基于POI数据的莱芜城市功能分析

侯玉洁,张东升,刘刚强

(山东省城乡规划设计院，山东 济南　250100)

一、引言

在当今这个数据大爆炸的时代，变革体现在无处不在的数据中，大数据将人类的生活创造出前所未有的可量化和可视化的维度。大数据时代号召城市规划工作挖掘、掌握、监测数据的实效性、多元性等利于城市研究的特征，以大容量的样本数据总结城市发展的客观规律。中央城市工作会议提出，要增强规划科学性、指导性，城市规划需顺应城市工作新形势。在网络技术和GIS技术的支持下，各种开放的数据弥补了传统研究数据获得周期慢的局限，为传统地理研究方法在城市规划中的应用开创了新的起点，是理性规划的新兴途径。其中，兴趣点(Point of Interest，POI)作为一种新的空间数据源，其分布模式、分布密度在城市空间规划中具有重要的意义[1]。每个POI包含名称、类别、经度、纬度，数据开放且具有可获得性，借助核密度分析方法，多应用在城市功能区定量识别及功能区可视化分析[3]、不同业态的集聚特征[1]、多源数据融合[4-5]、空间格局和城市功能选址的应用[6-8]。应用到城市规划中更多的是对城市功能在空间中的布局和结构特征的分析。本文以莱芜主城区为例，通过对比城市用地分类和POI统计分类，对主城区内相关兴趣点进行分类统计，从人对各种类型设施的使用程度、喜好程度出发，结合大众点评数据，以人气值为衡量数据，总结莱芜城市功能的特征，明确不同功能用地的布局状况，作为理性规划的指导和基础。

二、研究区概况与数据预处理

(一)研究区概况

莱芜市地处山东省中部，资源富集，矿冶历史长远，总面积2246平方公里，户籍总人口130万人，其中农业人口68.47万人。2013年，莱芜市全域被列入《省会城市群经济圈发展规划》，定位为省会副中心城市，日益重视城乡一体化发展，在规划先行思想的指导下，莱芜市陆续编制了人口市民化规划、莱芜市新型城镇化、各区新型城镇化规划、莱芜市九个一体化规划，并开始着手城中村改造规划，从各个方面力求缩小城乡差距，实现城乡统筹。“城中村”具有农村和城市双重特征，是城市化进程中的历史产物，莱芜市城中村总量大，用地比例高，城市建设强度不高；承担了一定的城市功能，多为农民转为居民后仍在原村落居住而演变成居民区，长期以来承担了部分城市功能，这些功能在整个城市中的地位和占据比例，不仅彰显了城中村在城市发展进程中起到的作用，也表明了城市在发展过程中不同功能在空间上的集聚特征。POI数据反映了城市功能比例，与城中村用地占城市用地的比例之间的关系，因此，POI数据的应用为城中村改造规划，也为城市规划提供了新的方法和合理依据。

(二)POI分类标准

基于高德地图的POI数据，本文采用Geosharp软件对莱芜市莱城区、钢城区的城市功能点的布局情况进行了采集。POI数据来源于2016年10月份的高德地图。数据量约为20529条，数据涵盖了餐饮、旅游景点、公共设施、交通设施、购物、教育、金融、商务住宅、生活服务、体育、医疗、政府办公、住宿服务13个大类，每个大类下包含若干个小类。数据标签包括名字、类型、地址、经度、纬度、联系方式、行政区域等信息。参考2012年新版城市用地分类与规划建设用地标准，主要进行居住用地、公共服务功能、商业服务功能、基础设施支撑功能、产业就业功能共五种城市功能大类的研究。

基于每种城市功能中涵盖的用地中类与用地小类的内容，进行POI数据的重分类。对分类完的POI数据进行统计可以看出，莱城区公共服务类POI数据最多，占总数据量的一半以上；钢城区商业服务类POI数据最多；莱城区和钢城区的基础设施支撑功能类POI数据最少，钢城区居住服务类POI数据也相对较少。

根据城市用地分类标准对软件中POI分类情况进行分类汇总，从便于未来城市规划将城市发展所需的主要功能可以合理地落实到空间用地上的角度出发，按照城市规划的用地分类标准对大类城市用类类型的划分，结合Geosharp软件中对承担城市不同类型功能点的划分，确定城市主要功能为产业服务功能、基础设施配套功能、公共服务功能、商业服务功能以及居住功能。

(三)大众点评数据采集

本次数据赋值基于POI数据的公众认知、空间分布、个体特征三个特性，参照大众点评数据已量化的人气值，对每类POI设施进行权重赋值。

大众点评是中国领先的本地生活信息及交易平台，也是全球最早建立的独立第三方消费点评网站。截止到2015年第一季度，大众点评月活跃用户数超过2亿，收录商户数量超过1400万家，覆盖全国2500多个城市及美国、日本、法国等近百个热门旅游国家和地区。在大众点评的开放数据中人气指数(通过对每小时用户的一系列行为)，一定程度上反映了店铺的服务能力，因此，本文选取人气指数衡量莱芜市的城市功能服务范围及能力。为了便于统计分析，本文统一以10为基数，将所有POI采集到的店铺信息采用归一化量化处理，在分析基数基础上量化人气值数据，以备下一步分析所用。

三、研究方法

(一)基于POI数据的城市功能点布局分析

本文借助GIS技术分析软件，首先加载莱芜市主城区的范围、道路交通网络、水系、地形地貌等元素，将Geosharp软件采集到的兴趣点按功能类别加载并统一图层的地理坐标系，分别得到莱城区、钢城区不同功能点的空间布局图。将城中村建设用地加载后，便可统计每类功能点位于城中村建设用地范围内的个数占主城区范围内功能点总数的比例，进而可以统计城中村作为城市空间的一部分或未来城市空间发展过程中不容忽视的用地空间，对城中村所承担的功能及其在城市发展中的作用和地位有一个合理、恰当的判定。

(二)基于大众点评数据的城市功能热力布局分析

核密度分析工具用于计算要素在其周围邻域中的密度，可用于测量建筑密度、获取犯罪情况报告，以及发现对城镇或野生动物栖息地造成影响的道路或公共设施管线。可使用 population 字段根据要素的重要程度赋予某些要素比其他要素更大的权重，该字段允许使用一个点表示多个观察对象。本文以大众点评的人气值数据为依据，采用核密度分析工具对莱城区、钢城区不同功能点进行密度分析，得到莱城区、钢城区不同功能的热力图，进而将城市主要功能的集聚规模和空间结构可视化。

四、研究结论

(一)城中村功能尚有，但效率低下

基于POI数据的城市功能点布局分析可以看出，钢城区各功能点的数量和密度较莱城区偏小，主要的城市功能集中在府前大街、钢都大街之间的区域，占规划用地的9%。功能点沿主要城市道路两侧分布。钢城区功能点呈“两横三纵”的结构布局，其中“两横”为钢都大街、府前大街沿线；“三纵”为G205、朝阳路、莱钢大道沿线。城中村承担的城市功能占13.9%，其中，商业功能点集聚特征明显，主要集中在钢都大街两侧；居住功能点呈分散式布局在钢都大街和府前大街之间的区域；产业服务功能点主要沿G205及钢都大街两侧；基础设施配套功能点主要沿钢都大街、友谊大街两侧；公共服务功能点集聚特征明显，主要集中在G205、钢都大街、友谊大街两侧。

莱城区各功能配套设施齐全，主要的城市功能集中在大汶河—孝义河以北，辛泰铁路—磁莱铁路以南，西外环以东，占规划用地的30%。城中村承担的城市功能占14.5%，各功能点沿铁路西侧的城市道路布局，其中公共服务功能点和商业功能点集聚特征明显，沿主要道路两侧均有不同程度的集聚；居住功能和基础设施配套功能点布局均衡，主要道路两侧均有分布；产业功能点多集中在莱城主城区南部主要道路两侧和铁路两侧。

莱城区和钢城区城中村在城区范围内所承担的功能大致相同。其中莱城区城中村承担较多的居住功能和基础设施功能，两区产业服务功能和商业服务功能差别不大。这与莱城区部分城中村以农村新型社区的形式与城市空间完全融合的事实相符，而钢城区部分城中村属于老旧工业区范围，基础设施老化，配套不齐全，致使钢城区城市范围内基础设施功能尚需提升，城中村改造和美化行动也急需加快和改善。

(二)城中村承担的主要城市功能

基于POI数据的城市功能点布局分析可知，莱城区城中村范围内拥有15.7%的居住功能兴趣点，14.0%的商业服务功能兴趣点，16.4%的公共服务功能兴趣点，13.0%的产业服务功能兴趣点，10.7%的基础设施功能服务点，所有功能点占主城区范围内全部功能点的14.5%。钢城区城中村范围内拥有8.7%的居住功能兴趣点，14.9%的商业服务功能兴趣点，14.3%的公共服务功能兴趣点，13.2%的产业服务功能兴趣点，7.6%的基础设施功能服务点，所有功能点占主城区范围内全部功能点的13.9%。

由此可见莱城区和钢城区城中村在城区范围内所承担的功能大致相同。其中莱城区城中村承担较多的居住功能和基础设施功能，两区产业服务功能和商业服务功能差别不大。

(三)城中村改造与城市功能的拓展紧密相关

从钢城区主要功能热力图空间布局情况可以看出，钢城区各功能的人气指数较莱城区偏低。全部功能的汇总热力图表明钢城区拥有两个人气峰值，较大的峰值位于钢城主城区中部，其中，基础设施配套服务功能未呈现结构形态；商业服务功能和公共服务功能呈现出东西方向双中心的结构形态；产业服务功能呈现出南北方向双中心结构形态；居住功能的结构呈现出单中心为主，圈层式外扩的形态。城区北部较少功能辐射区覆盖。

从莱城区主要功能热力图的空间布局情况可以看出，各功能的空间结构均呈现出单中心高人气的形态，均位于莱城主城区中部偏南地区，城区西部、北部较少功能辐射区覆盖。其中，公共服务功能、商业服务功能、基础设施配套功能结构形态明显。

城市居住功能人气较高的占莱城主城区21.7%，覆盖面积约为2164公顷；城市商业服务功能人气较高的占莱城主城区11.7%，覆盖面积约为1162公顷；城市公共服务功能人气较高的占莱城主城区8.4%，覆盖面积约为842公顷；城市产业服务功能人气较高的占莱城主城区15.7%，覆盖面积约为1545公顷；城市基础设施功能人气较高的占莱城主城区2.9%，覆盖面积约为588公顷。莱城区居住功能突出，产业服务功能次之，未来需依托现有优势，加强城市基础设施配套建设，加快高新技术产业集群和城市基础配套设施建设，提升城市综合配套功能。

城市居住功能人气较高的占钢城主城区6.8%，覆盖面积约为234公顷；城市商业服务功能人气较高的占钢城主城区3.5%，覆盖面积约为122公顷；城市产业服务功能人气较高的占钢城主城区4.2%，覆盖面积约为146公顷；钢城主城区的城市公共服务功能和基础设施功能人气较低。这与莱芜是典型的重工业城市的发展阶段现状是相符的。近几年借助国家卫生城市建设，钢城区积极推进城镇化建设，加快基础设施配套，搭起外环框架，改造提升府前大街、钢都大街、友谊大街四中段等重点道路工程，城乡环卫一体化实现全覆盖。然而由于经济结构中钢铁、化工等高资源消耗产业比重较高，万元GDP能耗、电耗与水耗总体高于全省和全国平均水平，转型压力较大，区域生态环境造成巨大压力。老工业区出现落后产能集中、基础设施老化、环境污染严重、安全隐患突出、城中村改造任务重等诸多问题。一定程度上造成居住人口多集中在莱城区，居民购房意愿也偏向莱城区。

从分布规律来看，城中村改造与城市功能的拓展紧密相关。城市功能强的区域内，城中村改造的进度快。近年来城市向东、向北发展速度较快，但东部、北部城市功能尚需要进一步提升。西部、北部城中村改造的进度缓慢。

五、相关建议

(一)莱芜市主城区城区空间拓展未来发展方向

大数据的应用使城市规划拥有更合理的依据。本文通过对莱芜市主城区现状POI数据的分析，可以明确莱芜城市功能的发展水平及不同功能服务的覆盖范围，明确城市空间对各功能需求的程度，以真实、有效的空间信息，帮助规划理性高效的城市用地或城市功能，据此提出对莱芜主城区的空间发展方向，为相关规划提供参考。

建议莱城城区未来建设用地拓展方向以北向、西向拓展为主，限制城区向东拓展；参考相关地质地貌因素，大汶河以南及高新区泰莱高速公路以南地区限制进行城市建设。发挥钢城区工业基础好、潜力大的优势，积极提升中心城区人口集聚能力，完善城市污水垃圾处理、供热、燃气、电力、通信、广电等基础设施，优化提升教育、医疗、养老、文化、体育等公共服务设施，提高城市综合承载能力。以钢铁产业园区为平台，引导产业向园区聚集、园区向城区集中。城市外围以生态保护为主，强化生态修复。

(二)城中村改造规划时序遵循的原则

由于各个城中村存在差异性，部分城中村开发条件近期不太成熟，政府投入资金有限，所以整个城中村改造工作必须统筹安排，根据各村的实际情况决定整个城中村的开发时序；其次，单个城中村的改造，也要确定合理的开发时序，针对村里的实际情况通过对项目的轻重缓急评判，来决定整个村的开发时序，坚持“急则先，重则稳，缓则慢”的实施原则。

(三)注重大数据应用与城市规划

目前，大数据的基础工作大多仍是一些“中数据”的片段分析，以及“小数据”的抽样分析，主要集中在社会空间分析、城市交通规划、城市公共空间、公众参与和互动等领域，此外，大数据在区域分析、生态环境评价、城市分区及功能混合、城市群等方面得到越来越多的应用。随着智慧城市建设的全面展开，未来城市发展方向应在传统的城市规划数据(包括地形图、遥感影像、相关规划图纸、统计年鉴等)类型的基础上借助GIS软件，实现与城市规划相关数据的空间可视化。本文对POI的应用尚属于最基本的处理方式，POI信息来自互联网用户的签到信息，处于不断更新的状态，量大、覆盖广，可以有效反映一定的客观规律，通过适当的算法，利用POI信息可以大致计算所在地块的用地性质，以及功能混合的程度。

国务院2014年颁布的《国家新型城镇化规划》中，明确提出要回到“人的城镇化”上来。在“互联网+”时代，公众参与的时空、形式、成本、传播和力度都发生着变化，无论是规划师主动寻找公众发出的数据和信息，还是公众自身通过各种渠道主动参与，围绕人这一核心，掌握人的尺度的活动、移动和心情等数据，以更加严肃认真的态度对待大数据的发掘、整理和分析，这不仅需要规划人技术的提高和知识领域的扩展，还需要城市规划治理相关的公共部门的配合，实现数据更通畅地公开和互通有无。