè)地區(qū)(新城)級(jí)商業(yè)中心以及眾多社區(qū)(新市鎮(zhèn))級(jí)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)和基層社區(qū)(村)級(jí)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，如圖3(c)所示。

根據(jù)南京市商業(yè)核密度面識(shí)別出的10個(gè)市級(jí)城市商業(yè)中心區(qū)，35個(gè)非市級(jí)商業(yè)中心區(qū)(圖3b)。從整體對(duì)比看，集聚中心發(fā)展形態(tài)基本符合規(guī)劃目標(biāo)。新街口區(qū)域市級(jí)商業(yè)中心(三強(qiáng)核)相互輻射；江北商業(yè)點(diǎn)的集聚程度低且數(shù)量少，未達(dá)到規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)是政府開(kāi)發(fā)工作的重點(diǎn)目標(biāo)；其他副城級(jí)商業(yè)中心形態(tài)穩(wěn)定，城郊區(qū)效果更明顯，如六合區(qū)、溧水區(qū)、高淳區(qū)，形成獨(dú)立、聚集高的商業(yè)中心；地區(qū)級(jí)商業(yè)中心數(shù)量尚未達(dá)到要求。

在未來(lái)的城市建設(shè)中，政府可以對(duì)江北地區(qū)擴(kuò)大商業(yè)用地面積，引進(jìn)高科技產(chǎn)業(yè)，打造創(chuàng)新示范點(diǎn)；加強(qiáng)道路交通和生產(chǎn)及生活環(huán)境建設(shè)，提高江北新區(qū)綜合影響力；完善仙林區(qū)主干道、國(guó)道等建設(shè)，增加大型商場(chǎng)數(shù)量，調(diào)整文化產(chǎn)業(yè)布局。

2.2南京市各類(lèi)商業(yè)設(shè)施分布特征與發(fā)展?fàn)顩r分析

為識(shí)別不同類(lèi)型商業(yè)中心，了解不同類(lèi)型商業(yè)中心分布差異，將5類(lèi)商業(yè)設(shè)施POI數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了顧及道路節(jié)點(diǎn)的核密度分析，結(jié)果如圖4所示。根據(jù)核密度面觀察發(fā)現(xiàn)，由于職能差異，不同類(lèi)型商業(yè)中心表現(xiàn)出不同空間集聚特征。生活類(lèi)商業(yè)中心集聚程度最高，呈向南京中心城區(qū)集聚的形態(tài)；其次是金融商務(wù)類(lèi)，該商業(yè)聚集中心明顯以新街口區(qū)為唯一聚集中心，表明新街口區(qū)域是商業(yè)化發(fā)展水平最高的區(qū)域，其他區(qū)域集聚較低；公共服務(wù)類(lèi)聚集中心主要分布于南京市功能核心和拓展區(qū)，處于城中心外緣；而休閑娛樂(lè)類(lèi)商業(yè)中心全圖最分散，呈離散放射狀分布。

圖4 各類(lèi)商業(yè)POI點(diǎn)核密度面

為進(jìn)一步探究其聚集特征，統(tǒng)計(jì)各類(lèi)商業(yè)數(shù)據(jù)的Moran’s I值，結(jié)果如表2所示。對(duì)各類(lèi)型數(shù)據(jù)分別進(jìn)行空間自相關(guān)分析，結(jié)合對(duì)空間聚集程度和平均鄰近距離大小判斷，兩者間存在正相關(guān)性。生活類(lèi)呈多核心、高集聚度的特點(diǎn)，而金融類(lèi)則呈單核心的分布特征，兩類(lèi)業(yè)態(tài)中心集聚程度強(qiáng)烈，呈現(xiàn)點(diǎn)狀融合生長(zhǎng)模式；休閑娛樂(lè)中心平均鄰近距離與Moran’s I值均較大，呈現(xiàn)多組團(tuán)型生長(zhǎng)模式，離散程度較高；汽車(chē)服務(wù)中心沿南京市核心區(qū)外圍高度集聚，呈現(xiàn)環(huán)狀生長(zhǎng)模式，具有很強(qiáng)的區(qū)位選擇特征，空間聚集程度一般。各類(lèi)商業(yè)中心都傾向于沿交通軸線擴(kuò)展，汽車(chē)相關(guān)類(lèi)表現(xiàn)尤為明顯。

表2 南京市各類(lèi)型商業(yè)中心的數(shù)據(jù)類(lèi)型及其空間特征

3 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)南京市整體商業(yè)POI數(shù)據(jù)和各個(gè)不同類(lèi)型的商業(yè)POI數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了顧及道路交叉點(diǎn)的核密度估計(jì)，共提取出10個(gè)市級(jí)城市商業(yè)中心區(qū)，35個(gè)非市級(jí)商業(yè)中心區(qū)。從宏觀上分析了南京市商業(yè)空間格局的總體特征，總結(jié)出南京市商業(yè)聚集的總體特征。同時(shí)，針對(duì)各個(gè)不同的商業(yè)類(lèi)型，總結(jié)了各類(lèi)型商業(yè)中心的空間集聚分布特征，具體表現(xiàn)為：生活類(lèi)呈多核心、高集聚度的特點(diǎn)，而金融類(lèi)則是單核心分布，位于城市中心，兩者集聚程度強(qiáng)烈，呈現(xiàn)點(diǎn)狀融合生長(zhǎng)模式；休閑娛樂(lè)類(lèi)呈現(xiàn)多組團(tuán)型生長(zhǎng)模式，離散程度較高；汽車(chē)服務(wù)中心沿南京市核心區(qū)外圍高度集聚，呈現(xiàn)環(huán)狀生長(zhǎng)模式，具有很強(qiáng)的區(qū)位選擇特征。各類(lèi)商業(yè)中心都傾向于沿交通軸線擴(kuò)展，汽車(chē)相關(guān)類(lèi)表現(xiàn)尤為明顯。

本文采用顧及道路交叉點(diǎn)的核密度估計(jì)法識(shí)別南京市的商業(yè)中心并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析的，充分考慮到了道路布局與道路交叉點(diǎn)密度對(duì)城市中心的影響，后期的研究中可以還可以加入人口、經(jīng)濟(jì)、就業(yè)等因素對(duì)城市商業(yè)空間的影響，進(jìn)行多因素探討城市空間格局的形成，擴(kuò)大研究范圍，提高城市中心識(shí)別的精度。