江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)技術(shù)路線研究

張 浩,李明巨,劉 波,李 真

(1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心,江蘇 南京 210013;2.江蘇省地理信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210013;3.江蘇省測(cè)繪研究所,江蘇 南京 210013)

0 引 言

城鎮(zhèn)空間布局及其擴(kuò)張情況,是重要的地理國(guó)情之一[1]。城鎮(zhèn)空間格局,主要描述區(qū)域內(nèi)不同規(guī)模的城鎮(zhèn)按照一定的空間組織規(guī)則形成的空間體系狀況,包括時(shí)空地域結(jié)構(gòu)、空間等級(jí)、空間聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)等[2]。城鎮(zhèn)空間格局的變化監(jiān)測(cè),可為城鎮(zhèn)空間布局優(yōu)化、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃等提供支撐。

對(duì)于城鎮(zhèn)空間格局的刻畫(huà),離不開(kāi)時(shí)空信息數(shù)據(jù)的支撐,特別互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放時(shí)空大數(shù)據(jù)的發(fā)展,為精細(xì)化“定量、定性、定序、定位”刻畫(huà)城鎮(zhèn)空間格局的變化態(tài)勢(shì)提供了有力支撐。本文圍繞長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)背景下的江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化態(tài)勢(shì),基于多源時(shí)空大數(shù)據(jù),開(kāi)展江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)內(nèi)容、指標(biāo)和監(jiān)測(cè)技術(shù)方法研究,形成江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)技術(shù)路線。

1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與指標(biāo)

1.1 監(jiān)測(cè)空間維度、尺度劃分

城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)的內(nèi)容指標(biāo),與空間維度和空間尺度密切相關(guān)。城鎮(zhèn)空間格局的空間維度,可分為物質(zhì)空間、社會(huì)空間和信息空間。傳統(tǒng)的地理國(guó)情專題監(jiān)測(cè),多側(cè)重于物質(zhì)空間的監(jiān)測(cè),而忽略了社會(huì)空間和信息空間。

本文嘗試突破傳統(tǒng)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)多限于物質(zhì)空間的瓶頸,從物質(zhì)空間、社會(huì)空間和信息空間等“全空間”維度,長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域、江蘇省域和典型城市等不同空間尺度,設(shè)計(jì)了江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)指標(biāo)[3]。

1.2 主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域尺度下的城鎮(zhèn)空間格局,主要監(jiān)測(cè)江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶主要節(jié)點(diǎn)城市之間的交通聯(lián)系、經(jīng)濟(jì)聯(lián)系、信息聯(lián)系空間強(qiáng)度及其變化情況。

江蘇省域尺度下的城鎮(zhèn)空間格局,主要監(jiān)測(cè)江蘇省縣級(jí)以上城市的空間形態(tài)、空間聯(lián)系、空間組織、產(chǎn)業(yè)布局及其變化情況。

典型城市尺度下的城市空間格局,主要監(jiān)測(cè)城市空間形態(tài)、空間組織、城市活力空間、城市公共服務(wù)布局及其變化情況。

2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源分析

開(kāi)展多空間維度、多空間尺度下的江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè),需要多類型、多粒度、多領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資料支撐。本文采用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資源包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料以及互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放大數(shù)據(jù)等多源時(shí)空大數(shù)據(jù)。

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括江蘇省第一次地理國(guó)情普查成果數(shù)據(jù)、航空攝影影像、SPOT衛(wèi)星影像、DMSP/OLS夜間燈光影像、基礎(chǔ)測(cè)繪DLG數(shù)據(jù)、“天地圖·江蘇”P(pán)OI(興趣點(diǎn))數(shù)據(jù)、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶交通地圖集等,用于支撐城鎮(zhèn)空間邊界提取、用地結(jié)構(gòu)識(shí)別、設(shè)施空間分布描述、交通可達(dá)時(shí)間測(cè)度。

2.2 國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

本文主要通過(guò)國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒、城市統(tǒng)計(jì)年鑒以及各類專題網(wǎng)站等,獲取城鎮(zhèn)人口、城鎮(zhèn)化率、GDP、產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)、金融單位、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、眾創(chuàng)空間、開(kāi)發(fā)區(qū)發(fā)展等數(shù)據(jù),支撐城鎮(zhèn)要素流分析、城鎮(zhèn)等級(jí)體系劃分等。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放大數(shù)據(jù)

本文主要利用互聯(lián)網(wǎng)訂票網(wǎng)站客運(yùn)班次、社交媒體簽到數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)生活服務(wù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)搜索指數(shù)數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù),支撐城鎮(zhèn)交通流、信息流分析和公共服務(wù)空間格局質(zhì)量評(píng)價(jià)等。圖1所示為城鎮(zhèn)空間格局監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)資料示例。

圖1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料示例

3 主要技術(shù)方法

3.1 基于遙感影像和地理國(guó)情的城鎮(zhèn)空間邊界監(jiān)測(cè)

本文利用航空攝影影像、SPOT衛(wèi)星影像和地理國(guó)情普查數(shù)據(jù),以“市域境界線”“擴(kuò)展模式”“城市景觀特征”“城市形態(tài)”四大特征為規(guī)則,采用人工判讀提取多個(gè)時(shí)點(diǎn)的城鎮(zhèn)空間邊界信息,從空間形態(tài)學(xué)的角度描述城市建成區(qū)邊界[4-5]。

3.2 基于POI和地理國(guó)情數(shù)據(jù)的城市服務(wù)邊界監(jiān)測(cè)

POI(興趣點(diǎn))作為城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一,能夠直觀地反映城市各類要素集聚狀況。采用POI中的商超、學(xué)校、醫(yī)院等設(shè)施點(diǎn),通過(guò)核密度分析等方法,利用POI點(diǎn)與城市要素空間分布的關(guān)聯(lián)性,可以識(shí)別出城鎮(zhèn)服務(wù)空間邊界[6]。圖2所示為南京市2012-2016年服務(wù)邊界變化監(jiān)測(cè)成果。城市空間形態(tài)邊界和服務(wù)活動(dòng)邊界的差異,可為評(píng)估城鎮(zhèn)空間擴(kuò)張與服務(wù)功能培育的協(xié)調(diào)水平提供支撐。

3.3 基于客運(yùn)流量的城市交通空間聯(lián)系強(qiáng)度監(jiān)測(cè)

城市間客流量,是反映城市間人員流動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)聯(lián)系的重要指標(biāo)。由于精確的城市間客流量數(shù)據(jù)較難獲取。本文互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)訂票網(wǎng)站上鐵路、公路和航空客運(yùn)的班次數(shù)據(jù),通過(guò)建立基于客票數(shù)據(jù)的客運(yùn)流反演模型,模擬城市間的客運(yùn)流量規(guī)模[7],從而監(jiān)測(cè)不同時(shí)點(diǎn)下城市間交通客運(yùn)流強(qiáng)度的變化情況。

3.4 基于百度指數(shù)的城市信息空間聯(lián)系強(qiáng)度監(jiān)測(cè)

百度指數(shù),是以百度海量網(wǎng)民行為數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分享平臺(tái),反映關(guān)鍵詞搜索趨勢(shì)、洞察網(wǎng)民興趣和需求、監(jiān)測(cè)輿情動(dòng)向、定位受眾特征等。將搜索區(qū)域設(shè)定為研究城市,以目標(biāo)城市作為關(guān)鍵詞,百度指數(shù)即可表征互聯(lián)網(wǎng)空間中研究城市與目標(biāo)城市的網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度[8]。本文基于百度指數(shù),監(jiān)測(cè)了江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶主要節(jié)點(diǎn)城市2011—2016年信息空間聯(lián)系及其變化。

3.5 基于綜合指標(biāo)的城鎮(zhèn)空間等級(jí)監(jiān)測(cè)

目前,城市規(guī)模劃分主要以城區(qū)常住人口為統(tǒng)計(jì)口徑,未考慮影響城鎮(zhèn)空間等級(jí)的用地、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新力乃至文化、歷史等因素。本文選取人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、建成區(qū)規(guī)模、創(chuàng)新能力等指標(biāo),綜合評(píng)價(jià)區(qū)域城鎮(zhèn)的空間等級(jí)。首先對(duì)反映各類指標(biāo)的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)化,然后根據(jù)由專家打分法確定的各指標(biāo)權(quán)重對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和,再采用空間聚類分析方法將所研究的城鎮(zhèn)劃分為五個(gè)等級(jí),最終獲取2005年、2010年、2015年等多個(gè)時(shí)期的江蘇省城鎮(zhèn)空間規(guī)模等級(jí)監(jiān)測(cè)成果。

3.6 基于社交媒體簽到和地理國(guó)情數(shù)據(jù)的城市功能分區(qū)監(jiān)測(cè)

城市功能分區(qū)的定量化識(shí)別,一直是研究的難點(diǎn)。本文根據(jù)社交媒體的簽到大數(shù)據(jù),利用簽到人員的空間位置和時(shí)空活動(dòng)規(guī)律,結(jié)合地理國(guó)情普查中的居民區(qū)、商場(chǎng)、企業(yè)、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所數(shù)據(jù),按照城市功能活動(dòng)模式,識(shí)別出城市的就業(yè)活動(dòng)區(qū)、居住活動(dòng)區(qū)、休閑活動(dòng)區(qū)及綜合活動(dòng)區(qū)。

3.7 基于POI和普查數(shù)據(jù)的城市活力空間監(jiān)測(cè)

以POI中的餐飲美食、購(gòu)物、金融、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、樓宇等點(diǎn)位數(shù)據(jù),代表反映城市商業(yè)服務(wù)業(yè)活力的空間設(shè)施,結(jié)合地理國(guó)情普查中的商場(chǎng)、企業(yè)、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所數(shù)據(jù),利用核密度空間分析方法,識(shí)別城市活力空間的分布特征與冷熱區(qū)域,發(fā)現(xiàn)不同時(shí)點(diǎn)城市活力空間的分布差異與變化趨勢(shì)[9-10]。圖3所示為南京市2012—2014年活力空間變化監(jiān)測(cè)成果。

圖3 南京市城市活力空間變化監(jiān)測(cè)(2012—2014年)

3.8 基于交通可達(dá)性的城市公共服務(wù)空間格局監(jiān)測(cè)

城市內(nèi)部,各公共服務(wù)設(shè)施的空間可達(dá)性和輻射范圍,可從不同角度反映公共服務(wù)設(shè)施配置的均衡度和合理性。本文基于交通可達(dá)性模型,利用交通路網(wǎng)數(shù)據(jù),測(cè)度了城市醫(yī)療、教育、文化休閑等公共服務(wù)設(shè)施的空間可達(dá)性和輻射范圍。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于多源時(shí)空大數(shù)據(jù),形成的城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)技術(shù)路線和技術(shù)方法,有效支撐了江蘇省城鎮(zhèn)空間格局變化監(jiān)測(cè)工程實(shí)踐。隨著時(shí)代的發(fā)展,城鎮(zhèn)空間格局的內(nèi)涵和外延不斷拓展,城鎮(zhèn)空間格局變化態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)的支撐數(shù)據(jù)資源和關(guān)鍵技術(shù)也呈現(xiàn)新的發(fā)展形勢(shì)。本文提出的城鎮(zhèn)物質(zhì)空間、社會(huì)空間和信息空間等“全空間”格局變化監(jiān)測(cè)技術(shù)思路,在精細(xì)度、精準(zhǔn)性方面還有許多不足之處,需要進(jìn)一步深化研究。