基于興趣點的貴陽城市活力空間特征研究

張英佳 韓會慶 熊天霞

(貴州理工學(xué)院建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，貴州 貴陽550003)

城市活力是吸引優(yōu)秀人力資源的核心因素之一，可通過一個城市的活力因子高低預(yù)測城市是否有人口持續(xù)流入，進而判斷城市的發(fā)展?jié)摿Α庵麑W(xué)者分別從城市活力的支持條件[1]、城市活力的人本及空間內(nèi)涵[2]、人類及其活動對其影響[3]來闡述城市活力的重要作用與意義。隨著城市規(guī)劃建設(shè)以及人們對美好生活的追求，城市活力在眾多領(lǐng)域取得了廣泛的研究與應(yīng)用。以構(gòu)建城市活力各類型多因素綜合評估指標(biāo)體系、城市活力營造、以及基于城市活力營造的城市景觀設(shè)計、城市文化建設(shè)及城市規(guī)劃設(shè)計為主。

近年來基于互聯(lián)網(wǎng)的各類型地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)逐步成熟與完善，其中興趣點數(shù)據(jù)因其龐大數(shù)據(jù)量、多樣的數(shù)據(jù)分類、完整的地理經(jīng)緯度空間信息、以及較為及時更新的頻率和相對可獲取性，在各研究領(lǐng)域都得到了廣泛運用。城市活力相關(guān)研究[4-5]也因數(shù)據(jù)創(chuàng)新逐漸興起，龍瀛通過興趣點數(shù)據(jù)并結(jié)合路網(wǎng)和手機信令對成都市街道活力進行量化分析[6]，塔娜基于興趣點數(shù)據(jù)結(jié)合出租車到達數(shù)據(jù)探討城市活力和建成環(huán)境之間的相互關(guān)系[7]。劉云舒[8]、劉群[9]等運用興趣點數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)對城市活力進行時空評估。本研究把貴陽市興趣點數(shù)據(jù)進行分類整理，共分為經(jīng)濟、社會、交通、休憩四大類，并運用核密度判斷貴陽市活力核心區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓研究貴陽市活力分布范圍與方向，平均最近鄰距離探討貴陽市四大類型活力的分布特征，多距離聚類函數(shù)來計算貴陽市活力的集聚范圍，通過Arc GIS軟件實現(xiàn)貴陽市城市活力空間特征研究。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

本研究選擇貴陽市區(qū)為研究區(qū)域，貴陽市為貴州省城。貴陽市在中國城市體系中為西南區(qū)域中心城市之一，西南區(qū)域同等級城市還有重慶直轄市、四川成都、廣西南寧、云南昆明等。但與西南地區(qū)乃至整個中國相比，貴陽市規(guī)模相對較小，輻射帶動能力相對較弱，亟需增速高質(zhì)發(fā)展，目前在強省會戰(zhàn)略和貴州全面推進鄉(xiāng)村振興背景下，貴陽市城市化步伐必將迅速加快，區(qū)縣一體化推進必將迅速提升，流空間速率必然提速、其城市活力強度必將逐步增強，范圍必將逐步擴大。

1.2 數(shù)據(jù)說明

貴陽市行政邊界按照國家規(guī)范要求來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心，通過POI開放python獲取有效興趣點數(shù)據(jù)，按照興趣點分類體系把貴陽城市活力因子分為四大類，經(jīng)濟活力包括購物、金融服務(wù)、大廈等興趣點；社會活力包括公安交警、科研教育、政府機關(guān)等興趣點；交通活力包含汽車服務(wù)、交通出行、機場等興趣點；休憩活力包括旅游、住宿、休閑娛樂等興趣點(如下表1所示)。

表1 貴陽市城市活力因子類型及比例

1.3 研究方法

1.3.1Ripley’sK函數(shù)

運用ArcGIS地理信息空間分析軟件多距離聚類函數(shù)計算貴陽市興趣點集聚距離特征。計算公式如下：

(1)

式中，φ為貴陽四大類型全部活力興趣點的平均密度，J(dδθ

1.3.2 核密度分析

基于ArcGIS地理信息軟件核密度模型估計貴陽市城市四大類型全部活力POI的核心地塊及空間特征，計算公式如下：

(2)

式中D為貴陽城市四大類型活力核密度分析間距閾值，并通過多次對比，設(shè)為1000m較為合理，n是與x間距≤閾值的貴陽活力因子數(shù)目，k為空間權(quán)重因變量。通過對貴陽市興趣點進行核密度估計，能顯示出貴陽市活力因子要素較為集中的區(qū)域。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

氣候資源是一種特殊資源，要想整體提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)抗災(zāi)能力，應(yīng)對氣候資源的承載能力進行評估，保證開發(fā)利用的合理性和科學(xué)性。利用氣候資源的同時，也要對氣候資源加以保護，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展［2］。

運用ArcGIS地理信息空間分析軟件標(biāo)準(zhǔn)差橢圓探討貴陽市城市活力空間分布方向與范圍。其計算公式如下：

tanα=

(3)

1.3.4 平均最近鄰距離分析

運用ArcGIS地理信息軟件分析貴陽市城市活力興趣點的平均距離。其計算公式如下：

(4)

2 基于興趣點的貴陽市活力空間特征

2.1 基于核密度的貴陽市活力核心區(qū)

圖1a所示，貴陽市城市活力呈現(xiàn)明顯的非均衡空間分布，有明顯的核心區(qū)，次中心區(qū)，及外圍中心點。貴陽市活力距離衰減閾值D設(shè)置為1000m，運用地理信息系統(tǒng)核密度分析，得到貴陽市城市活力分析圖1b。中心老城區(qū)活力集聚區(qū)成片分布，都市活力等級最高，是貴陽市活力的核心區(qū)；觀山湖區(qū)如圖1b所示，城市活力雖未成片分布，但斑塊數(shù)量較多、密度較高，是僅次于老城區(qū)活力，為城市活力次中心區(qū)。其余區(qū)、縣及清鎮(zhèn)市，城市活力的集聚區(qū)主要以斑塊，帶狀及簇狀為主，多以單中心形式分布且與老城區(qū)的城市活力核心區(qū)間隔較遠(yuǎn)，中心兩區(qū)占據(jù)貴陽市活力約50%興趣點，是貴陽最具活力的區(qū)域。目前貴州實行強省會戰(zhàn)略，基于貴陽市城市活力空間特征，確實需要通過軌道交通把城市活力的核心區(qū)與次核心區(qū)及非核心區(qū)連接起來，從而實現(xiàn)貴陽的連片集約一體化發(fā)展。

a.興趣點分布圖 b.活力核密度圖圖1 基于核密度的貴陽市城市活力

2.2 基于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的貴陽市活力分布范圍及方向

基于興趣點數(shù)據(jù)對貴陽市四大類活力分別進行標(biāo)準(zhǔn)差橢圓研究，X軸長度、Y軸長度以及橢圓面積分別表示貴陽市活力東西方向主要范圍、南北方向主要范圍以及貴陽市活力主要范圍的面積，從標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析表2中可以看出，社會活力分布范圍最廣，其次為交通活力，再次為經(jīng)濟活力，最后為休憩活力。社會活力分布最廣體現(xiàn)了社會主義發(fā)展的均等化及公平性，交通活力的廣泛性也體現(xiàn)了交通先行發(fā)展原則以及貴陽大交通時代的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓經(jīng)濟、休憩、交通、社會四大類型的x軸角度均約為15°左右，總體分布方向為“東北-西南”，是貴陽市城市活力空間布局與成長的主要方位。

表2 貴陽市四大類型城市活力標(biāo)準(zhǔn)差橢圓值分析表

2.3 基于最鄰近指數(shù)的貴陽市四大活力空間集聚等級

通過對貴陽市城市活力空間分布的集聚特征進行檢驗(表3)，貴陽的活力空間較為集聚，將四類活力因子集聚空間分為四個等級，從最鄰近指數(shù)R來看，2019年以住宿餐飲為主的休憩活力、以購物和金融為主的經(jīng)濟活力因子的最鄰近指數(shù)最小，其空間集聚特征最顯著，即是強烈集聚；貴陽社會活力空間分布特征為比較集聚，在四大類型中位于第三位；而 2019年交通活力最鄰近指數(shù)最大，其分布相對均衡，分布特征為一般集聚，說明有向外擴散的趨勢。經(jīng)濟活力與休憩活力其集聚性最強，則充分體現(xiàn)了經(jīng)濟的效率性，集中分布可提高效率，減輕風(fēng)險。

表3 2019年貴陽城市四大類型活力空間集聚特征分析表

2.4 基于多距離聚類函數(shù)的貴陽市活力空間集聚范圍

多距離聚類函數(shù)結(jié)果如上圖2所示，其中，r設(shè)置為2km， 2019年貴陽市城市活力因子空間布局總體上呈現(xiàn)顯著聚集性。 2019年在0-16km距離尺度范圍內(nèi)，貴陽市城市活力因子集聚程度逐漸增大，在距離尺度為16km時，城市活力因子集聚程度達到峰值，16km之后隨著距離尺度的增大，活力因子空間集聚程度呈現(xiàn)出逐漸減弱趨勢。2019年在距離尺度2-4km時，貴陽市城市活力因子集聚程度變化率最大。

圖2 2019年貴陽市活力因子Ripley’s K分析圖

3 結(jié)論

基于貴陽市興趣點數(shù)據(jù)，通過地理信息空間分析，得到貴陽市城市活力時空分布演變有以下特征：

(1)貴陽市城市活力呈現(xiàn)非均衡空間分布，傳統(tǒng)中心城區(qū)占城市活力總量約50%，是城市活力的核心區(qū)，觀山湖區(qū)為次中心區(qū)。

(2)貴陽市城市活力總體上呈現(xiàn)出“東北-西南”空間發(fā)展方向，其中社會活力空間范圍最廣，其次為交通活力，經(jīng)濟活力與休憩活力范圍相對較窄，充分體現(xiàn)了政府在規(guī)劃發(fā)展過程中注重社會公共資源的均等化及公平性。

(3)計算平均最鄰指數(shù)，貴陽活力空間分布集聚程度為：經(jīng)濟活力>休憩活力>社會活力>交通活力，充分體現(xiàn)了經(jīng)濟活力更加注重效率。通過多距離聚類函數(shù)距離在16km時，城市活力因子集聚程度達到峰值。

貴州要實現(xiàn)強省會的戰(zhàn)略，增強貴陽城市活力是必要條件，同時也是必然結(jié)果。目前貴陽市活力仍集中在老城區(qū)，觀山湖區(qū)活力還是成塊狀分布，未連成片，其余區(qū)縣活力主要以斑塊，帶狀及簇狀為主，加強貴陽市六區(qū)三縣一市之間的相互聯(lián)系流通通道，貴陽城市活力一體化勢在必行。

貴陽作為后發(fā)趕超型城市，其社會活力與交通活力的分布范圍較廣，說明政府在城市規(guī)劃與發(fā)展過程中主動作為，積極進取。而經(jīng)濟與休憩活力因主要受到市場經(jīng)濟，集約競爭等約束，分布相對集中，但隨著貴陽城市發(fā)展，經(jīng)濟活力與休憩活力必然擴散，最終與社會活力與交通活力發(fā)展相協(xié)調(diào)。