基于POI,数据的城区住宅与公共交通设施空间分布研究——以成都市为例
时间：2023-03-10 12:40:09 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李 波
（西南民族大学 公共管理学院，成都 610000）
合理科学的城市空间布局是城市扩张发展的前提，城市中各种功能区的规划分布更直接影响城市发展活力。住宅功能区作为城市最基本的构成单元，其空间分布对其他功能区的分布格局具有较大的影响，尤其是城市中为居民便捷出行提供主体支撑的公共交通设施，它与住宅区的空间分布具有较大的伴随空间关系。随着大数据在各领域的广泛应用，其在城市分区空间规划研究中的优势也逐渐凸显。基于电子导航地图而产生的兴趣点（point of interest，POI）数据，伴随现代化城市的发展，遍布城市的各个角落，包括各点经纬度信息和其他属性信息，具有获取快捷简单、高效低廉、覆盖面广等特点。与城市高清影像结合，对于城市功能区识别、城市总体发展规划和局部细致性规划具有开拓性的辅助作用，并且已成为现代化城市研究的重要辅助工具。
城市住宅和公共交通设施在城市中的分布格局研究，大多利用社会经济数据、遥感卫星影像和实地观测数据等。大数据技术为现代化城市研究提供了创新性的途径和技术工具，也成为现代化城市规划研究的热点方法。当前，基于POI 数据的城市功能区和用地类型识别[1-5]，城市中各行业和基础设施的空间分布情况[6-11]，城市空间结构及其边界的界定识别[12-13]，城市生产、生活和生态空间的划分[14-17]及城市活力[18-20]等方面的研究，从不同的视角利用不同的方法对城市空间布局规划进行了细致的分析研究。现有研究对城市住宅和公共交通基础设施的空间布局联系演化分析较少，中心城区两者空间关系的分析对郊区新城的建设布局具有一定的借鉴意义。基于此，本文对成都市五大主城区住宅和公共交通基础设施的空间分布演化格局进行分析，了解中心城区两者的空间格局，为研究区两者的布局、建设、规划提供一定的参考依据。
1.1 研究区概况
研究区域为成都市五大主城区。五大主城区位于成都市中心腹地，面积约为465 km2，占成都市总面积的3.24%；
2019 年户籍人口约428.2 万人，占成都市总户籍人口的28.54%。主城区发展较早，交通基础设施较完善，住宅和居住人口高度集中、地区分布密度大。
1.2 数据来源
本文采用的POI数据通过高德地图抓取获得，包含住宅区和公共交通基础设施的位置信息及其他属性信息。本文对获取的POI 数据进行清洗、去重、筛选等数据处理，共抓取2015 年五大主城区7 806 个住宅区POI，2 967 个公共交通基础设施（公交站点、地铁站、火车站、长途汽车站）POI；
2020 年9 785 个住宅区POI，3 148 个公共交通基础设施POI，各区数据分布如表1 所示。
表1 各区住宅与公共交通设施POI 数据
1.3 研究方法
1.3.1 核密度分析
核密度分析利用核函数计算点要素周围区域的密度，根据输入的整体要素计算整个研究区点要素的集聚程度，从而在平面上形成连续的密度面。该方法可以得到五大主城区住宅区与公共交通设施的空间分布聚集区域[21]，核密度fm（x）计算如公式（1）。
1.3.2 标准差椭圆
标准差椭圆对点的空间分布和方向进行分析，通过方位角、长短半轴、中心点等参数计算点要素的空间布局和演化特征[9]。本研究参考文献[22]利用ArcGIS 软件进行计算。
2.1 住宅与公共交通设施数量分布
成都市五大主城区2015 年和2020 年的住宅POI 和公共交通设施POI 如图1 和图2 所示。住宅POI 集中分布于三环路以内，聚集程度较高，分布较为密集。2020 年增加的住宅POI 多分布在三环与四环之间，且多位于主城区南部，体现成都向南扩展的态势。中心城区可用的建设用地资源已开发殆尽，住宅区逐渐向外围扩展，这也从侧面反映了研究区这五年的城区建设扩张态势。公共交通设施则呈现线条状和环状的分布格局，同时，POI 整体上分布较均匀，说明主城区公共交通基础设施较为完备，便捷度较高。值得注意的是，成华区的公共交通设施POI 分布较稀疏，与其他几个区相比，覆盖程度不高，与该地区住宅空间分布特征相吻合。
图1 2015 年与2020 年研究区住宅POI 分布
图2 2015 年与2020 年研究区公共交通设施POI 分布
2.2 住宅与公共交通设施核密度空间演化特征
成都市五大主城区2015 年和2020 年住宅POI和公共交通设施POI 的核密度如图3～图6 所示。从2015 年和2020 年可以看出，五大主城区住宅主要集聚在一环和二环之间，呈现多个组团状。与2015 年住宅空间布局相比，2020 年住宅逐渐向三环扩展分布。从2 个年份住宅核密度值的区间分布可以发现，2015 年住宅核密度值分级区间小于2020 年住宅核密度值分级区间，并且2015 年核密度的最大值也小于2020 年核密度最大值，这说明2020 年住宅数量不断增多的同时，住宅空间聚集程度变得更明显。从街道分布看，住宅聚集区主要集中在府南街道、盐市口街道、玉林街道、太升路街道和合江亭街道，这些地区是较早规划的居住地区，居住人口较集中，住宅密度大。
图3 2015 年研究区住宅区POI 核密度分布
图4 2020 年研究区住宅区POI 核密度分布
图5 2015 年研究区公共交通设施POI 核密度分布
图6 2020 年研究区公共交通设施POI 核密度分布
公共交通设施与住宅区核密度相似，呈现组团状分布，但团状主要集中于二环与三环间，这主要受环路交通性质的影响，公共交通设施主要沿环路分布且分布较均匀。2020 年公共交通聚集明显高于2015 年，由于成都市发展逐渐向外扩张，尤其是郊区新城的建设和公共交通设施规划不断完善，城中心公共交通的密集程度不断提高的同时，外围城区的交通设施密度也随城市外延扩张不断提高，这从侧面反映了成都市的交通便捷性在不断提高。
本文将两个年份的住宅核密度和公共交通设施核密度图进行叠置，如图7 和图8 所示，2015年住宅密度与公共交通设施密度分布关系在空间上呈现公共交通设施围绕住宅的重叠环状分布特征，并且两者在三环和四环之间分散稀疏布局，这也说明该时间段核心城区外的外围郊区发展还未完全成形。2020 年住宅和公共交通密度在空间上的分布格局关系与2015 年相比变化较小，两者高密度区也呈现重叠环状分布特征。但值得注意的是，与2015 年三环与四环之间两者空间分布不明显的特征相比，2020 年三环与四环之间住宅密度增大，这是为了缓解城市人口的不断增长和中心城区人口密度不断增大的压力，促使外围郊区得到进一步规划开发。交通基础设施不断完善，如地铁线延伸，使得住宅区开始在该地区布局，公共交通设施在外围郊区分布依然存在与住宅区分布不均衡的情况，但随着城市规划的发展完善，将会得到进一步改善。
图7 2015 年研究区住宅与公共交通设施核密度叠置
图8 2020 年研究区住宅与公共交通设施核密度叠置
2.3 住宅与公共交通设施方向与中心分布情况
本文利用ArcGIS 软件中的标准差椭圆分析工具和中心分析方法分别得到2015 年和2020 年成都市五大主城区住宅区与公共交通设施的空间分布方向和中心，所选取的椭圆标准差等级参数为默认的第一级，其可以包含研究区范围内68%的POI。从住宅区和公共交通设施的方向和中心看，2015 年和2020 年五大主城区两者的空间分布方向无明显变化，都呈现东—西方向分布，两者的中心点也未发生较大变化且大致重合，都呈以人民公园—天府广场为中心的分布。这是由于研究区是成都市的核心城区，其发展规划时间较早，早期的城市空间规划布局以天府广场为中心呈环形向四周扩散发展。同时，2 个年份住宅区与公共交通设施的椭圆呈现大致重合，这说明两者在空间分布上是相互匹配、紧密联系的空间关系。2015年和2020 年公共交通设施的长半轴和短半轴都大于住宅区的长半轴和短半轴，这也进一步说明了公共交通设施在空间分布上相比住宅区离散程度更大、更分散。
本文利用成都市五大主城区2015 年和2020年住宅和公共交通基础设施POI 数据对两者的空间分布格局及其演化趋势进行了研究分析，得到如下结论。
（1）2015 年成都市五大主城区住宅主要分布于二环以内并呈现区域聚集分布的空间格局；
公共交通设施主要聚集在二环和三环之间，呈现明显的散点状分布态势。住宅区和交通设施在空间上呈现环状分布的空间格局。
（2）2020 年成都市五大主城区住宅数量增多，聚集密度增大，从2020 年住宅POI 空间分布看，住宅POI 多增加在三环路周边，呈现向三环路周边扩张分布的态势。公共交通设施数量激增，呈现多团状分布，两者在空间上呈现重叠—环状分布的空间格局。
（3）2015 年和2020 年成都市五大主城区住宅区和公共交通基础设施的中心点和分布方向未发生较大变化，呈现大致重合状态，两者在空间分布上呈现相互匹配、紧密联系的空间关系。
从研究分析可以看出，五大主城区作为成都市的中心区域，住宅区较聚集，公共交通设施较完善，中心城区公共交通设施的承载压力不断增大。当前，成都市的“南拓东进”发展规划可以有效缓解城区拥挤的情况，减轻中心城区的交通压力，也可以将住宅区向外围城区扩展，缓解人口过度聚集导致的众多“城市病”，但也要避免盲目扩张导致的资源浪费和环境破坏。中心城区应在合理规划的基础上进一步完善公共交通体系，加强住宅区与公共交通设施的空间布局匹配度，提升中心城区的出行便捷度，提高与郊区新城的空间联系，促进城市各功能区的合理布局，实现城市的合理规划发展。
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