張 浩,李明巨,劉 波,李 真

(1.江蘇省基礎地理信息中心,江蘇 南京 210013;2.江蘇省地理信息技術重點實驗室,江蘇 南京 210013;3.江蘇省測繪研究所,江蘇 南京 210013)

0 引 言

城鎮(zhèn)空間布局及其擴張情況,是重要的地理國情之一[1]。城鎮(zhèn)空間格局,主要描述區(qū)域內不同規(guī)模的城鎮(zhèn)按照一定的空間組織規(guī)則形成的空間體系狀況,包括時空地域結構、空間等級、空間聯(lián)系網絡等[2]。城鎮(zhèn)空間格局的變化監(jiān)測,可為城鎮(zhèn)空間布局優(yōu)化、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃等提供支撐。

對于城鎮(zhèn)空間格局的刻畫,離不開時空信息數(shù)據的支撐,特別互聯(lián)網開放時空大數(shù)據的發(fā)展,為精細化“定量、定性、定序、定位”刻畫城鎮(zhèn)空間格局的變化態(tài)勢提供了有力支撐。本文圍繞長江經濟帶建設背景下的江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化態(tài)勢,基于多源時空大數(shù)據,開展江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測內容、指標和監(jiān)測技術方法研究,形成江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測技術路線。

1 監(jiān)測內容與指標

1.1 監(jiān)測空間維度、尺度劃分

城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測的內容指標,與空間維度和空間尺度密切相關。城鎮(zhèn)空間格局的空間維度,可分為物質空間、社會空間和信息空間。傳統(tǒng)的地理國情專題監(jiān)測,多側重于物質空間的監(jiān)測,而忽略了社會空間和信息空間。

本文嘗試突破傳統(tǒng)地理國情監(jiān)測多限于物質空間的瓶頸,從物質空間、社會空間和信息空間等“全空間”維度,長江經濟帶區(qū)域、江蘇省域和典型城市等不同空間尺度,設計了江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測指標[3]。

1.2 主要監(jiān)測指標

長江經濟帶區(qū)域尺度下的城鎮(zhèn)空間格局,主要監(jiān)測江蘇省13個設區(qū)市與長江經濟帶主要節(jié)點城市之間的交通聯(lián)系、經濟聯(lián)系、信息聯(lián)系空間強度及其變化情況。

江蘇省域尺度下的城鎮(zhèn)空間格局,主要監(jiān)測江蘇省縣級以上城市的空間形態(tài)、空間聯(lián)系、空間組織、產業(yè)布局及其變化情況。

典型城市尺度下的城市空間格局,主要監(jiān)測城市空間形態(tài)、空間組織、城市活力空間、城市公共服務布局及其變化情況。

2 監(jiān)測數(shù)據源分析

開展多空間維度、多空間尺度下的江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測,需要多類型、多粒度、多領域的數(shù)據資料支撐。本文采用的監(jiān)測數(shù)據資源包括基礎地理數(shù)據、社會經濟統(tǒng)計資料以及互聯(lián)網開放大數(shù)據等多源時空大數(shù)據。

2.1 基礎地理數(shù)據

基礎地理數(shù)據主要包括江蘇省第一次地理國情普查成果數(shù)據、航空攝影影像、SPOT衛(wèi)星影像、DMSP/OLS夜間燈光影像、基礎測繪DLG數(shù)據、“天地圖·江蘇”POI(興趣點)數(shù)據、長江經濟帶交通地圖集等,用于支撐城鎮(zhèn)空間邊界提取、用地結構識別、設施空間分布描述、交通可達時間測度。

2.2 國民經濟統(tǒng)計數(shù)據

本文主要通過國民經濟統(tǒng)計年鑒、城市統(tǒng)計年鑒以及各類專題網站等,獲取城鎮(zhèn)人口、城鎮(zhèn)化率、GDP、產業(yè)從業(yè)人數(shù)、金融單位、知識產權、眾創(chuàng)空間、開發(fā)區(qū)發(fā)展等數(shù)據,支撐城鎮(zhèn)要素流分析、城鎮(zhèn)等級體系劃分等。

2.3 互聯(lián)網開放大數(shù)據

本文主要利用互聯(lián)網訂票網站客運班次、社交媒體簽到數(shù)據、互聯(lián)網生活服務評價數(shù)據、互聯(lián)網搜索指數(shù)數(shù)據等大數(shù)據,支撐城鎮(zhèn)交通流、信息流分析和公共服務空間格局質量評價等。圖1所示為城鎮(zhèn)空間格局監(jiān)測的數(shù)據資料示例。

圖1 監(jiān)測數(shù)據資料示例

3 主要技術方法

3.1 基于遙感影像和地理國情的城鎮(zhèn)空間邊界監(jiān)測

本文利用航空攝影影像、SPOT衛(wèi)星影像和地理國情普查數(shù)據,以“市域境界線”“擴展模式”“城市景觀特征”“城市形態(tài)”四大特征為規(guī)則,采用人工判讀提取多個時點的城鎮(zhèn)空間邊界信息,從空間形態(tài)學的角度描述城市建成區(qū)邊界[4-5]。

3.2 基于POI和地理國情數(shù)據的城市服務邊界監(jiān)測

POI(興趣點)作為城市基礎數(shù)據之一,能夠直觀地反映城市各類要素集聚狀況。采用POI中的商超、學校、醫(yī)院等設施點,通過核密度分析等方法,利用POI點與城市要素空間分布的關聯(lián)性,可以識別出城鎮(zhèn)服務空間邊界[6]。圖2所示為南京市2012-2016年服務邊界變化監(jiān)測成果。城市空間形態(tài)邊界和服務活動邊界的差異,可為評估城鎮(zhèn)空間擴張與服務功能培育的協(xié)調水平提供支撐。

3.3 基于客運流量的城市交通空間聯(lián)系強度監(jiān)測

城市間客流量,是反映城市間人員流動和社會經濟活動聯(lián)系的重要指標。由于精確的城市間客流量數(shù)據較難獲取。本文互聯(lián)網通過訂票網站上鐵路、公路和航空客運的班次數(shù)據,通過建立基于客票數(shù)據的客運流反演模型,模擬城市間的客運流量規(guī)模[7],從而監(jiān)測不同時點下城市間交通客運流強度的變化情況。

3.4 基于百度指數(shù)的城市信息空間聯(lián)系強度監(jiān)測

百度指數(shù),是以百度海量網民行為數(shù)據為基礎的數(shù)據分享平臺,反映關鍵詞搜索趨勢、洞察網民興趣和需求、監(jiān)測輿情動向、定位受眾特征等。將搜索區(qū)域設定為研究城市,以目標城市作為關鍵詞,百度指數(shù)即可表征互聯(lián)網空間中研究城市與目標城市的網絡關注度[8]。本文基于百度指數(shù),監(jiān)測了江蘇省13個設區(qū)市與長江經濟帶主要節(jié)點城市2011—2016年信息空間聯(lián)系及其變化。

3.5 基于綜合指標的城鎮(zhèn)空間等級監(jiān)測

目前,城市規(guī)模劃分主要以城區(qū)常住人口為統(tǒng)計口徑,未考慮影響城鎮(zhèn)空間等級的用地、經濟、創(chuàng)新力乃至文化、歷史等因素。本文選取人口、經濟規(guī)模、建成區(qū)規(guī)模、創(chuàng)新能力等指標,綜合評價區(qū)域城鎮(zhèn)的空間等級。首先對反映各類指標的數(shù)據分別進行計算和標準化,然后根據由專家打分法確定的各指標權重對各指標進行加權求和,再采用空間聚類分析方法將所研究的城鎮(zhèn)劃分為五個等級,最終獲取2005年、2010年、2015年等多個時期的江蘇省城鎮(zhèn)空間規(guī)模等級監(jiān)測成果。

3.6 基于社交媒體簽到和地理國情數(shù)據的城市功能分區(qū)監(jiān)測

城市功能分區(qū)的定量化識別,一直是研究的難點。本文根據社交媒體的簽到大數(shù)據,利用簽到人員的空間位置和時空活動規(guī)律,結合地理國情普查中的居民區(qū)、商場、企業(yè)、寫字樓等場所數(shù)據,按照城市功能活動模式,識別出城市的就業(yè)活動區(qū)、居住活動區(qū)、休閑活動區(qū)及綜合活動區(qū)。

3.7 基于POI和普查數(shù)據的城市活力空間監(jiān)測

以POI中的餐飲美食、購物、金融、企業(yè)、產業(yè)園區(qū)、樓宇等點位數(shù)據,代表反映城市商業(yè)服務業(yè)活力的空間設施,結合地理國情普查中的商場、企業(yè)、寫字樓等場所數(shù)據,利用核密度空間分析方法,識別城市活力空間的分布特征與冷熱區(qū)域,發(fā)現(xiàn)不同時點城市活力空間的分布差異與變化趨勢[9-10]。圖3所示為南京市2012—2014年活力空間變化監(jiān)測成果。

圖3 南京市城市活力空間變化監(jiān)測(2012—2014年)

3.8 基于交通可達性的城市公共服務空間格局監(jiān)測

城市內部,各公共服務設施的空間可達性和輻射范圍,可從不同角度反映公共服務設施配置的均衡度和合理性。本文基于交通可達性模型,利用交通路網數(shù)據,測度了城市醫(yī)療、教育、文化休閑等公共服務設施的空間可達性和輻射范圍。

4 結 語

本文基于多源時空大數(shù)據,形成的城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測技術路線和技術方法,有效支撐了江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測工程實踐。隨著時代的發(fā)展,城鎮(zhèn)空間格局的內涵和外延不斷拓展,城鎮(zhèn)空間格局變化態(tài)勢監(jiān)測的支撐數(shù)據資源和關鍵技術也呈現(xiàn)新的發(fā)展形勢。本文提出的城鎮(zhèn)物質空間、社會空間和信息空間等“全空間”格局變化監(jiān)測技術思路,在精細度、精準性方面還有許多不足之處,需要進一步深化研究。