基于多源数据的武汉市滨湖景观空间集群特征与潜力研究

武静 李婧雯 马悦

1 引言

随着城市增量规划转向存量规划，城市空间品质提升与空间价值挖掘已成为当今城市建设关注的焦点问题之一[1-3]。如何精细化、精准化、科学化地挖掘城市空间价值，提升城市空间品质已成为当前城市空间发展的关键问题。近年来基于数字化、参数化、虚拟化等大数据方法开始广泛应用于城市空间问题的研究上[4-6]，学者们开始关注城市景观空间价值潜力的研究，相关研究开始逐渐增多，研究方法主要以实证调查与可达性分析方法为主。而随着对城市空间的研究推进，从科学领域看，多源数据的综合应用为解决城市空间问题、提升空间质量、挖掘空间价值提供了新的途径。目前，针对多源数据来识别城市空间分布、空间热度、可达性等方面已经开展了一系列研究[7-9]，而从人的行为需求出发研究城市滨湖空间集群特征与其潜力值的研究则基本未见文献报道。因此，如何客观准确地从人使用和体验空间的行为轨迹数据与空间热度的设施兴趣数据中，挖掘出滨湖景观空间的分布特征、集群特征与空间潜力价值是未来城市建设与开发的关键问题之一。

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区域

本文以武汉市三环线内21个主要湖泊的滨湖景观空间为研究区域。武汉市素有“百湖之城”的雅称，江湖格局丰富，市内水资源丰富，江河纵横，湖港交织。武汉现有大小湖泊166个，其中中心城区有43个[10]。武汉的水域面积共2 217.6 km2，超过全市面积的1/4，其中湖泊面积为803.17 km2，湖泊水面率居中国各大城市首位[11]。故本项目选取武汉市滨湖景观空间作为研究区域。

2.2 数据来源和预处理

本文选取的多源数据包括反映人的行为轨迹的新浪微博签到点数据与反映滨湖景观空间设施点的POI数据。其中人的行为轨迹数据是通过新浪微博官方开放API获取到微博签到数据800 W条，总签到次数1.6亿次。获取数据包括签到点的名称、实际地址、空间坐标等信息。POI数据则是通过中国POI数据网（http://www.poi86.com/）获得。利用地理坐标将从微博获取的位置数据截取到武汉市三环线内，剩余约12万条。将这些数据经过坐标校正等预处理后进行可视化，并将三环线内的POI进行数据清洗和整理后分为娱乐、公共服务、餐饮、交通、教育、医疗、生活服务、住宿八类，用同样的方法进行处理。可以看到汉口地区用户地理位置和POI的分布最为密集，武昌次之，汉阳地区的聚集程度最低。行为轨迹数据点与POI的分布点基本重叠。

2.3 加权平均法

首先计算八类设施POI 的亲水性f：

其中m是某一类设施POI在武汉市三环线内所有滨湖区内出现个数，n是此类设施POI在武汉市三环线内出现的总数。计算出该类设施POI在滨湖区中出现的个数在三环内总个数中的占比f，用此数值代表这类设施POI 的亲水性，并以此作为加权平均法中的权重。利用权重f继而可分别得到21个湖泊的潜力值计算公式：

其中x1至x8分别代表某一指定滨湖空间内娱乐设施、餐饮设施、交通设施、公共服务设施、医疗设施、教育设施、生活服务设施及住宿服务设施的数量；f1至f8分别代表八类POI的权重；k代表八类POI的权重和。根据公式计算得到y即是该滨湖空间的潜力值。

3 武汉市滨湖景观空间聚集特征分析

3.1 滨湖景观空间范围界定

通过ArcGIS10.5进行多次试验后，确定武汉市三环线内21个主要湖泊边界向外延伸，以半径200 m、400 m、600 m的同心圆为缓冲区，这也是 本研究的滨湖景观空间范围。在这样三级缓冲区内的滨湖景观空间能涵盖到数量合适的微博用户签到点和POI设施点，并且也可以最大程度避免滨湖景观空间之间的重叠情况。

3.2 三级缓冲区内设施点的分布特征

对武汉市三环线内21个主要滨湖景观空间的八类POI（娱乐设施、餐饮设施、交通设施、公共服务设施、医疗设施、教育设施、生活服务设施、住宿服务设施）进行分类分析。将200 m、400 m、600 m缓冲区内各类POI的个数进行统计，由结果（表1）可见，在八类设施中餐饮设施的POI点数最多，达到15 992个；公共服务设施相对最少，仅有1 139个。在三级缓冲区中发现200 m缓冲区相较其他两级缓冲区内各类设施点的个数最少。距离滨湖边界较远的区域，在200～400 m缓冲区和400～600 m缓冲区内各类设施点的数目都有所增长，餐饮设施、医疗设施、生活服务设施和住宿服务设施的增长尤为明显。这说明娱乐设施、交通设施、公共服务设施、教育设施的分布受滨湖距离的影响较小，也可能距离滨湖区越近，会有更多和水相关的娱乐设施。

3.3 滨湖景观空间的集群分级及分布

为进一步分析武汉市滨湖景观空间的集群特征，研究团队将0～600 m缓冲区内的八类POI进行核密度分析，根据单位面积的量值将点的聚集程度由高到低分为一至九级，把各类设施点集群按级别统计（表2）。

根据等级划分结果，各类POI普遍呈现出低级别的集群数量较多，越高级别的集群数量越少，餐饮设施和生活服务设施甚至出现了中高等级集群缺失的情况（图1）。而且高级别的设施点集群普遍都出现在汉口地区商务中心，也说明了汉阳和武昌两地区在各类设施上都存在缺乏高等级集群的现象。

值得注意的是，公共服务设施、医疗设施和教育设施都出现了多个一级集群。除了在汉口地区出现一级集群之外，公共服务设施和医疗设施在武昌区的紫阳湖附近出现了一级集群，这是由于紫阳湖位于武昌老城区中心，周边居民聚集较多，是一个主要的休闲娱乐场所，因此出现了高密度聚集的设施集群。东湖西南侧有武汉大学、武汉理工大学、华中师范大学等多所高校，也导致教育设施在此处出现了一级集群。而且这三种设施的低等级集群数量相比其他设施也较少，说明公共服务设施、医疗设施和教育设施在武汉市三环线内滨水区中的分布呈现多中心而集群性强的特点。交通设施、餐饮设施、娱乐设施、生活服务设施和住宿服务设施在汉口和汉阳地区的滨水区都出现了比较强的聚集性，主要集中在汉口东南侧和汉阳北侧，但是在武昌区的分布比较分散，几乎是在滨湖景观空间内连绵分布。

表1 武汉市滨湖景观空间各级缓冲区内设施点数量统计表

表2 八类设施点集群分级统计表

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1. 九级设施点集群分布图

4 滨湖景观空间的潜力值

4.1 滨湖景观空间的亲水性

通过对三级缓冲区与三环线内设施点的统计，判定八类设施POI的亲水性（表3）。根据统计结果可见，八类设施POI的亲水性基本都在38%至43%之间，其中教育设施点位于滨湖景观空间内的个数占比最大，交通设施、娱乐设施、餐饮设施、生活服务设施的亲水性次之，公共服务设施、医疗设施、住宿服务设施的占比最小。

4.2 武汉市滨湖景观空间的潜力值

以各类POI亲水性计算结果的数值作为各类设施POI的权数，通过加权平均法得到武汉市三环线内21个主要湖泊的滨湖景观设施潜力值。由结果（表4）可见，东湖的潜力值得分远高于其他滨湖景观空间。鲩子湖、机器荡子、北湖、菱角湖、沙湖、南湖的滨湖景观空间潜力值也是比较高的。但是塔子湖和龙阳湖却出现得分极低的情况，与其他滨湖景观空间的差距非常大。

4.3 武汉市滨湖景观空间的价值挖掘策略

基于本文分析结果，武汉市滨湖景观空间存在一定问题，主要表现在聚集度等级高的设施集群过度集中于汉口地区，武昌区与汉阳区缺少各类设施点的高等级集群。因此，未来的城市滨湖景观规划中需要加大力度继续促进汉口滨湖空间的各类设施点向外疏解。在城市总体规划的指导下，汉阳地区以汉江南岸为切入点，充分利用汉阳地区优越的自然资源和深厚的历史底蕴，继续建设以月湖文化艺术区为代表的特色项目。武昌区则建议继续开展“南湖城市副中心”的城市设计项目，建立以环东湖为代表的郊野公园群，使之与城市绿地系统形成有机整体，依托山水脉络向外延伸。更要强调东湖一带的文化艺术定位，应该承办更多的体育赛事、文艺活动，吸引更多的游客，提高市民对滨湖空间的喜爱度。

表3 各类POI设施点亲水性统计表

表4 武汉市主要滨湖景观空间潜力值统计表

5 结论

本研究利用多源数据对武汉市滨湖景观空间价值展开研究，研究结果表明，人的行为轨迹与各类POI设施点布局之间的空间关联可以清楚地展现现有武汉市滨湖景观空间的潜在价值，并发现其未能得到充分利用的空间区域。本研究结果对未来城市规划和设计具有重要意义，并可以空间潜力为建设前提协助其确定优先规划区域，提出空间潜力挖掘措施，以确保武汉市滨湖景观空间得到充分的利用，为改善武汉市滨湖景观空间规划提供有用的信息。由于城市环境具有高度可塑性，因此平衡和提高武汉市滨湖景观空间价值是一个实现空间品质提升的有效途径。