基于POI 數據的城區(qū)住宅與公共交通設施空間分布研究
——以成都市為例

李 波

（西南民族大學 公共管理學院，成都 610000）

0 前言

合理科學的城市空間布局是城市擴張發(fā)展的前提，城市中各種功能區(qū)的規(guī)劃分布更直接影響城市發(fā)展活力。住宅功能區(qū)作為城市最基本的構成單元，其空間分布對其他功能區(qū)的分布格局具有較大的影響，尤其是城市中為居民便捷出行提供主體支撐的公共交通設施，它與住宅區(qū)的空間分布具有較大的伴隨空間關系。隨著大數據在各領域的廣泛應用，其在城市分區(qū)空間規(guī)劃研究中的優(yōu)勢也逐漸凸顯。基于電子導航地圖而產生的興趣點（point of interest，POI）數據，伴隨現(xiàn)代化城市的發(fā)展，遍布城市的各個角落，包括各點經緯度信息和其他屬性信息，具有獲取快捷簡單、高效低廉、覆蓋面廣等特點。與城市高清影像結合，對于城市功能區(qū)識別、城市總體發(fā)展規(guī)劃和局部細致性規(guī)劃具有開拓性的輔助作用，并且已成為現(xiàn)代化城市研究的重要輔助工具。

城市住宅和公共交通設施在城市中的分布格局研究，大多利用社會經濟數據、遙感衛(wèi)星影像和實地觀測數據等。大數據技術為現(xiàn)代化城市研究提供了創(chuàng)新性的途徑和技術工具，也成為現(xiàn)代化城市規(guī)劃研究的熱點方法。當前，基于POI 數據的城市功能區(qū)和用地類型識別[1-5]，城市中各行業(yè)和基礎設施的空間分布情況[6-11]，城市空間結構及其邊界的界定識別[12-13]，城市生產、生活和生態(tài)空間的劃分[14-17]及城市活力[18-20]等方面的研究，從不同的視角利用不同的方法對城市空間布局規(guī)劃進行了細致的分析研究?，F(xiàn)有研究對城市住宅和公共交通基礎設施的空間布局聯(lián)系演化分析較少，中心城區(qū)兩者空間關系的分析對郊區(qū)新城的建設布局具有一定的借鑒意義。基于此，本文對成都市五大主城區(qū)住宅和公共交通基礎設施的空間分布演化格局進行分析，了解中心城區(qū)兩者的空間格局，為研究區(qū)兩者的布局、建設、規(guī)劃提供一定的參考依據。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域為成都市五大主城區(qū)。五大主城區(qū)位于成都市中心腹地，面積約為465 km2，占成都市總面積的3.24%；2019 年戶籍人口約428.2 萬人，占成都市總戶籍人口的28.54%。主城區(qū)發(fā)展較早，交通基礎設施較完善，住宅和居住人口高度集中、地區(qū)分布密度大。

1.2 數據來源

本文采用的POI數據通過高德地圖抓取獲得，包含住宅區(qū)和公共交通基礎設施的位置信息及其他屬性信息。本文對獲取的POI 數據進行清洗、去重、篩選等數據處理，共抓取2015 年五大主城區(qū)7 806 個住宅區(qū)POI，2 967 個公共交通基礎設施（公交站點、地鐵站、火車站、長途汽車站）POI；2020 年9 785 個住宅區(qū)POI，3 148 個公共交通基礎設施POI，各區(qū)數據分布如表1 所示。

表1 各區(qū)住宅與公共交通設施POI 數據

1.3 研究方法

1.3.1 核密度分析

核密度分析利用核函數計算點要素周圍區(qū)域的密度，根據輸入的整體要素計算整個研究區(qū)點要素的集聚程度，從而在平面上形成連續(xù)的密度面。該方法可以得到五大主城區(qū)住宅區(qū)與公共交通設施的空間分布聚集區(qū)域[21]，核密度fm（x）計算如公式（1）。

1.3.2 標準差橢圓

標準差橢圓對點的空間分布和方向進行分析，通過方位角、長短半軸、中心點等參數計算點要素的空間布局和演化特征[9]。本研究參考文獻[22]利用ArcGIS 軟件進行計算。

2 結果與分析

2.1 住宅與公共交通設施數量分布

成都市五大主城區(qū)2015 年和2020 年的住宅POI 和公共交通設施POI 如圖1 和圖2 所示。住宅POI 集中分布于三環(huán)路以內，聚集程度較高，分布較為密集。2020 年增加的住宅POI 多分布在三環(huán)與四環(huán)之間，且多位于主城區(qū)南部，體現(xiàn)成都向南擴展的態(tài)勢。中心城區(qū)可用的建設用地資源已開發(fā)殆盡，住宅區(qū)逐漸向外圍擴展，這也從側面反映了研究區(qū)這五年的城區(qū)建設擴張態(tài)勢。公共交通設施則呈現(xiàn)線條狀和環(huán)狀的分布格局，同時，POI 整體上分布較均勻，說明主城區(qū)公共交通基礎設施較為完備，便捷度較高。值得注意的是，成華區(qū)的公共交通設施POI 分布較稀疏，與其他幾個區(qū)相比，覆蓋程度不高，與該地區(qū)住宅空間分布特征相吻合。

圖1 2015 年與2020 年研究區(qū)住宅POI 分布

圖2 2015 年與2020 年研究區(qū)公共交通設施POI 分布

2.2 住宅與公共交通設施核密度空間演化特征

成都市五大主城區(qū)2015 年和2020 年住宅POI和公共交通設施POI 的核密度如圖3～圖6 所示。從2015 年和2020 年可以看出，五大主城區(qū)住宅主要集聚在一環(huán)和二環(huán)之間，呈現(xiàn)多個組團狀。與2015 年住宅空間布局相比，2020 年住宅逐漸向三環(huán)擴展分布。從2 個年份住宅核密度值的區(qū)間分布可以發(fā)現(xiàn)，2015 年住宅核密度值分級區(qū)間小于2020 年住宅核密度值分級區(qū)間，并且2015 年核密度的最大值也小于2020 年核密度最大值，這說明2020 年住宅數量不斷增多的同時，住宅空間聚集程度變得更明顯。從街道分布看，住宅聚集區(qū)主要集中在府南街道、鹽市口街道、玉林街道、太升路街道和合江亭街道，這些地區(qū)是較早規(guī)劃的居住地區(qū)，居住人口較集中，住宅密度大。

圖3 2015 年研究區(qū)住宅區(qū)POI 核密度分布

圖4 2020 年研究區(qū)住宅區(qū)POI 核密度分布

圖5 2015 年研究區(qū)公共交通設施POI 核密度分布

圖6 2020 年研究區(qū)公共交通設施POI 核密度分布

公共交通設施與住宅區(qū)核密度相似，呈現(xiàn)組團狀分布，但團狀主要集中于二環(huán)與三環(huán)間，這主要受環(huán)路交通性質的影響，公共交通設施主要沿環(huán)路分布且分布較均勻。2020 年公共交通聚集明顯高于2015 年，由于成都市發(fā)展逐漸向外擴張，尤其是郊區(qū)新城的建設和公共交通設施規(guī)劃不斷完善，城中心公共交通的密集程度不斷提高的同時，外圍城區(qū)的交通設施密度也隨城市外延擴張不斷提高，這從側面反映了成都市的交通便捷性在不斷提高。

本文將兩個年份的住宅核密度和公共交通設施核密度圖進行疊置，如圖7 和圖8 所示，2015年住宅密度與公共交通設施密度分布關系在空間上呈現(xiàn)公共交通設施圍繞住宅的重疊環(huán)狀分布特征，并且兩者在三環(huán)和四環(huán)之間分散稀疏布局，這也說明該時間段核心城區(qū)外的外圍郊區(qū)發(fā)展還未完全成形。2020 年住宅和公共交通密度在空間上的分布格局關系與2015 年相比變化較小，兩者高密度區(qū)也呈現(xiàn)重疊環(huán)狀分布特征。但值得注意的是，與2015 年三環(huán)與四環(huán)之間兩者空間分布不明顯的特征相比，2020 年三環(huán)與四環(huán)之間住宅密度增大，這是為了緩解城市人口的不斷增長和中心城區(qū)人口密度不斷增大的壓力，促使外圍郊區(qū)得到進一步規(guī)劃開發(fā)。交通基礎設施不斷完善，如地鐵線延伸，使得住宅區(qū)開始在該地區(qū)布局，公共交通設施在外圍郊區(qū)分布依然存在與住宅區(qū)分布不均衡的情況，但隨著城市規(guī)劃的發(fā)展完善，將會得到進一步改善。

圖7 2015 年研究區(qū)住宅與公共交通設施核密度疊置

圖8 2020 年研究區(qū)住宅與公共交通設施核密度疊置

2.3 住宅與公共交通設施方向與中心分布情況

本文利用ArcGIS 軟件中的標準差橢圓分析工具和中心分析方法分別得到2015 年和2020 年成都市五大主城區(qū)住宅區(qū)與公共交通設施的空間分布方向和中心，所選取的橢圓標準差等級參數為默認的第一級，其可以包含研究區(qū)范圍內68%的POI。從住宅區(qū)和公共交通設施的方向和中心看，2015 年和2020 年五大主城區(qū)兩者的空間分布方向無明顯變化，都呈現(xiàn)東—西方向分布，兩者的中心點也未發(fā)生較大變化且大致重合，都呈以人民公園—天府廣場為中心的分布。這是由于研究區(qū)是成都市的核心城區(qū)，其發(fā)展規(guī)劃時間較早，早期的城市空間規(guī)劃布局以天府廣場為中心呈環(huán)形向四周擴散發(fā)展。同時，2 個年份住宅區(qū)與公共交通設施的橢圓呈現(xiàn)大致重合，這說明兩者在空間分布上是相互匹配、緊密聯(lián)系的空間關系。2015年和2020 年公共交通設施的長半軸和短半軸都大于住宅區(qū)的長半軸和短半軸，這也進一步說明了公共交通設施在空間分布上相比住宅區(qū)離散程度更大、更分散。

3 結論與建議

本文利用成都市五大主城區(qū)2015 年和2020年住宅和公共交通基礎設施POI 數據對兩者的空間分布格局及其演化趨勢進行了研究分析，得到如下結論。

（1）2015 年成都市五大主城區(qū)住宅主要分布于二環(huán)以內并呈現(xiàn)區(qū)域聚集分布的空間格局；公共交通設施主要聚集在二環(huán)和三環(huán)之間，呈現(xiàn)明顯的散點狀分布態(tài)勢。住宅區(qū)和交通設施在空間上呈現(xiàn)環(huán)狀分布的空間格局。

（2）2020 年成都市五大主城區(qū)住宅數量增多，聚集密度增大，從2020 年住宅POI 空間分布看，住宅POI 多增加在三環(huán)路周邊，呈現(xiàn)向三環(huán)路周邊擴張分布的態(tài)勢。公共交通設施數量激增，呈現(xiàn)多團狀分布，兩者在空間上呈現(xiàn)重疊—環(huán)狀分布的空間格局。

（3）2015 年和2020 年成都市五大主城區(qū)住宅區(qū)和公共交通基礎設施的中心點和分布方向未發(fā)生較大變化，呈現(xiàn)大致重合狀態(tài)，兩者在空間分布上呈現(xiàn)相互匹配、緊密聯(lián)系的空間關系。

從研究分析可以看出，五大主城區(qū)作為成都市的中心區(qū)域，住宅區(qū)較聚集，公共交通設施較完善，中心城區(qū)公共交通設施的承載壓力不斷增大。當前，成都市的“南拓東進”發(fā)展規(guī)劃可以有效緩解城區(qū)擁擠的情況，減輕中心城區(qū)的交通壓力，也可以將住宅區(qū)向外圍城區(qū)擴展，緩解人口過度聚集導致的眾多“城市病”，但也要避免盲目擴張導致的資源浪費和環(huán)境破壞。中心城區(qū)應在合理規(guī)劃的基礎上進一步完善公共交通體系，加強住宅區(qū)與公共交通設施的空間布局匹配度，提升中心城區(qū)的出行便捷度，提高與郊區(qū)新城的空間聯(lián)系，促進城市各功能區(qū)的合理布局，實現(xiàn)城市的合理規(guī)劃發(fā)展。