黃 欽,楊 波,龔熊波,梁莉莉,王 敏,陳 穎,袁慧芳,鄒小燕
(湖南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,地理空間大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用湖南省重點(diǎn)實驗室,中國 長沙 410081)
旅游景點(diǎn)要素在空間上的集聚與分散是旅游活動分布的重要影響因素,其合理的空間布局對全域旅游理念下旅游業(yè)統(tǒng)籌發(fā)展發(fā)揮著重要作用[1]。城市景點(diǎn)的集聚形態(tài)、分布模式、分布密度在基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、景點(diǎn)布局、城市空間分析中具有極其重要的意義[2]。因此,對城市旅游景點(diǎn)空間格局的研究有利于豐富城市地理學(xué)、旅游地理學(xué)等相關(guān)學(xué)科內(nèi)容,并為旅游景點(diǎn)的規(guī)劃、選址、布局及發(fā)展提供科學(xué)支持。
自20世紀(jì)60年代以來,國內(nèi)外涌現(xiàn)了大量的旅游空間結(jié)構(gòu)研究成果,區(qū)位理論、空間結(jié)構(gòu)理論、中心地理論、核心-邊緣理論、旅游地理系統(tǒng)模型等理論和方法被廣泛應(yīng)用于旅游空間格局研究之中[3]。Christaller將區(qū)位理論應(yīng)用于旅游空間格局相關(guān)研究之中,并探討了旅游地理空間與旅游者的游憩活動空間特征之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系[4];Daniels運(yùn)用中心地理論分析了兩個相鄰區(qū)縣共同舉辦錦標(biāo)賽產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)影響,結(jié)果表明舉辦錦標(biāo)賽對較大的區(qū)縣有更高經(jīng)濟(jì)影響[5];Weaver 研究了旅游發(fā)展對于核心區(qū)域和邊緣區(qū)域關(guān)系的影響,發(fā)現(xiàn)旅游業(yè)發(fā)展具有離心力作用,會加劇核心—邊緣區(qū)域之間發(fā)展的不平衡[6]。隨著相關(guān)研究的不斷深入,此后,核心—邊緣理論廣泛應(yīng)用于城市旅游空間結(jié)構(gòu)研究,如史春云、張捷等以四川省為例,研究了旅游區(qū)域核心—邊緣空間結(jié)構(gòu)的動態(tài)過程、階段與空間結(jié)構(gòu)形態(tài)的演變[7]; Gunn提出旅游功能系統(tǒng)模型,認(rèn)為供求關(guān)系是旅游系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu), 其他因素如吸引物、服務(wù)、交通等構(gòu)成了旅游系統(tǒng)的子系統(tǒng),該模型深化了人們對于旅游系統(tǒng)的認(rèn)知;以上研究豐富了旅游地空間結(jié)構(gòu)相關(guān)理論與方法,擴(kuò)展了研究思路,極大地推動了旅游地空間結(jié)構(gòu)研究。有關(guān)旅游空間格局的探索始于地理學(xué)視角的區(qū)域綜合開發(fā)研究[8]。當(dāng)前國內(nèi)旅游空間格局研究主要聚焦于旅游空間格局的理論與模型、目的地空間結(jié)構(gòu)、客源地空間結(jié)構(gòu)、目的地與客源地空間相互作用等方面[9]。在研究尺度上,多關(guān)注國家、區(qū)域[10]和省域等空間尺度,對于城市街區(qū)內(nèi)部的空間格局刻畫還有待深入。在研究方法上,陸大道提出的“點(diǎn)-軸”空間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型[11]被眾多學(xué)者所借鑒,程曉麗等基于這一理論以皖南國際旅游文化示范區(qū)為研究區(qū),構(gòu)建了“兩個中心、兩條發(fā)展主軸、三大旅游區(qū)”的旅游空間結(jié)構(gòu)體系[12]。諸多學(xué)者利用諸如位序-規(guī)模法則、修正引力模型、社會網(wǎng)絡(luò)分析、旅游生態(tài)位測評、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析、Zipf模型、旅游中心度和旅游經(jīng)濟(jì)聯(lián)系度等方法對旅游空間格局展開研究。此類方法科學(xué)闡釋了旅游資源的時間變化特征及空間格局,但對于旅游資源異質(zhì)性的探討有所不足。由于旅游門類眾多,數(shù)據(jù)屬性缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),加之?dāng)?shù)據(jù)獲取困難,導(dǎo)致城市內(nèi)部微觀層面的旅游景點(diǎn)空間格局研究面臨困難。
長期以來,旅游景點(diǎn)空間格局研究多集中于統(tǒng)計數(shù)據(jù)、社會調(diào)查數(shù)據(jù)等方面,存在數(shù)據(jù)獲取難度較大、成本高、樣本量小等局限性。雖然遙感數(shù)據(jù)也可用以識別景點(diǎn)的空間分布格局,但是局限于空間、光譜、時間分辨率,加之受植被、建筑等地物遮擋,造成旅游景點(diǎn)識別困難,并且光學(xué)遙感易受云霧天氣等因素的影響。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,以手機(jī)信令數(shù)據(jù)[13]、 軌跡數(shù)據(jù)[14]、百度熱力圖數(shù)據(jù)[15]、 POI(興趣點(diǎn),point of interest)數(shù)據(jù)[16]等為代表的地理空間大數(shù)據(jù)得到不斷豐富和完善,為城市旅游景點(diǎn)的空間格局研究提供了新的方法和思路。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比,POI數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、覆蓋面廣、識別精度高、易于獲取等優(yōu)點(diǎn)[17],有助于提高城市微觀尺度旅游景點(diǎn)空間研究的準(zhǔn)確性。同時,網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)為相關(guān)地理空間分析研究提供了便捷的數(shù)據(jù)獲取方式。
長沙市位于華中地區(qū)、湖南省東部偏北、湘江下游和湘瀏盆地西緣(圖1),其地理位置為東經(jīng)111°53′~ 114°15′,北緯 27°51′~ 28°41′,是長江中游地區(qū)和中南地區(qū)重要的旅游城市和交通樞紐,長江經(jīng)濟(jì)帶和長江中游城市群重要的節(jié)點(diǎn)城市,也是湖南省的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。長沙市屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候,地勢東西高、中部低,地貌類型豐富,地表水系眾多,土壤類型多樣。全市總面積11 819.5 km2,2019 年常住總?cè)丝?839.45萬人,下轄6區(qū)(岳麓區(qū)、開福區(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)、芙蓉區(qū)、望城區(qū))3縣(長沙縣、寧鄉(xiāng)市、瀏陽市),如圖1。作為中西部地區(qū)最具競爭力的旅游城市之一,長沙市2019年接待國內(nèi)外旅游者16 832.61萬人次,創(chuàng)造旅游總收入2 028.97億元。
圖1 長沙市地理位置及各區(qū)縣分布圖
POI是一種代表真實地理實體的點(diǎn)狀要素數(shù)據(jù),反映了地理要素的空間位置,包括要素名稱、地址、所屬區(qū)域、要素類型、經(jīng)緯度坐標(biāo)等空間和屬性信息[17]。POI數(shù)據(jù)作為空間大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù),是地理空間中具有標(biāo)志意義的地理對象[18],具有地理信息準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)量豐富等特點(diǎn)。POI數(shù)據(jù)可以提高對城市旅游景點(diǎn)空間描述的準(zhǔn)確性,能夠很好地反映出研究對象的空間結(jié)構(gòu)與空間分布特征[19]。本研究所用POI數(shù)據(jù)是利用Python網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)從百度地圖開放平臺(http://lbs.baidu.com)獲取,數(shù)據(jù)獲取時間為2020年6月,共爬取6 538個旅游景點(diǎn)數(shù)據(jù),經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗,篩選、去重后最終保留3 084條有效數(shù)據(jù),如表1。
表1 長沙市旅游景點(diǎn)POI主要類別
除POI數(shù)據(jù)之外,本文的支撐數(shù)據(jù)還包括長沙市各區(qū)縣矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)路網(wǎng)和水系數(shù)據(jù)等。其中區(qū)縣矢量數(shù)據(jù)、路網(wǎng)和水系數(shù)據(jù)均來源于地理信息專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)(http://kmap.ckcest.cn/)中的1∶25萬矢量地圖數(shù)據(jù),DEM數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)調(diào)查局(https://www.usgs.gov/),空間分辨率為30 m。
2.2.1 平均最近鄰指數(shù) 平均最近鄰指數(shù)ANN(Average Nearest Neighbor)是一種定量描述空間點(diǎn)狀要素鄰近程度、判斷其空間格局特征及分布形態(tài)的有效空間計量方法[20]。其計算公式[21]為
(1)
(2)
(3)
2.2.2 核密度估計 在點(diǎn)要素的空間集聚分析中,核密度估計法KDE(Kernel Density Estimation)常被用來反映要素在空間分布中的相對集中程度,是點(diǎn)模式分析中的常用方法之一[22]。核密度估計法以每個待計算的格網(wǎng)為中心,并進(jìn)行圓形區(qū)域搜索,以此計算每個格網(wǎng)的密度值[23]??臻g位置x的核密度函數(shù)f(x)的計算公式[24]為
(4)
式中:f(x)為空間位置x的核密度計算函數(shù);n為與空間位置x的距離小于或等于r的要素數(shù);k為空間權(quán)重函數(shù);r為距離衰減閾值;n為與位置x的距離小于或等于r的要素點(diǎn)數(shù)。其在空間上的幾何意義為在每個核心要素xi處核密度值最大,在遠(yuǎn)離核心要素xi的過程中核密度值不斷降低,直到與xi的距離達(dá)到閾值r時核密度值降為0。帶寬的大小對分析結(jié)果的精細(xì)度有著顯著影響,通過綜合考慮旅游景點(diǎn)POI空間分布的離散程度及其平均影響范圍,選擇3 500 m的搜索半徑(帶寬)進(jìn)行分析,該距離不僅較好地反映了旅游景點(diǎn)的整體分布特征,還識別了其分布的局部熱點(diǎn)信息。
2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓SDE(Standard Deviational Ellipse)是以長短軸標(biāo)準(zhǔn)差、橢圓中心及方位角為基本參數(shù)對地理要素的集中、離散和方向趨勢進(jìn)行定量描述一種重要的地理學(xué)研究方法[25],能對地理要素空間格局的全局特征進(jìn)行客觀表達(dá)。目前主要運(yùn)用于風(fēng)景名勝區(qū)區(qū)位、旅游業(yè)發(fā)展格局、旅游要素網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度等相關(guān)研究中[26],其優(yōu)勢在于能夠精準(zhǔn)、有效地揭示地理空間要素的空間分布特征,直觀展現(xiàn)要素空間分布的中心性及延展性,其計算公式如下[27]
截至4月21日,玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)新建北路500多人、480多頭牲畜和哈秀鄉(xiāng)哈秀寺260多名僧眾的應(yīng)急供水點(diǎn)開始供水。
平均中心:
(5)
橢圓方位角:
tanθ=(A+B)/C,
(6)
(7)
(8)
(9)
X軸標(biāo)準(zhǔn)差:
(10)
Y軸標(biāo)準(zhǔn)差:
(11)
為從總體上把握長沙市旅游景點(diǎn)POI的空間分布形態(tài)特征,本文將11類不同類型的旅游景點(diǎn)進(jìn)行疊加,分別得到所有旅游景點(diǎn)的平均最近鄰指數(shù)、核密度估計結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布。通過ArcGIS 10.6軟件測算得到長沙市旅游景點(diǎn)的最鄰近指數(shù)ANN為0.558,該值小于1;平均觀測距離為546.791m,預(yù)期平均距離為979.309 m;P值和Z得分分別為0和-46.922 (小于-2.58),通過了0.01置信水平的顯著性檢驗,因此有99%的把握拒絕零假設(shè)。由此可初步判斷長沙市旅游景點(diǎn)的總體分布類型為集聚型。通過疊加核密度柵格圖層、電子地圖和矢量底圖綜合分析(如圖2),長沙市核心城區(qū)成為密度最高值區(qū)域,呈現(xiàn)出4核(兩個最高值核心和兩個次級高值核心)多環(huán)的分布形態(tài);在核心城區(qū)外圍,形成了多個中級密度核心??傮w上形成了整體集聚、多中心發(fā)展、塊狀分散的空間格局。兩個最高值核心大體上以東二環(huán)線為軸線,呈東北-西南分布,由于其覆蓋區(qū)域面積差別明顯,本文分東西兩區(qū)展開論述:西部密度最高值區(qū)位于岳麓區(qū)中東部、天心區(qū)北部、芙蓉區(qū)西部以及開福區(qū)南部的交錯地帶,其覆蓋區(qū)域面積最大,大體上以橘子洲為軸線,呈東北-西南走向,包括岳麓山、橘子洲等享譽(yù)中外的旅游景點(diǎn)以及湖南大學(xué)、湖南師范大學(xué)、橘洲公園、湘江風(fēng)光帶、五一廣場、黃興廣場、天心公園、烈士公園等知名熱點(diǎn)區(qū)域。東部密度最高值區(qū)位于由開福區(qū)東南部、芙蓉區(qū)北部及長沙縣中西部地區(qū)所圍成的圓形區(qū)域,以長沙世界之窗為圓心輻射分布,包括月湖公園、馬欄山、星沙公園、湖湘奧林匹克花園等。這些區(qū)域均為長沙市熱門景區(qū),景點(diǎn)類型豐富,地域組合較好,致使旅游景點(diǎn)在空間上集聚分布,呈現(xiàn)出高值集聚的分布格局。次級高值核心大體上以天心區(qū)和雨花區(qū)的行政界線為界南北分布。北部次級高值核心位于雨花區(qū)中西部,大體為湘府路高架橋、萬家麗路、時代陽光大道和圭塘河所圍成的矩形區(qū)域,覆蓋湖南省森林植物園絕大部分。南部次級高值核心位于天心區(qū)東南部,覆蓋長沙生態(tài)動物園所有區(qū)域。從兩個次級高值核心的分布可以看出與森林植物園和生態(tài)動物園相配套的旅游景點(diǎn)眾多,今后很可能發(fā)展成為吸引游客的又一增長極。在核心城區(qū)之外,有多個中級密度核心(如圖3),分布于核心城區(qū)邊緣和各縣市區(qū)域旅游中心。除瀏陽市市區(qū)中級密度核心旅游景點(diǎn)密度分布無特殊景區(qū)依托而外,其他中級密度核心均不同程度地受核心旅游景區(qū)的影響,圍繞著核心景區(qū)分布著大量旅游景點(diǎn)。如望城區(qū)書堂山街道的新華聯(lián)銅官窯古鎮(zhèn)、寧鄉(xiāng)市黃材鎮(zhèn)的炭河里國家考古遺址公園、雨花區(qū)跳馬鎮(zhèn)的石燕湖生態(tài)旅游景區(qū)、瀏陽市大圍山鎮(zhèn)大圍山國家森林公園和長沙縣星沙街道的松雅湖國家濕地公園等周圍都配套布局有眾多相關(guān)旅游景點(diǎn),所以在空間上呈現(xiàn)出相對密度高值區(qū)域。
圖2 長沙市旅游景點(diǎn)POI核密度及地理要素空間分布
圖3 長沙市旅游景點(diǎn)POI密度核心典型區(qū)示例
圖4 長沙市旅游景點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布
由于11類旅游景點(diǎn)數(shù)量差異較大,不同類型POI分布趨勢不一,核密度估計結(jié)果不同,標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)也差異明顯,所以需要對其進(jìn)行分類測算。由于ANN對面積非常敏感,為了使各類旅游景點(diǎn)的集聚程度具有對比性,所以在測算各類旅游景點(diǎn)ANN值時,需要統(tǒng)一面積參數(shù)。
由各類旅游景點(diǎn)的ANN測算結(jié)果(表2)可以看出,長沙市各類旅游景點(diǎn)POI的ANN值均小于1,總體上都呈現(xiàn)出集聚分布的趨勢。景點(diǎn)、文物古跡、公園、游樂園、風(fēng)景區(qū)、博物館、植物園和水族館等8類旅游景點(diǎn)的ANN值從小到大依次遞增表明其空間集聚程度依次遞減;此8類旅游景點(diǎn)均通過了0.01置信水平的顯著性檢驗,表明其在空間上存在明顯的空間集聚特征。其中,水族館的ANN值最小(0.127),文物古跡的ANN值最大(0.791),究其原因:長沙市水族館的數(shù)量很少,皆分布于城市核心區(qū)域;文物古跡主要集中于核心城區(qū),但市區(qū)外圍均有分布。結(jié)合核密度分布圖(圖5)可以發(fā)現(xiàn),文物古跡核密度值除在核心城區(qū)最高而外,在向郊區(qū)延伸的過程中并未明顯降低,并有很大部分區(qū)域是中級密度分布地區(qū)。這是由于長沙作為中國歷史文化名城之一,文物古跡眾多,不僅在核心城區(qū)大量分布,而且在核心城區(qū)之外也分布有相當(dāng)多的文物古跡景點(diǎn)。
表2 長沙市各類旅游景點(diǎn)平均最近鄰指數(shù)測算結(jié)果
圖5 長沙市各類旅游景點(diǎn)核密度分布圖
除上述8類旅游景點(diǎn)具有明顯的空間集聚特征而外,動物園、教堂和寺廟的空間分布也呈現(xiàn)出一定的空間分布集聚性,但未通過0.1置信水平的顯著性檢驗,故無法有90%的把握拒絕零假設(shè)。其中,動物園的ANN值為0.678,集聚程度不高,是由于其數(shù)量很少且集中于長沙市中部核心城區(qū)和東部瀏陽市境內(nèi),所以其在整個長沙市市域范圍面積內(nèi)的空間集聚特征不十分明顯。教堂和寺廟的ANN值分別為0.841和0.993,其空間集聚程度較弱。由于教堂POI數(shù)量較少且空間上分布不夠集中,故其ANN值較大;寺廟分布總體上分散,ANN值最高,結(jié)合核密度分布圖可以發(fā)現(xiàn)寺廟在空間上有多個核密度高值區(qū),這是由于寺廟類景點(diǎn)本身特點(diǎn)所決定的,不僅城市中會有分布,而且一些植被覆蓋度較高的邊緣山區(qū)亦有分布,故其空間集聚特征不明顯,更趨向于隨機(jī)分布。
由于核密度等級的劃分是根據(jù)不同類型旅游景點(diǎn)的核密度值采用自然間斷點(diǎn)分級法對其進(jìn)行可視化顯示,故其只顯示該類旅游景點(diǎn)的相對等級。所以,教堂、植物園、動物園、水族館盡管具有較高密度等級,但由于其數(shù)量十分有限,因而只能直觀反映其空間分布相對密度。景點(diǎn)核密度分布與長沙市旅游景點(diǎn)的總體分布特征極其相似,是由于其數(shù)量占比在各類旅游景點(diǎn)中最大。公園、游樂園、風(fēng)景區(qū)、博物館等具有相似的核密度分布特征,且都集中于核心城區(qū)。為了更加精細(xì)地刻畫各類旅游景點(diǎn)要素在空間上的方向趨勢(如圖6),直觀展現(xiàn)其空間分布的中心性及延展性,本文采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模型對其進(jìn)行度量(如表3)。
圖6 長沙市各類旅游景點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布
表3 長沙市各類旅游景點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)
整體來看,寺廟、文物古跡、風(fēng)景區(qū)、植物園、景點(diǎn)、動物園等的空間分布范圍較大,皆大于2 500 km2且覆蓋所屬類型的68%及以上的旅游景點(diǎn)。其中,除動物園呈現(xiàn)出東北-西南走向的分布趨勢而外,其余類型景點(diǎn)皆呈現(xiàn)出東-西向的分布趨勢。覆蓋范圍較小的景點(diǎn)類型包括博物館、游樂園、教堂、公園、水族館,皆小于2 500 km2。其中博物館、游樂園由于景點(diǎn)數(shù)量相對較多,集中于核心城區(qū),故其分布范圍都相對較大(大于2 000 km2)且都是東-西向集聚分布;公園也呈東-西向分布趨勢,其數(shù)量較多但面積較小,集中程度高,主要服務(wù)于人口密度大的核心城區(qū);教堂和水族館的分布方向呈現(xiàn)出東北-西南趨勢,由于其數(shù)量有限,空間分布較為局限。
運(yùn)用Python爬蟲技術(shù),基于百度地圖API,爬取長沙市各類旅游景點(diǎn)POI,采用平均最近鄰指數(shù)、核密度估計及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓等方法分析長沙市旅游景點(diǎn)的空間格局特征。結(jié)論如下:
(1)長沙市旅游景點(diǎn)的空間分布整體上表現(xiàn)為集聚型,受交通、城市規(guī)劃及景區(qū)布局等因素的影響,多分布于交通干線與核心景區(qū)周圍,大致上以東二環(huán)線為軸線,呈東北-西南分布。形成了整體分散、多中心發(fā)展、塊狀集聚的空間格局;
(2)從不同景點(diǎn)類型看,其空間分布特征各異。在空間分布形態(tài)上主要表現(xiàn)為“單核心”、“雙核心”和“多核心”等不同類型;
(3)從不同類型景點(diǎn)均衡度與集聚性看,寺廟類旅游景點(diǎn)分布最為均衡,景點(diǎn)類旅游景點(diǎn)分布最為集中,其他類型旅游景點(diǎn)均具有不同程度的集聚特征;
(4)不同類型旅游景點(diǎn)形成了一定的專業(yè)化功能區(qū),旅游業(yè)發(fā)展較為成熟的街道呈現(xiàn)出多類型旅游景點(diǎn)集聚特征,部分街道由于旅游專業(yè)化程度低,缺乏特定的旅游資源,集聚類型較為單一。
通過對長沙市旅游景點(diǎn)空間格局進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),長沙市各類旅游景點(diǎn)空間分布集聚特征明顯,除寺廟類景點(diǎn)分布較為均衡而外,其余類型景點(diǎn)均過于集中于核心城區(qū),這與城市的發(fā)展水平高度相關(guān)??傮w而言,POI數(shù)據(jù)能夠在很大程度上客觀反映城市內(nèi)部的空間格局。特別是對于城市微觀尺度旅游景點(diǎn)空間研究,POI數(shù)據(jù)的精細(xì)特性有利于提高其空間格局分析的準(zhǔn)確性。但是,POI數(shù)據(jù)也存在一定局限,尤其是缺少相應(yīng)的屬性信息,較難進(jìn)行更加深入的研究。因此,未來可以嘗試將POI數(shù)據(jù)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)相結(jié)合,從而為城市旅游景點(diǎn)空間格局分析提供新的思路,對其分布規(guī)律和運(yùn)行機(jī)制開展更為深入的探索。