基于GIS與POI數(shù)據(jù)的生活服務(wù)設(shè)施空間分布研究

摘 要：為滿足新時(shí)代城市建設(shè)與規(guī)劃要求，以哈爾濱市主城區(qū)為研究區(qū)，基于GIS技術(shù)對生活服務(wù)設(shè)施POI數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓、空間自相關(guān)等分析方法，探究哈爾濱市主城區(qū)生活服務(wù)設(shè)施的空間分布狀況。結(jié)果表明，哈爾濱市主城區(qū)各類生活服務(wù)設(shè)施主要分布在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)及香坊區(qū)，呈現(xiàn)出內(nèi)密外疏的分布形態(tài)；各類設(shè)施分布具有顯著方向性，中心點(diǎn)地理位置接近；POI數(shù)據(jù)在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)、香坊區(qū)以及4區(qū)交界處呈現(xiàn)顯著的空間自相關(guān)性。哈爾濱市主城區(qū)中心區(qū)域生活服務(wù)設(shè)施數(shù)量密集，配套充分，但周邊區(qū)域建設(shè)仍有待完善。

關(guān)鍵詞：POI數(shù)據(jù)；生活服務(wù)設(shè)施；空間分布；哈爾濱市主城區(qū)；GIS

中圖分類號：TP984 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）31-0080-04

Abstract： In order to meet the requirements of urban construction and planning in the new era， taking the main urban area of Harbin City as the research area， based on GIS technology， analysis methods such as core density， standard deviation ellipse， and spatial autocorrelation were used to explore the spatial distribution of living service facilities in the Main City of Harbin City. The results show that： various living service facilities in the Main City of Harbin City are mainly distributed in Nangang District， Daoli District， Daowai District and Xiangfang District， showing a distribution pattern of dense inside and sparse outside; the distribution of various facilities has significant directivity， and the center points are geographically close; POI data shows significant spatial autocorrelation in Nangang District， Daoli District， Daowai District， Xiangfang District and the junction of the four districts. The number of living service facildVfPXpmW+vYVcLwIqxrOzA==ities in the central area of the Main City of Harbin City is dense and equipped， but the construction of surrounding areas still needs to be improved.

Keywords： POI data; living service facilities; spatial distribution; Main City of Harbin City; GIS

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，服務(wù)業(yè)在其中的作用日漸凸顯，生活服務(wù)業(yè)作為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展直接影響國民基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)，因此需要重點(diǎn)關(guān)注生活服務(wù)設(shè)施空間布局的整體分析與優(yōu)化。POI（Point of Internet）數(shù)據(jù)具備獲取地物的種類、數(shù)量、地理坐標(biāo)等信息的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、地理信息、時(shí)空分布等研究中。由于其具有數(shù)據(jù)量大、更新速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、分類明確和準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，在研究設(shè)施空間布局中起重要作用[1]。如葛凱麗等[2]利用改進(jìn)后的CRITIC等方法，分析得到杭州市的生活服務(wù)設(shè)施在主城區(qū)中心密集，并向周邊不斷縮減；張立群[3]根據(jù)交通設(shè)施POI數(shù)據(jù)研究合肥市交通設(shè)施的分布特征并進(jìn)行對比研究，進(jìn)而提出改進(jìn)策略；汪章輝[4]利用中小學(xué)POI數(shù)據(jù)研究上海市教育資源的均衡性；趙哲等[5]利用GIS（Geographic Information Systems）工具與POI數(shù)據(jù)分析芝罘區(qū)文化設(shè)施分布狀況與其他類別設(shè)施相關(guān)關(guān)系，并提出優(yōu)化策略。劉瑩等[6]利用3年P(guān)OI數(shù)據(jù)分析了哈爾濱市體育中心的選址與規(guī)劃。但目前POI數(shù)據(jù)在哈爾濱市的研究多集中于商業(yè)、交通、休閑設(shè)施[7-8]等方面，在生活服務(wù)業(yè)研究方面還不夠充足。

哈爾濱市地處中國北方，冰雪經(jīng)濟(jì)給其帶來新的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的可能性，在承接2025年第九屆“亞冬會(huì)”建設(shè)任務(wù)的背景下，更要抓住城市核心競爭力的建設(shè)，不斷提高生活服務(wù)設(shè)施的配套建設(shè)。因此，本文以哈爾濱市主城區(qū)為研究對象，基于GIS技術(shù)與POI數(shù)據(jù)研究生活服務(wù)設(shè)施的空間分布特征，旨在對哈爾濱市生活服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃與發(fā)展提供一定參考。

1 研究區(qū)域概況與研究數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

哈爾濱市是黑龍江省省會(huì)城市，位于東經(jīng)125°42′—130°10′與北緯44°04′—46°40′范圍內(nèi)。截至2021年，哈爾濱市轄9個(gè)市轄區(qū)、7個(gè)縣，代管2個(gè)縣級市。

其中7個(gè)主城區(qū)自上而下分別是呼蘭區(qū)、松北區(qū)、南崗區(qū)、道外區(qū)、道里區(qū)、香坊區(qū)和平房區(qū)[9]。由于哈爾濱市主城區(qū)人口密度較大，生活設(shè)施分布較密集，是哈爾濱市經(jīng)濟(jì)發(fā)展高速帶，因此選取其作為研究區(qū)域。

1.2 研究數(shù)據(jù)

POI數(shù)據(jù)來源于高德地圖及網(wǎng)絡(luò)收集，按照哈爾濱市經(jīng)緯度，借助計(jì)算機(jī)編程獲取并修正得到哈爾濱市全部POI數(shù)據(jù)，選取其中6個(gè)大類和若干個(gè)子類主要進(jìn)行研究，總計(jì)164 620個(gè)有效數(shù)據(jù)，其中115 126個(gè)數(shù)據(jù)位于主城區(qū)研究范圍，占比約70%，由于主城區(qū)人口密度高，占地面積并不高，但POI數(shù)據(jù)密集分布，研究此區(qū)域能更好地滿足人們生活服務(wù)的需求，因此主要選取主城區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，具體結(jié)果見表1。

2 研究方法

2.1 核密度分析法

在核密度估計(jì)中，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都被視為一個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)，沒有考慮點(diǎn)與點(diǎn)的相關(guān)性，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集和復(fù)雜分布非常有效，可用于表現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間集聚性，便于分析各設(shè)施的空間布局，具體計(jì)算公式如下

式中：f（x）為x所在位置的核密度函數(shù)；h為搜索半徑；d為研究數(shù)據(jù)維度數(shù)；K為距離的權(quán)重，n為在搜索范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)總量；（x-xi）為POI數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)xi與x估計(jì)點(diǎn)間的距離[2]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法可以體現(xiàn)各類生活設(shè)施在空間分布中的方向特征。橢圓的長軸、短軸方向分別表示設(shè)施分布的主要、次要趨勢方向；長短軸的長度表示各自方向上的離散程度[10]。具體計(jì)算公示如下

2.3 空間自相關(guān)法

莫蘭指數(shù)（Moran's I）基于地理學(xué)第一定律原理去分析空間設(shè)施的相關(guān)性，并可以分析全局與局部空間相關(guān)性[11]。因此通過全局Moran's I指數(shù)表示哈爾濱市主城區(qū)生活服務(wù)設(shè)施設(shè)施的空間關(guān)聯(lián)性，通過熱點(diǎn)分析識(shí)別其冷熱點(diǎn)區(qū)。計(jì)算公式如下

式中：I為莫蘭指數(shù)；n為數(shù)據(jù)數(shù)量；Wij為空間權(quán)重矩陣重中的設(shè)施；yi為數(shù)據(jù)在i位置上的值；為所有數(shù)據(jù)的平均值；S2為所有數(shù)據(jù)的方差；S0為所有數(shù)據(jù)的空間權(quán)重之和。研究使用GIS軟件空間統(tǒng)計(jì)工具進(jìn)行計(jì)算，空間自相關(guān)分析結(jié)果由I值、P值、Z值組成，I值取值范圍為[-1，1]，當(dāng)I值大于0，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正相關(guān)；當(dāng)I值小于0，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。當(dāng)P值為0時(shí)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)顯著性。Z值和I值的絕對值越大，代表數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性越大。

3 研究結(jié)果

3.1 生活服務(wù)業(yè)數(shù)量分布

哈爾濱市主城區(qū)6類生活服務(wù)設(shè)施主要分布在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)、香坊區(qū)以及4區(qū)交界處，數(shù)據(jù)占比超80%，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)高度密集，并逐步hvuxRurDjSKuQjAIkJSWZA==向外縮減。通過分析生活服務(wù)設(shè)施數(shù)量得知，購物消費(fèi)設(shè)施數(shù)量最多，餐飲美食設(shè)施次之；而酒店住宿設(shè)施數(shù)量最少。從區(qū)域來看，南崗區(qū)和道里區(qū)的生活服務(wù)設(shè)施數(shù)量較多，設(shè)施分布較為集中；道外區(qū)和香坊區(qū)設(shè)施數(shù)量居中，分布相對比較均衡；呼蘭區(qū)、松北區(qū)和平房區(qū)的生活服務(wù)設(shè)施分布相對較少，設(shè)施不夠完善，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。從各區(qū)整體POI數(shù)量分布可以看出主城區(qū)中南崗區(qū)和道里區(qū)為居民主要活動(dòng)區(qū)，各類生活服務(wù)設(shè)施配備數(shù)量多，種類齊全，為主要發(fā)展區(qū)域；而呼蘭區(qū)、松北區(qū)和平房區(qū)作為后發(fā)展的區(qū)域，生活服務(wù)設(shè)施還較少，對于人民生活的便利度有所影響，未來可以加強(qiáng)這3區(qū)的生活服務(wù)配套設(shè)施，提升人們生活便利性。

3.2 生活服務(wù)業(yè)核密度分析

根據(jù)自然間斷法將哈爾濱市主城區(qū)6類生活服務(wù)業(yè)設(shè)施核密度分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，可知餐飲美食設(shè)施核密度值大于476.94的主要在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)和香坊區(qū)；購物消費(fèi)設(shè)施核密度值大于903.52的主要在道外區(qū)和南崗區(qū)；交通設(shè)施核密度值大于87.21的主要在南崗區(qū)和道里區(qū)；科教文化設(shè)施核密度值大于77.04的主要在南崗區(qū)、香坊區(qū)；醫(yī)療保健設(shè)施核密度值大于126.27的主要在南崗區(qū)、道里區(qū)和道外區(qū)；酒店住宿設(shè)施核密度值大于14.35的主要在南崗區(qū)和道里區(qū)。

總的來看，6類生活服務(wù)設(shè)施主要分布在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)和香坊區(qū)，呼蘭區(qū)、松北區(qū)和平房區(qū)3區(qū)生活服務(wù)設(shè)施分布較分散，密度值均較低，數(shù)量偏少，體現(xiàn)出6類生活服務(wù)設(shè)施呈“內(nèi)密外疏”的空間結(jié)構(gòu)。具體來看，餐飲美食設(shè)施在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)和香坊區(qū)具有高密度分布，高密度分布區(qū)域最多，呈現(xiàn)多點(diǎn)中心向外擴(kuò)散，設(shè)施基礎(chǔ)良好；交通設(shè)施、科教文化、酒店住宿僅在南崗區(qū)和道里區(qū)具有高密度分布，分布較餐飲美食設(shè)施分布有所減少，未來還可以加強(qiáng)在其他區(qū)域的配備。此外南崗區(qū)同時(shí)具有6類生活服務(wù)設(shè)施高密度區(qū)，區(qū)域設(shè)施集中，配置為幾區(qū)之最，而松北區(qū)、呼蘭區(qū)、平房區(qū)具有較大的土地面積，但各類生活服務(wù)設(shè)施均呈現(xiàn)低密度，未來還要加大對此3區(qū)的生活服務(wù)設(shè)施建設(shè)。

3.3 生活服務(wù)設(shè)施方向分析

通過GIS軟件方向分布工具對主城區(qū)6類生活服務(wù)設(shè)施進(jìn)行空間分布的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析，并計(jì)算得到方位分布的參數(shù)，結(jié)果見表3。根據(jù)其結(jié)果得知6類生活設(shè)施長軸（Y軸）與短軸（X軸）均有差距，表明其具有明顯的方向分布；中心點(diǎn)位置接近，大多位于哈爾濱站附近，其中餐飲美食和科教文化的分布方向類似，均沿西北—東南方向；購物消費(fèi)、酒店住宿、交通設(shè)施、醫(yī)療保健空間分布均呈東北—西南方向。在6類生活服務(wù)設(shè)施中，醫(yī)療保健設(shè)施分布長軸最長，交通設(shè)施短軸最長，購物消費(fèi)設(shè)施長軸與短軸長度次之，這幾類設(shè)施分布范圍較廣泛，科教文化與餐飲美食設(shè)施的長軸與短軸分別為6類中最短，分布范圍較其他4類集中，具有更大的向心力。通過分析長短軸長度及旋轉(zhuǎn)角結(jié)果，可知餐飲美食與科教文化設(shè)施分布具有相似性，二者具有很好的相關(guān)性；購物消費(fèi)與醫(yī)療保健設(shè)施分布具有相似性，通過此分布可以看到6類生活服務(wù)設(shè)施中心位于南崗區(qū)與道里區(qū)、道外區(qū)交界處，仍是圍繞原始發(fā)展中心布局，在后發(fā)展區(qū)表現(xiàn)欠缺，考慮城市區(qū)域面積與已開發(fā)的情況，未來還應(yīng)該不斷擴(kuò)大生活服務(wù)設(shè)施的建設(shè)范圍，不斷帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.4 生活服務(wù)業(yè)空間自相關(guān)分析

通過莫蘭指數(shù)計(jì)算得到哈爾濱市主城區(qū)6類生活服務(wù)設(shè)施分布全局Moran's I值，其結(jié)果見表4。根據(jù)結(jié)果可得知6類生活服務(wù)設(shè)施P值均為0，且I值與Z值均大于0，表明各類生活服務(wù)設(shè)施空間分布呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。其中交通設(shè)施的I值0.697與Z值205.962為表中計(jì)算最大值，表明交通設(shè)施具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性，在空間分布中具有明顯的分布特點(diǎn)。

為進(jìn)一步探究各類生活服務(wù)設(shè)施的空間關(guān)聯(lián)特征，利用GIS軟件先創(chuàng)建研究范圍內(nèi)漁網(wǎng)，通過空間連接將各類生活服務(wù)設(shè)施要素進(jìn)行連接，最后使用熱點(diǎn)分析工具，得到分析結(jié)果，并利用自然間斷法劃分等級，按順序得到熱點(diǎn)分析結(jié)果。根據(jù)結(jié)果可知，哈爾濱市主城區(qū)生活服務(wù)設(shè)施熱點(diǎn)區(qū)域主要分布于南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)與香坊區(qū)的4區(qū)交界處，通過了顯著性試驗(yàn)；其中餐飲美食、交通設(shè)施、醫(yī)療保健的聚集熱點(diǎn)區(qū)較為相似，除了在4區(qū)交界處為熱點(diǎn)區(qū)外，在呼蘭區(qū)西南方向區(qū)域、松北區(qū)東南區(qū)域、平房區(qū)西北方向區(qū)域也出現(xiàn)了不同程度的熱點(diǎn)區(qū)域，科教文化設(shè)施、購物消費(fèi)設(shè)施、酒店住宿設(shè)施熱點(diǎn)區(qū)域類似，較前3種熱點(diǎn)區(qū)域范圍有減少。各類生活服務(wù)設(shè)施在哈爾濱市主城區(qū)分布具有明顯空間自相關(guān)性。

4 結(jié)束語

基于哈爾濱市主城區(qū)6類生活服務(wù)設(shè)施的POI數(shù)據(jù)，利用GIS軟件的空間統(tǒng)計(jì)等工具，分析主城區(qū)6類生活服務(wù)設(shè)施空間分布特征，得到如下結(jié)論：①空間分布數(shù)量及核密度分析方面，各類生活服務(wù)設(shè)施在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)和香坊區(qū)分布數(shù)量較多，核密度值相對較高，分布較為密集，具有更好的發(fā)展基礎(chǔ)；呼蘭區(qū)、松北區(qū)和平房區(qū)生活服務(wù)設(shè)施數(shù)量相對不足，核密度值相對較低，設(shè)施分布較為分散，發(fā)展程度較前4區(qū)略微不足。②空間分布方向方面，各類生活服務(wù)設(shè)施方向分布特征明顯，中心點(diǎn)地理位置接近，大多圍繞哈爾濱站所在位置分布，6類生活服務(wù)設(shè)施空間分布大致呈現(xiàn)西北—東南、東北—西南方向；根據(jù)長短軸結(jié)果分析可知，醫(yī)療保健、交通設(shè)施、購物消費(fèi)設(shè)施分布較其他3類分布廣泛，酒店住宿、科教文化與餐飲美食設(shè)施分布更為集中。③空間自相關(guān)分析方面，各類生活服務(wù)設(shè)施空間分布具有顯著的相關(guān)關(guān)系，并在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)與香坊區(qū)的四區(qū)交界處出現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域，各類生活服務(wù)設(shè)施在該區(qū)域產(chǎn)生聚集，且通過了顯著性檢驗(yàn)，表明6類生活服務(wù)設(shè)施在熱點(diǎn)區(qū)域建設(shè)較為完善。

總體來說，哈爾濱市主城區(qū)目前主要發(fā)展區(qū)集中在南崗區(qū)、道里區(qū)、道外區(qū)、香坊區(qū)以及4區(qū)交界處，并向四周擴(kuò)展，未來還要加大松北區(qū)、平房區(qū)、呼蘭區(qū)的生活服務(wù)設(shè)施建設(shè)，不斷擴(kuò)大新發(fā)展區(qū)域的生活服務(wù)設(shè)施覆蓋范圍，不斷優(yōu)化各類生活服務(wù)設(shè)施的布局，探索建設(shè)生活服務(wù)設(shè)施的影響因素，滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨螅瑸槲磥沓鞘薪ㄔO(shè)提供一定參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳洪星，楊德剛，李江月，等.大數(shù)據(jù)視角下的商業(yè)中心和熱點(diǎn)區(qū)分布特征及其影響因素分析）以烏魯木齊主城區(qū)為例[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2020，39（5）：738-750.

[2] 葛凱麗，馬慶國.基于POI數(shù)據(jù)的杭州市生活服務(wù)業(yè)空間分布特征研究[J].建筑與文化，2023（3）：96-98.

[3] 張力群.基于POI數(shù)據(jù)的合肥市主城區(qū)交通設(shè)施空間分布特征研究[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，32（6）：68-75.

[4] 汪章輝.基于POI挖掘的上?；A(chǔ)教育資源分布特征分析[J].測繪與空間地理信息，2024，47（3）：46-50.

[5] 趙哲，羅紅安.基于GIS的文化設(shè)施空間評價(jià)研究——以煙臺(tái)市芝罘區(qū)為例[J].城市建筑，2023，20（11）：79-83.

[6] 劉瑩，王歡，殷青.基于POI數(shù)據(jù)的體育中心周邊環(huán)境演變研究——以哈爾濱國際會(huì)展體育中心為例[J].現(xiàn)代城市研究，2023（6）：61-67.

[7] 段利鵬，張建波，李誠固，等.基于POI數(shù)據(jù)的哈爾濱市中心五區(qū)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)空間格局及影響因素研究[J].地域研究與開發(fā)，2022，41（6）：75-80，87.

[8] 張珊珊.哈爾濱市中心城區(qū)休閑設(shè)施間分布格局及影響因素研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2021.

[9] 韓羽佳.哈爾濱市五分鐘生活圈居住區(qū)水景設(shè)計(jì)對微氣候影響研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2021.

[10] 朱敏，木合塔爾·艾買提，阿力木·依明.基于POI數(shù)據(jù)的教育資源空間布局與選址分析——以喀什市小學(xué)為例[J].測繪與空間地理信息，2024，47（1）：42-45，49.

[11] 叢雪萍，李雪銘，田深圳，等.基于POI的城市義務(wù)教育資源空間分布特征研究——以大連市主城區(qū)為例[J].教育教學(xué)論壇，2021（40）：5-9.