基于GIS的城市居住空間生態(tài)宜居性分析
——以吉林省吉林市為例

王春蕾 劉銳 張劼 高承龍

(1. 延邊大學(xué) a.融合學(xué)院，b.人文社會(huì)科學(xué)學(xué)院,吉林 延吉 133002；2. 哈爾濱師范大學(xué) 寒區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測與空間信息服務(wù)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150025；3. 吉林市城鄉(xiāng)規(guī)劃研究院 規(guī)劃信息所，吉林 吉林 132000)

黨的十八大報(bào)告指出要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，明確提出經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、社會(huì)建設(shè)、文化建設(shè)與生態(tài)文明建設(shè)五位一體的戰(zhàn)略部署。黨的十九大報(bào)告提出要加快我國生態(tài)環(huán)境文明建設(shè)，為人民創(chuàng)造適宜居住的環(huán)境[1]。在當(dāng)前和今后一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，生態(tài)環(huán)境建設(shè)必將是政府部門、科研院所以及各行各業(yè)關(guān)心的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)問題。

城市居住空間是城市重要的組成部分，是我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快和住房制度的不斷完善，居住用地在城市用地比重中不斷擴(kuò)大，成為發(fā)揮城市主要功能的重要載體，如何合理地規(guī)劃城市居住空間越來越受到廣泛關(guān)注。歐美學(xué)者最早進(jìn)行城市居住空間研究，并從生態(tài)學(xué)視角來解釋和分析城市居住與城市空間的關(guān)系[3]。我國學(xué)者自20世紀(jì)80年代開始注重城市居住空間的研究，以全國各大中城市為例，對(duì)地域內(nèi)城市居住空間結(jié)構(gòu)的分異、格局及動(dòng)力機(jī)制方面進(jìn)行了廣泛的研究[4-5]。傳統(tǒng)的城市居住空間分析主要以定性描述和分析為主，并輔以部分的定量歸納分析，缺乏動(dòng)態(tài)的檢測和可視化的空間分析方法。GIS技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，為優(yōu)化城市居住空間規(guī)劃研究提供了可行的技術(shù)支持[6]。

吉林市位于東北地區(qū)腹地，戶籍人口404.7萬，是國家確定的II型大城市，也是傳統(tǒng)的老工業(yè)城市，在城市空間優(yōu)化改造中具有代表性。吉林市在“北拓、南優(yōu)、東控、西調(diào)”的城市總體空間布局發(fā)展戰(zhàn)略引導(dǎo)下，以《吉林市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》為依據(jù)，遵循“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的理念，制定了以《吉林市住房發(fā)展規(guī)劃2011—2020年》和《吉林市城市控制性詳細(xì)規(guī)劃2011—2020年(中心城區(qū))》為主的住房規(guī)劃綱要。一是有序推進(jìn)和高效引導(dǎo)吉林市住房發(fā)展，切實(shí)完善、優(yōu)化和提升吉林市的城市功能和品質(zhì)。二是著重解決新、老城市規(guī)劃與改造，加強(qiáng)城市居住空間的建設(shè)，為生態(tài)宜居城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。然而，在居住用地的規(guī)劃開展中，與全國其他大城市問題相似，都面臨著大型企業(yè)和棚戶區(qū)搬遷改造難、新老城區(qū)配套服務(wù)設(shè)施分配不合理、中心城區(qū)人居環(huán)境差等問題。本文利用GIS技術(shù)獲取近年城市各地塊居住點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，對(duì)城市各單元的居住空間優(yōu)化規(guī)劃和城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)性意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以《吉林市城市總體規(guī)劃(2011—2020年)》[7]《吉林市住房發(fā)展規(guī)劃2011—2020年》[8]《吉林市十三五發(fā)展規(guī)劃綱要 (2016—2020年)》[9]為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研、資料收集及各個(gè)部門提供的相關(guān)信息，作為本研究的重要數(shù)據(jù)依據(jù)，研究的范圍為吉林市中心城區(qū)215平方公里，與吉林市總體規(guī)劃的范圍相一致，包含49個(gè)行政區(qū)域的695個(gè)居住點(diǎn)。著重考慮人們的日常生活需求，打造宜居的15min社區(qū)生活圈，即15min步行可達(dá)范圍，配備生活所需的基本服務(wù)功能與公共活動(dòng)空間，形成安全、友好、舒適的社會(huì)基本生活平臺(tái)。本文提取的數(shù)據(jù)類型包含了人們?nèi)粘Ｋ枨蟮幕竟δ埽缛猩鐓^(qū)中心分布、中小學(xué)分布、醫(yī)療診所分布、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布、公園綠地分布以及居民居住區(qū)等信息。

1.2 指標(biāo)分析

基于GIS技術(shù)的綜合賦值疊加分析的方法，是地理信息系統(tǒng)最重要和最基本的空間操作功能之一[10]。根據(jù)點(diǎn)、線、面實(shí)體基礎(chǔ)，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在其領(lǐng)域得以擴(kuò)展的信息分析方法。本文利用ArcGIS10.2軟件中Buffer功能，考慮到宜居的生活圈模式(5min—10min—15min可達(dá)區(qū)域)將提取的居民出行距離、距商服中心距離、距中小學(xué)距離、距社區(qū)中心距離、距公園綠地距離、距醫(yī)院診所距離的數(shù)據(jù)分布點(diǎn)進(jìn)行距離中心點(diǎn)范圍300m、600m、900m的權(quán)重疊加分析(如圖1—圖6)。

圖1 居民出行距離

圖3 距中小學(xué)距離

圖4 距社區(qū)中心距離

圖5 距公園綠地距離

圖6 距醫(yī)院診所距離

1.3 指標(biāo)體系的建立

城市宜居性指標(biāo)體系是描述和評(píng)價(jià)城市人居適宜居住的可度量參數(shù)集合，對(duì)選取的各類指標(biāo)因子進(jìn)行打分賦值，對(duì)生成的各類多重緩沖區(qū)進(jìn)行屬性賦值，添加指標(biāo)因子字段、權(quán)重賦值字段及建議分值字段，對(duì)多重緩沖區(qū)的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行賦值，使其屬性信息具有完整性[11]。通過從以上6個(gè)方面建立指標(biāo)體系，可以直觀地反映出城市的人居環(huán)境情況。(見表1)

表1 城市地塊宜居指標(biāo)權(quán)重賦值

利用層次分析的方法，首先對(duì)指標(biāo)類型和距離建立層次結(jié)構(gòu)模型和判斷矩陣，通過問卷調(diào)查并結(jié)合專家意見，對(duì)地塊指標(biāo)因子的重要性進(jìn)行權(quán)重賦值，對(duì)因子內(nèi)的300m、600m、900m的距離范圍內(nèi)又進(jìn)行權(quán)重賦值。最后根據(jù)6項(xiàng)主要因子和不同距離賦值經(jīng)原始數(shù)據(jù)規(guī)范化處理后乘以各自權(quán)重的總和。計(jì)算公式為：

其中，F(xiàn)i為各地塊宜居性得分，ai為某項(xiàng)因子經(jīng)層次排序后的權(quán)重賦值，n表示評(píng)價(jià)指數(shù)的總和，i表示某個(gè)評(píng)價(jià)的地塊。通過以上的公式計(jì)算，得出吉林市49個(gè)行政區(qū)域地塊的宜居性評(píng)價(jià)屬性數(shù)值排名(見表2)。

表2 城市地塊宜居性評(píng)價(jià)排名表

2 結(jié)果與分析

2.1 主要指標(biāo)結(jié)果評(píng)價(jià)

結(jié)合居住區(qū)，將中小學(xué)、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、醫(yī)院診所、社區(qū)中心、公園綠地的多重緩沖區(qū)進(jìn)行綜合疊加分析。通過緩沖區(qū)分析，分別建立300m、600m、900m的5min、10min、15min步行可達(dá)范圍圈，即分析在空間位置上有一定關(guān)聯(lián)的空間對(duì)象的空間特征和專屬屬性之間的相互關(guān)系，據(jù)此可以直接反映出區(qū)域的宜居性。通過疊加分析居住區(qū)出行距離、商服圈最大步行距離、中小學(xué)最大步行距離、社區(qū)中心最大步行距離、公園綠地最大步行距離、醫(yī)院診所最大步行距離發(fā)現(xiàn)，城區(qū)居住區(qū)主要以沿松花江走向分布為主，中心城區(qū)人口較多，居住區(qū)分布較為密集，形成的5—15min步行圈相互重疊，滿足生態(tài)宜居性指標(biāo)，而新建城片區(qū)公共服務(wù)設(shè)施較少，緩沖區(qū)半徑覆蓋率有限，難以滿足城市日益發(fā)展的需要。

2.2 城市總體特征分析

2.2.1 區(qū)域布局的不均衡性

總體來看，在研究的49個(gè)城市街道單元中，宜居性良好以上的地塊占據(jù)半數(shù)以上，宜居性一般的地塊有12個(gè)，宜居性較差的地塊有5個(gè)，表明城市整體宜居性較好(見表3)。但同時(shí)也應(yīng)看到，在城市發(fā)展過程中，由于地形條件、交通線、工業(yè)布局和建設(shè)用地選擇等原因，使得城市各類設(shè)施空間分布失衡，呈現(xiàn)出大集中、小聚集的特征。城市西南部和中部開發(fā)程度較高，其他周邊區(qū)域尤其新城開發(fā)程度低。全市12個(gè)宜居性優(yōu)秀的地塊中占到8個(gè)，各類設(shè)施相對(duì)集中，交通通達(dá)性較好，宜居性較高。龍?zhí)秴^(qū)遵義西路和鐵東、昌邑區(qū)北部和昌邑區(qū)東局子、豐滿區(qū)北部形成5個(gè)小聚集地塊，宜居性優(yōu)秀和宜居性良好的地塊占到18個(gè)，表明核心區(qū)宜居性較高，周邊生態(tài)設(shè)施布局良好。而城市其他地區(qū)，如城市近郊和新城區(qū)則宜居性一般，宜居性較差的地塊皆分布于此，沒有形成連續(xù)的輻射面，周邊生態(tài)設(shè)施布局差，公共基礎(chǔ)設(shè)施有待進(jìn)一步完善。

表3 宜居地塊分類統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 過度沿交通線和沿江帶狀集聚

城市交通與城市居住空間的關(guān)系是密切的，便捷的交通會(huì)大大節(jié)省出行時(shí)間，提高出行效率。同時(shí)，城市河流的分割作用也會(huì)對(duì)城市的格局造成深刻的影響。通過695個(gè)居住樣點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)其居住空間沿交通線和沿江聚集特征十分明顯。在地塊評(píng)價(jià)等級(jí)中也可以看出，一些宜居性較高的地塊均為交通便利的地區(qū)，而宜居性一般和較差的地塊，交通問題對(duì)區(qū)域的生態(tài)宜居性影響較大。主干路所占比重最大，次路和支路道路各類指標(biāo)聚集較少，宜居程度明顯低于城市的交通干道。此外，由于地形和河流走向原因，城市的總體格局造成主要道路以沿江走向布局明顯，這就導(dǎo)致城市居民住宅、生活設(shè)施、綠地等多沿河流流向布局分布，生態(tài)配置從城市外延向?yàn)I江地帶聚集，但部分地區(qū)由于交通作用，導(dǎo)致一江之隔宜居性差異明顯，不利于城市資源的全面均衡配置，以及與新區(qū)、郊區(qū)的城市設(shè)施和生態(tài)資源共享。

3 結(jié)論與建議

研究的各地塊宜居性差異較大。基于居民出行距離、距商服中心距離、距中小學(xué)校距離、距社區(qū)中心距離、距公園綠地距離、距醫(yī)院診所距離等6項(xiàng)指標(biāo)的GIS空間分析，得出以下結(jié)論：

(1)中心主城區(qū)各項(xiàng)配套設(shè)施形成5—15min步行圈相互重疊現(xiàn)象，可滿足城市大部分居民的生態(tài)宜居性需要。

(2)城市宜居性優(yōu)秀和宜居性良好的地塊過于聚集于老城區(qū)，沒有形成連續(xù)的輻射面，城市發(fā)展布局嚴(yán)重不均衡。

(3) 城市各項(xiàng)設(shè)施沿交通線和沿江聚集特征十分明顯，交通和水系分割問題對(duì)區(qū)域的生態(tài)宜居性影響較大。

吉林市城市生態(tài)宜居性整體良好，人居環(huán)境得到了明顯改善，正處于快速發(fā)展的階段，這是加強(qiáng)城市建設(shè)和環(huán)境整治的結(jié)果。但同時(shí)也應(yīng)該看到，城市的宜居性指標(biāo)是多方面綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，而城市的整體宜居性又是由各個(gè)地塊組成，因而，城市的各個(gè)地塊宜居性直接決定了城市的整體宜居水平?；谝陨现饕獑栴}的分析，提出建議如下：

(1)如果城市各項(xiàng)配套設(shè)施過于集中于一個(gè)區(qū)域，那么該區(qū)域的人口、產(chǎn)業(yè)、資源配置會(huì)越來越聚集，從而形成惡性循環(huán)，不利于城市發(fā)展。建議將配套設(shè)施過于集中區(qū)域進(jìn)行重新優(yōu)化，中心城區(qū)以發(fā)展綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)和人口向城市外圍擴(kuò)展，形成輻射發(fā)展模式。

(2)合理布局和完善各區(qū)域配套設(shè)施建設(shè)，發(fā)揮城市外圍城區(qū)作用，如加快推進(jìn)新建城區(qū)教育、醫(yī)療、公共交通等資源配置；新建廣場或健身場地、籃球場地等，作為居民活動(dòng)場地；優(yōu)化社區(qū)環(huán)境、醫(yī)療、文化等公共服務(wù)功能，結(jié)合城市特點(diǎn)發(fā)展一中心多核心型城市結(jié)構(gòu)模式[12]；增加城市自然生態(tài)環(huán)境容量和自凈力，統(tǒng)籌安排，帶動(dòng)各區(qū)域城鄉(xiāng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)城市交通線有必要向外圍加強(qiáng)輻射，建議沿江地區(qū)優(yōu)化和完善設(shè)施布局的同時(shí)，打通主干道，修建過江通道、跨江大橋或跨江纜車等，使得沿江兩岸齊頭并進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展。加快完善基礎(chǔ)設(shè)施和優(yōu)化城市格局[13]，有助于老工業(yè)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展和全面實(shí)現(xiàn)生態(tài)宜居城市建設(shè)目標(biāo)。