昆明市公共服務(wù)設(shè)施空間格局研究

丁 偉，駱華松，2，洪菊花，2，高大帥，2，徐遠月

（1.云南師范大學(xué)地理學(xué)部，昆明 650500；2.中國西南地緣環(huán)境與邊疆發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心，昆明 650500）

“科技改變生活，城市讓生活更美好?！彪S著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市人口規(guī)模和用地規(guī)模不斷擴大，同時也帶來了諸如城市犯罪、治安混亂和垃圾遍地等城市問題，公共服務(wù)設(shè)施作為城市發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也面臨滯后性的問題。公共服務(wù)設(shè)施的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和布局成為影響城市化水平和人們生活水平的重要因素。

目前，國外關(guān)于公共服務(wù)設(shè)施的研究側(cè)重于政治體制和社會公平［1-3］等方面。國內(nèi)關(guān)于公共服務(wù)設(shè)施的研究主要集中在以下4個方面：一是城市空間結(jié)構(gòu)［4，5］及其演化分析［6］；二是公共服務(wù)設(shè)施配置問題研究［7-11］；三是公共服務(wù)設(shè)施選址問題研究［8］；四是單一設(shè)施問題研究。戢曉峰等［12］研究了昆明市交通設(shè)施的空間分布；魏作磊等［13］利用DBSCAN算法對廣州市南沙新區(qū)服務(wù)業(yè)空間布局進行了全面系統(tǒng)的聚類研究；顧夢瑤等［14］探討了貴陽市服務(wù)業(yè)空間分布格局及其影響因素；馬志強等［15］對蘭州市主城區(qū)內(nèi)居住、工作、醫(yī)療與休閑4類設(shè)施的空間分布現(xiàn)狀進行了研究；冉釗等［16］研究了長沙市生活性服務(wù)業(yè)的空間格局特征；還有學(xué)者研究了科教文化設(shè)施［17-19］的空間分布和特征。

POI即“興趣點”，是“Point of interest”的縮寫。POI是一類可以表征地理實物的點數(shù)據(jù)，可以是學(xué)校、加油站、酒店和超市等，POI包含名稱、經(jīng)度、緯度和地址4種信息。采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和相關(guān)編程軟件，通過百度地圖或高德地圖可以獲取POI數(shù)據(jù)，目前，不少公司開發(fā)了POI查詢網(wǎng)站，如“脈策科技”（https：//www.metrodata.cn/poi）和“規(guī)劃云”平臺（http：//guihuayun.com/poi/）。POI作為一種數(shù)據(jù)，與一般的統(tǒng)計信息相比，具有數(shù)量多、精度高、獲取便利的特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，主要包括3類：一是人-地系統(tǒng)各要素的空間分布研究，如商業(yè)形態(tài)的空間分布［20-23］、物流業(yè)和餐飲業(yè)的空間分布［24-27］、幼兒園和農(nóng)家樂等休閑設(shè)施的空間分布［28-31］、城市中心和功能區(qū)的識別［32，33］、生活便利度研究；二是人類活動的空間分布研究，如城區(qū)職住關(guān)系研究、就業(yè)空間研究和人口流動研究；三是人-地系統(tǒng)耦合關(guān)系研究，如房價影響因子探尋、土地利用評價和地名文化研究。

綜上所述，關(guān)于城市公共服務(wù)設(shè)施的研究還存在以下不足：①對城市公共服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)的利用程度不夠，大多還是定性研究；②城市公共服務(wù)設(shè)施的研究區(qū)域主要集中在經(jīng)濟水平較高的東部城市，忽略了西部快速城鎮(zhèn)化地區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)等人地關(guān)系演化特征鮮明的典型區(qū)域。本研究基于昆明市的POI數(shù)據(jù)，運用核密度分析、POI熵指數(shù)和標準差橢圓分析方法研究昆明市公共服務(wù)設(shè)施的空間格局特征，以期豐富POI數(shù)據(jù)的應(yīng)用，為區(qū)域城市規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

昆明市地處云貴高原中部，南瀕滇池，三面環(huán)山，一年四季如春。現(xiàn)轄呈貢、五華、盤龍、官渡、西山、東川和晉寧7個區(qū)，安寧市和富民、宜良、嵩明3個縣，以及石林彝族、祿勸彝族苗族和尋甸回族彝族等3個自治縣。2018年全市經(jīng)濟運行總體平穩(wěn)，地區(qū)生產(chǎn)總值達5 206.90億元，其中第三產(chǎn)業(yè)增加值2 946.72億元，增長7.3%。年末常住人口685.0萬人，城鎮(zhèn)人口352.7萬人，城市化率為61.7%。研究區(qū)概況如圖1所示。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所用數(shù)據(jù)來源于高德地圖開放平臺，數(shù)據(jù)獲取時間為2020年6月，共獲取61 088條POI數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度為1 km×1 km，坐標系為CGCS2000。將獲取的POI數(shù)據(jù)分為購物設(shè)施、餐飲設(shè)施、教育設(shè)施、醫(yī)療設(shè)施、金融設(shè)施、辦公設(shè)施、游憩設(shè)施、交通設(shè)施和其他設(shè)施9大類、18個子類。昆明市POI數(shù)據(jù)分類情況如表1所示。

表1 昆明市POI數(shù)據(jù)分類情況

1.3 研究方法

1.3.1 核密度分析 核密度分析能夠直觀地看出點要素在空間上的分布情況，原理是用核函數(shù)將點要素擬合為光滑曲面。其計算公式如下：

式中，fh()x為核函數(shù)的表達式；h為帶寬；n為POI總數(shù)；x-xi為點x到點xi的距離。

1.3.2 標準差橢圓 標準差橢圓法［34］可以宏觀地解釋某一地理現(xiàn)象空間分布的方向性、展布性、中心性和空間形態(tài)，是ArcGIS空間統(tǒng)計模塊的常規(guī)統(tǒng)計工具。標準差橢圓的形式如下：

式中，SDEx為長軸，SDEy為短軸，xi和yi是要素i的坐標表示平均中心（即橢圓圓心），n為要素總數(shù)。

旋轉(zhuǎn)角的計算公式為：

式中，θ為旋轉(zhuǎn)角，A、B和C為橢圓的方位角，n為要素總數(shù)和分別為要素的平均中心和XY坐標的差。

X軸與Y軸的標準差為：

SDE方法通過橢圓的空間分布范圍和中心、長軸、短軸、方位角等基本參數(shù)定量描述經(jīng)濟屬性空間分布特征。

POI熵指數(shù)具體公式如下：

式中，EI為各種類型POI的熵指數(shù)［35］，i為公共服務(wù)設(shè)施的種類，Si為研究單元內(nèi)i類POI占總POI的比重。EI反映城市功能的多樣性，EI越大，表明城市功能的混合度越高。

2 昆明市公共服務(wù)設(shè)施空間分布

2.1 網(wǎng)點密度空間布局特征

將獲取的昆明市公共服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)結(jié)合昆明市各區(qū)（縣）的基本情況進行網(wǎng)點密度分析，如表2所示。

表2 昆明市POI網(wǎng)點密度

由表2可知，POI密度最大的地區(qū)是五華區(qū)，為22.18個/km2；POI密度最小的地區(qū)是祿勸彝族苗族自治縣，僅0.54個/km2。這是因為五華區(qū)是昆明市的主城區(qū)，開發(fā)歷史悠久，人口密集，經(jīng)濟較發(fā)達，各種服務(wù)設(shè)施齊全，再加上面積較小，因此POI密度最大。而祿勸彝族苗族自治縣是昆明市的郊區(qū)縣，地形復(fù)雜多樣，少數(shù)民族聚居，經(jīng)濟較為落后，山區(qū)交通不便，基礎(chǔ)設(shè)施跟不上，縣域面積廣闊，為全市最大的縣，因此POI密度最小。根據(jù)POI密度的大小，可將昆明市14個區(qū)（縣）劃分為3個等級：第一等級包括五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)和呈貢區(qū)，其POI密度均超過了10個/km2；第二等級包括西山區(qū)、安寧市、嵩明縣、晉寧區(qū)、宜良縣、石林彝族自治縣、富民縣和東川區(qū)，其POI密度在1～10個/km2；第三等級包括尋甸回族彝族自治縣和祿勸彝族苗族自治縣，其POI密度均低于1個/km2。

2.2 公共服務(wù)設(shè)施整體布局特征

昆明市公共服務(wù)設(shè)施呈“一核兩軸多極”的空間分布模式（圖2）。具體來看，“一核”主要位于昆明市主城區(qū)，包括五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)和西山區(qū)；“兩軸”分別是東西走向的“安寧市—呈貢區(qū)—宜良縣”一線和西南—東北走向的“安寧市—主城區(qū)—嵩明縣—尋甸回族彝族自治縣”一線；極點位于其余各區(qū)（縣）中心。從整體來看，昆明市公共服務(wù)設(shè)施呈“南部多而密集、北部少而稀疏”的空間分布格局。值得關(guān)注的是，隨著呈貢新區(qū)的建立，呈貢區(qū)的公共服務(wù)設(shè)施激增，很可能成為昆明市下一個公共服務(wù)設(shè)施核心區(qū)。

圖2 昆明市公共服務(wù)設(shè)施空間分布核密度

為進一步探析昆明市公共服務(wù)設(shè)施在方向上的空間分布，本研究接著進行標準差橢圓分析（圖3）。從生成面積表示范圍來看，昆明市公共服務(wù)設(shè)施主要集中在主城區(qū)；從扁率來看，昆明市公共服務(wù)設(shè)施分布的方向趨勢明顯；從長軸和短軸來看，標準差橢圓的長軸和短軸長度相差較大，說明公共服務(wù)設(shè)施的空間分布方向性顯著，分布向中心集聚，四周分散。從總體來看，昆明市公共服務(wù)設(shè)施呈“西南—東北”走向分布。

圖3 昆明市公共服務(wù)設(shè)施標準差橢圓

2.3 各類公共服務(wù)設(shè)施布局特征

昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施存在單核、雙核和多核3種空間聚集模式，其中餐飲設(shè)施、購物設(shè)施、金融設(shè)施、醫(yī)療設(shè)施和其他設(shè)施為單核聚集模式；游憩設(shè)施、交通設(shè)施和教育設(shè)施為雙核聚集模式；辦公設(shè)施為多核聚集模式。由于公共服務(wù)設(shè)施種類繁多，故每種模式選取一種設(shè)施作為代表來闡述，如圖4所示。從昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施核密度來看，雖然昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施空間形態(tài)各異，但是聚集中心具有相似性，都集中在昆明市主城區(qū)。

圖4 昆明市公共服務(wù)設(shè)施聚集模式分布

從昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施標準差橢圓分布來看（圖5），昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施都具有明顯的方向性分布，均呈現(xiàn)“西南—東北”走向。從生成面積表示范圍來看，辦公設(shè)施的范圍最大，交通設(shè)施的范圍最小。

圖5 昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施標準差橢圓

表3是昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施標準差橢圓基本信息。由表3可知，辦公設(shè)施標準差橢圓的短半軸較其余公共服務(wù)設(shè)施的分布范圍更為寬廣，可以看出辦公設(shè)施的空間布局較其余公共服務(wù)設(shè)施更加離散，呈明顯的擴展趨勢。交通設(shè)施標準差橢圓的短半軸最短，空間集聚特征更為明顯。這是由于隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市用地規(guī)模不斷擴大，寫字樓等設(shè)施相繼建立，提高了辦公水平，辦公設(shè)施呈擴展趨勢。

表3 昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施標準差橢圓基本信息

2.4 公共服務(wù)設(shè)施功能混合度特征

根據(jù)公式（10）計算昆明市公共服務(wù)設(shè)施的POI熵指數(shù)，結(jié)合ArcGIS 10.2軟件，采用自然斷點法將昆明市各區(qū)（縣）的功能混合度分為高、中、低3個等級，其結(jié)果如圖6所示。

由圖6可見，昆明市城市功能混合度空間分布大致呈“中心-邊緣”分布。城市功能混合度高的地區(qū)有五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)和西山區(qū)；城市功能混合度中等的地區(qū)有安寧市和呈貢區(qū)；城市功能混合度低的地區(qū)有東川區(qū)、晉寧區(qū)、富民縣、宜良縣、嵩明縣、石林彝族自治縣、祿勸彝族苗族自治縣和尋甸回族彝族自治縣。五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)和西山區(qū)4區(qū)是昆明市的核心區(qū)，位于滇池東北，區(qū)位條件優(yōu)越，經(jīng)濟繁榮，集中了大量的物流、資金流和信息流，餐飲、學(xué)校和銀行等公共服務(wù)設(shè)施完備，成為昆明市城市功能混合度高的地區(qū)。

圖6 昆明市城市功能混合度

3 昆明市公共服務(wù)設(shè)施影響因素

為進一步探究昆明市公共服務(wù)設(shè)施空間分布格局的影響因素，從人口、經(jīng)濟和收入3個方面選取總?cè)丝?、人均GDP、人均可支配收入和平均工資4個關(guān)聯(lián)因素，借助SPSS 26.0統(tǒng)計分析軟件，采用相關(guān)分析方法分析昆明市公共服務(wù)設(shè)施與人口、經(jīng)濟與收入之間的相關(guān)關(guān)系，使用皮爾遜相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)關(guān)系的強弱情況，從城市中觀層面探究公共服務(wù)設(shè)施空間分布格局的影響因素。4個關(guān)聯(lián)因素的數(shù)據(jù)來源于《2019年云南統(tǒng)計年鑒》，相關(guān)分析結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，昆明市公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量與總?cè)丝?、人均GDP和人均可支配收入均顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是0.915、0.821和0.787，且相關(guān)系數(shù)均大于0，說明公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量與總?cè)丝?、人均GDP和人均可支配收入均存在顯著正相關(guān)關(guān)系。

表4 相關(guān)分析結(jié)果

4 昆明市公共服務(wù)設(shè)施提升路徑

通過昆明市公共服務(wù)設(shè)施空間格局研究發(fā)現(xiàn)，昆明市公共服務(wù)設(shè)施尚存在諸多問題，總?cè)丝?、人均GDP和人均可支配收入是影響公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量的主要因素，公共服務(wù)設(shè)施的布局和管理還需進一步改善和加強，分析歸納后提出以下提升路徑。

4.1 根據(jù)人口特征平衡供需結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)公共服務(wù)設(shè)施均等化

實現(xiàn)公共服務(wù)設(shè)施均等化是提高人民幸福感、獲得感的必然要求。在以五華區(qū)、西山區(qū)、盤龍區(qū)和官渡區(qū)為核心的城市地區(qū)，需要根據(jù)人口規(guī)模特征、人口結(jié)構(gòu)特征和人口流動性統(tǒng)籌市區(qū)公共服務(wù)設(shè)施功能定位等因素，科學(xué)合理地規(guī)劃布局公共服務(wù)設(shè)施內(nèi)容。在離市區(qū)較遠的鄉(xiāng)村地區(qū)，尤其是石林彝族自治縣、祿勸彝族苗族自治縣和尋甸回族彝族自治縣等少數(shù)民族聚居地，需要在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和鄉(xiāng)村建制調(diào)整的大環(huán)境下，結(jié)合戶籍人口和人口結(jié)構(gòu)等因素，推進公共服務(wù)設(shè)施的布局，優(yōu)化鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境。近幾年，農(nóng)村地區(qū)外出務(wù)工的青壯年較多，農(nóng)村“空巢老人”“留守兒童”現(xiàn)象突出，需要提前進行深入調(diào)研，合理布局康養(yǎng)設(shè)施、教育設(shè)施和游憩設(shè)施，給鄉(xiāng)村地區(qū)營造良好的生活環(huán)境。石林彝族自治縣、祿勸彝族苗族自治縣和尋甸回族彝族自治縣是昆明市少數(shù)民族聚居地，具有獨特而豐富的少數(shù)民族文化，為保護和弘揚少數(shù)民族傳統(tǒng)文化，需要合理布局游憩設(shè)施和文化設(shè)施，營造和諧的文化環(huán)境。此外，還要充分考慮農(nóng)村地區(qū)“留守兒童”“空巢老人”、殘障人士和少數(shù)民族等特殊群體，適當增加弱勢群體的服務(wù)供給，在少數(shù)民族地區(qū)可多舉辦與當?shù)匚幕较噙m應(yīng)的娛樂活動，增強文化設(shè)施的使用效率，豐富少數(shù)民族地區(qū)的文化生活，提高鄉(xiāng)村生活水平，從而實現(xiàn)城鄉(xiāng)公共服務(wù)設(shè)施均等化、科學(xué)化、標準化發(fā)展。

公共服務(wù)設(shè)施具有前瞻性和時序性的特點，人口是影響昆明市公共服務(wù)設(shè)施的最主要因素，其布局必須與人口發(fā)展相適應(yīng)。一方面，要改善人口結(jié)構(gòu)，根據(jù)人口動態(tài)調(diào)整，優(yōu)化公共服務(wù)設(shè)施布局。另一方面，要通過張貼海報、問卷調(diào)查和知識普及等手段積極宣傳，提高居民認識，強化素質(zhì)教育，倡導(dǎo)愛護公共服務(wù)設(shè)施的文明風(fēng)尚，讓愛護公共服務(wù)設(shè)施的理念深入人心，減少公共服務(wù)設(shè)施的浪費與破壞。

4.2 加快經(jīng)濟發(fā)展，提高經(jīng)濟水平，加強公共服務(wù)設(shè)施維護

厘清經(jīng)濟發(fā)展與公共服務(wù)設(shè)施布局之間的關(guān)系尤為重要，經(jīng)濟的快速發(fā)展為城市公共服務(wù)設(shè)施的布局奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，高質(zhì)的公共服務(wù)設(shè)施可以反哺地區(qū)經(jīng)濟。因此，需大力發(fā)展城市經(jīng)濟，為各類公共服務(wù)設(shè)施高效運轉(zhuǎn)提供強大的資金支持，將加強公共服務(wù)設(shè)施的維護工作擺在重要位置。加大對邊遠鄉(xiāng)村地區(qū)的扶持力度，結(jié)合各地區(qū)的實際情況布局公共服務(wù)設(shè)施，并及時更新、修繕和維護公共服務(wù)設(shè)施。尤其是祿勸彝族苗族自治縣受自然條件影響較大，POI密度最低，城市功能混合度低，需要優(yōu)化布局公共服務(wù)設(shè)施，推動少數(shù)民族地區(qū)的發(fā)展。

4.3 提高工資水平，改善收入結(jié)構(gòu)，刺激公共服務(wù)設(shè)施消費

合理優(yōu)化布局公共服務(wù)設(shè)施的根本目的就是提高人民的生活水平，要始終把人民的利益放在第一位。因此，要堅持以按勞分配為主、多種分配方式并存的基本分配制度，根據(jù)各地區(qū)的實際情況，適當提高工資水平，讓居民有更多的可支配收入，從而刺激消費，充分發(fā)揮公共服務(wù)設(shè)施的服務(wù)功能，提高人民的幸福感、獲得感和安全感。

5 小結(jié)與討論

本研究通過高德地圖開放平臺獲取昆明市POI數(shù)據(jù)，采用核密度分析和標準差橢圓分析方法結(jié)合ArcGIS 10.2軟件探討了昆明市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布格局，并計算昆明市公共服務(wù)設(shè)施POI熵指數(shù)，得出以下結(jié)論。

1）昆明市公共服務(wù)設(shè)施POI密度最大的地區(qū)是五華區(qū)，POI密度最小的地區(qū)是祿勸彝族苗族自治縣。

2）昆明市公共服務(wù)設(shè)施整體呈“一核兩軸多極”的空間分布模式，呈“南部多而密集、北部少而稀疏”的空間分布格局。

3）昆明市各類公共服務(wù)設(shè)施存在單核、雙核和多核3種空間聚集模式，在空間上大致呈“西南—東北”走向分布。

4）昆明市城市功能混合度在空間上呈“中心-邊緣”分布，城市功能混合度高的區(qū)域位于城市中心，城市功能混合度低的區(qū)域位于城市邊緣區(qū)。

總體而言，運用POI數(shù)據(jù)分析昆明市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布格局能夠真實反映其發(fā)展狀況，對未來城市公共服務(wù)設(shè)施的選址和布局具有一定的參考價值。但是，POI數(shù)據(jù)沒有涵蓋創(chuàng)建時間等屬性信息，很難進一步深入探索，今后可利用互聯(lián)網(wǎng)平臺將大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，進一步分析城市公共服務(wù)設(shè)施空間分布格局及其驅(qū)動機制，從而推動城市的發(fā)展。