基于POI数据的郑州市休闲农业空间分布特征

2020-04-17冯理明吝成旺刘召强杨延基王鹏飞

江苏农业科学 2020年2期

冯理明　吝成旺　刘召强　杨延基　王鹏飞

摘要：基于休闲农业兴趣点（POI）大数据，运用Ripleys K函数、核密度估计和回转半径等GIS空间分析方法，对郑州市休闲农业空间分布及其不同类型服务产品的分异特征进行探究。结果表明，郑州市休闲农业空间分布整体上形成“一轴两带多核”的发展格局，局部热点区域分散分布，如惠济区的古荥镇、二七区的侯寨乡、新郑市的郭店镇等;各主类中农事体验类数量占比最大，休闲观光类和农业科技类次之，而乡村文化类和特色村镇类占比最少;休闲农业总体上呈显著聚集型分布模式，且不同的主类在多尺度上的空间聚集表现不同，农事体验类区位布局选择的空间尺度范围较大，农业科技类次之，而休闲观光类区位选择的空间尺度范围则最小;郑州市休闲农业旅游资源总体上构成了距离城市中心约20～40 km的一日游圈层和60～80 km的二日游或多日游圈层。

关键词：POI数据;休闲农业;空间分布;郑州市

中图分类号： F592.7;F323.4

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）02-0033-08

收稿日期：2019-09-29

作者简介：冯理明（1995—），男，河南周口人，硕士研究生，从事GIS与风景园林规划研究。E-mail：1164047837@qq.com。

通信作者：王鹏飞，博士，教授，从事风景园林规划与设计研究。E-mail：188792041@qq.com。

休闲农业是农业现代化进程中，农业资源与旅游活动融合而逐渐形成的一种紧密依托社会经济发展并服务于都市旅游主体的产物[1]。从农家院、农业观光园到田园综合体，休闲农业衍生出多元的服务形式，其发展对于农村转变农业发展模式、增加农民就业、加快农村脱贫和实现乡村振兴等方面具有重要意义[2]。科学合理的区位布局是区域休闲农业走向可持续发展的基础，因此其空间分布特征及影响因素受到诸多学者关注。国外学者对休闲农业的研究多聚焦于发展现状[3]、产业布局模式[4]、影响机制[5]和旅游客体的满意度评价[6]等方面。近年来，我国对休闲农业空间分布的研究也有较多涉及。研究尺度上，从全国[7]、省域[8]和市域[9]，到单个休闲农业点的微观研究[10];研究方法上，随着各学科融合研究成果由早期偏向于定性转向定性定量方法结合，运用数理统计[11]、模糊综合评价法[12]和GIS空间分析等方法[13];研究对象上，分别对各样本区域的星级农家乐[14]、休闲农庄[15]及乡村旅游地[16]等旅游产品形式进行了探究;研究内容上，国内学者从空间分布格局[17]、空间结构演化[18]及影响因素[19]到驱动机制、优化策略[20]进行了探讨。

虽然目前对休闲农业空间分布特征的研究成果较多，但从数据来源上多基于示范点坐标拾取及调研统计等小样本数据;在研究方法上，鲜有利用GIS空间分析方法对郑州市休闲农业的空间布局特征进行探究。继中原经济区、中原城市群等国家区域战略实施后，郑州市又于2016年12月入选“国家中心城市”，其城市空间迅速扩张，城镇化率不断提高，但土地合理利用率较低。如何以休闲农业布局优化配置为导向，满足城市旅游主体休闲娱乐、旅游观光的同时促进转变都市圈农业经营方式，成为值得深入探讨的问题。

近年来，随着互联网技术迅猛发展，大数据被应用于各学科领域的研究。地图导航兴趣点（points of interest，POI）作为大数据诸多矢量数据类型的一种，具有覆盖范围广、信息量大、实时性强、精度高等特点，能够更准确地揭示目标物的空间分异特征[21]。因此，本研究以郑州市为研究区域，选取2019年3类POI数据，借助ArcGIS空间分析工具，对郑州市休闲农业区位布局及其不同类型服务产品的空间分布差异特征进行探讨，以期为优化其业态布局、科学制定旅游规划及合理配置资源提供科学依据。

1 研究区域概况

郑州市地处黄河中下游，伏牛山脉东北翼向黄淮平原的过渡交界带（图1），是中原经济区区域中心城市、国家中心城市，现辖6区5市1县，全市总面积为7 446 km2，总人口约为1 013.6万人，城镇化率达72.2%，城镇居民可支配收入为36 050元，其经济发展水平和城镇化率的提高为休闲农业的发展提供了良好的经济基础和消费潜力。同时，郑州市又是国家历史文化名城、国家园林城市，拥有嵩山风景区、黄河风景名胜区、黄帝故里和商城遗址等丰富的旅游资源。2018年，郑州市全年实现旅游总收入1 387.4亿元，比上年增长16.1%。在全国农业主体功能区划中，郑州市对应为优化开发农业区，旨在通过高科技引领的农业产品化、园艺化为途径，开发生态、文化特色明显的乡村旅游、都市农业及其衍生服务产品[22]。作为中原城市群重要的现代农业基地与华夏文明传承区，郑州市在发展休闲农业产业方面有着较大的潛力与优势。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源及处理

POI数据作为一种代表地理实体的矢量点状要素，包含名称、详细地址、类别编码、经纬度和4级分类等详细属性信息。本研究所涉及的POI数据主要来自高德地图，数据采集时间为2019年7月。初始数据包括体育休闲服务、风景名胜区和公司企业3大类73小类的数据类型，共52 264个POI数据。然后将数据添加到ArcGIS 10.2中空间匹配后根据类别进行初步筛选，将与休闲农业相关类型进行提取后去重并删除无效信息点，共筛选出1 098个兴趣点。最后根据每个点的名称属性进行关键字段如“山庄”“农庄”“农业体验”“生态园”等进行2次细分后，将其与行政区划属性匹配后进行空间分析。

2.2 研究方法

2.2.1 Ripleys K函数分析由于空间位置的相对性，点状要素在不同的空间尺度下会呈现不同的分布模式和聚集程度[23]。较小尺度下，为集聚型分布，随着尺度变大，可能表现出离散或随机分布。Ripley提出一种多距离空间聚类方法——Ripleys K函数，来识别不同尺度下点要素的空间分布类型，公式如下：

2.2.2 核密度估计法区域内点要素的分布密度通常用核密度估计加以表征，通过区域内POI的分布密度[fh（p）]在空间上的形态特征和变化来表达休闲农业POI的空间分布格局[25]。表达式如下：

3 结果与分析

3.1 资源类型分析

参考任开荣等对休闲农业资源的相关分类研究[26]，并根据郑州市休闲农业自身的发展现状和产业特点，将其划分为休闲观光类、农事体验类、农业科技类等5个主类和18个亚类（表1）。由表1可知，目前郑州市休闲农业主类中农事体验类的POI数量最多，占比达到53.92%;休闲观光类和农业科技类次之，而乡村文化类和特色村镇类占得比重则较少，仅占3.28%和3.47%。在亚类中采摘园、休闲农庄、生态体验园和科技产业园的占比较大，而农业文化园、民俗园、历史文化名村则较少。

将各区和县级市内分别拥有休闲农业各主类资源数量统计后，用ArcGIS 10.2软件将其用自然间断点分级法分级后进行可视化显示（图2）。由图2可见，从数量上，休闲农业资源总体分布在市区外围的3市1区1县（荥阳市、新密市、新郑市、中牟县、惠济区）内，其中荥阳市内分布休闲农业POI数量最多，新密市、新郑市、中牟县和惠济区处在第2梯度，而巩义市和登封市则分布较少;从类型上看，休闲观光类多分布于登封市、荥阳市、惠济区等自然资源本底较好的县级市、区;农事体验类和农业科技类则分布在地势平坦、农业基础较好的中牟县、荥阳市和惠济区辖区内;乡村文化类和特色村镇类主要分布于将现代乡村与文化结合较好的新郑市、中牟县，其次是将传统村落与现代农业结合较好的登封市、新密市和荥阳市。

3.2 多尺度空间聚集特征

基于Ripley K函数计算休闲农业各主类的多尺度空间聚集特征（图3），结果表明，在99%置信

度下，在100 km的观测范围内，郑州市休闲农业总体和农事体验主类呈现出显著的聚集特征，休闲观光类和农业科技类则在80 km的观测范围内呈集聚分布，乡村文化类在5 km观测范围内呈凝聚分布态势，随观测距离增大表现出离散趋势，而特色村镇类则处于随机分布状态。从出现最高聚集度的距离来看，农事体验类和农业科技类在较大的空间范围内表现出聚集特性，其最高聚集度出现在35 km和25 km处;休闲观光主类最大聚集度半径相对较小，出现在20 km处;而乡村文化类则为最高聚集度距离最小为5 km，说明其区位布局选择的尺度阈值较小。

从休闲农业亚类特性及其分布来看，以农事体验类为主的体验园、采摘园、农家乐等亚类，空间区位对其布局干扰较小，其分布分散于郑州市的核心区和边缘区，以便实现更大的服务覆盖;部分亚类对城市区位选择较高，如以休闲观光类的农业观光园、度假村及休闲农庄等;以乡村文化和特色村镇类的农业博览园、示范村等倾向于分布在郑州市的边缘区;而以农业科技为主的科技产业园、农业示范园和种植基地会受到空间区位的“双重约束”，既要利用核心区技术、人才和消费潜力的优势，同时又要保证生产和发展规模，所以多集中分布于核心区与边缘区的中间交界面上。

3.3 空间分布格局

在ArcGIS软件中对郑州市休闲农业POI进行核密度分析，生成核密度栅格图（图4），并利用自然间断点分级法将其具体密度值划分为高值区、较高

值区、中值区、较低值区和低值区5个等级。根据郑州市休闲农业总体核密度中值以上分布区域可归纳为呈“一轴两带多核”分布，“一轴”是指贯穿郑州市域南北的荥阳市与三区（惠济区、中原区、二七区）交界处和新密市与新郑市交接处连接而成的休闲农业带;沿嵩山、箕山南部的山前平原带和背依黄河自然风景区的巩义市、荥阳市及惠济区北部的沿黄休闲农业旅游带为“两带”;“多核心”指分散分布的局部热点区域，如惠济区的古荥镇、二七区的侯寨乡、新郑市的郭店镇及荥阳市的北邙乡等地。整体来看，郑州市休闲农业分布表现出紧密环绕都市圈外围分布，以自然风景区为依托和以农业为基础的分异规律。

将休闲农业5个主类的核密度结果与各乡镇点位叠加（图4-b至图4-f），进一步探究其微观的分布特征。休闲观光类空间分布形态上呈“人”字形，具体由荥阳市与巩义市交界处米河镇-刘河镇- 庙子乡-尖山乡密集区组成的西部带，新密市和新郑市交界处贾峪镇-侯寨乡-龙湖镇-郭店镇-辛店镇密集区组成的南部带和沿黄河的北邙乡-古荥镇-花园口镇-雁鸣湖镇的北部带，而西南部则形成以嵩山景区辐射外围的集聚中心;农事体验类的分布与休闲农业总体的分布态势大体一致，其主要原因是由于在现阶段郑州市以农事体验为主的农家乐、采摘园等休闲农业初级产品形式还占主要成分;农业科技类核密度高值及较高值区空间分布初步形成近中心区聚集分布，边缘片区“孤岛”式密集分布中心也在逐步形成，如巩義市的康

店镇、登封市的君召乡、中牟县的姚家镇等;而乡村文化类和特色村镇类分布则具有显著的边缘特征，由于乡村文化村落区位选择的特殊性，决定了其分布现状，典型的分布区域有巩义市的河洛镇、登封市的颍阳镇和新郑市的观音寺镇等。

3.4 圈层结构分析

利用回转半径法分析郑州市休闲农业旅游资源分布的圈层结构（图5）。在ArcGIS 10.2中，用Multi-distance buffer工具以郑州火车站为圆心，10 km 为半径增量生成多级缓冲，统计每个圈层内拥有各类休闲农业旅游资源的数量（图6）。可以看出，郑州市休闲农业主要分布于以火车站为圆心的30 km圈层范围内，且总体上由中心向外围逐渐减少，在70 km处由于登封市嵩山风景区和巩义市孟寨岭等景点的辐射带动作用，形成了郑州市休闲农业的外围旅游圈层，总体上构成了20～40 km的一日游圈层和60～80 km的二日游或多日游圈层。从各主类的圈层分布数量来看，20～40 km范围内农事体验类分布数量占比达到最大;30 km范围内休闲观光类和农业科技类分布较为集中;70 km处特色村镇类和乡村文化类分布数量占比达到最大。

另外，圈层内休闲农业的分布现状与路网结构也有着密切的关系。用ArcGIS 10.2软件中的Near工具计算出每个休闲农业点与郑州市道路交通（高速、国道和省道）的欧式距离，并统计每个距离范围内所拥有的各类型休闲农业主类数量（图7）。结果表明，郑州市休闲农业总体分布在距离道路交通的0～3 km范围内，占比达到78.51%，说明郑州市休闲农业具有明显的沿交通轴线分布的特征。从各个类型上看，在0～3 km距离范围内，农事体验类和农业科技类对交通的依赖性最高，其数量占同类的85.47%和79.49%;休闲观光次之，占比为 76.17%;而乡村文化类和特色村镇类对交通依赖性占比最少，分别为68.42%和71.05%。

4 结论与讨论

采用POI地理空间矢量数据，运用Ripleys K函数、核密度估计和回转半径等空间分析方法，从资源类型、多尺度空间聚类、分布密度和圈层结构方面，对郑州市休闲农业区位分布特征进行了多方位探究，主要结论如下：（1）从资源类型分布上看，郑州市休闲农业资源中，以体验园、采摘园及农家乐等形式的农事体验主类旅游产品占比最多，休闲观光类和农业科技类次之，而以农业文化园、民俗园和生态文化村等关键字段的乡村文化与特色村镇主类占比最小。（2）从多尺度空间聚类特征上，郑州市休闲农业总体分布类型上表现为凝集型分布，农事体验类受空间距离的干扰较小，区位选择自由性更大;休闲观光类区位布局的空间尺度阈值较小，多分布于郑州市域边缘区;农业科技类由于受“双重约束”，在市区与边缘的中间地带环郑州市绕城高速密集分布;而乡村文化类和特色村镇类则表现为随机分布。（3）从空间分布格局上，郑州市休闲农业总体呈“一轴两带多核”分布态势;局部热点区域分散分布，如惠济区的古荥镇、二七区的侯寨乡、新郑市的郭店镇和荥阳市的北邙乡等，整体来看，郑州市休闲农业分布表现出紧密环绕都市圈外围分布，以农业为基础和以自然风景区为依托的分异规律。（4）从圈层结构上，郑州市休闲农业形成了多圈层休闲农业旅游结构。分别为距中心城区20～40 km的一日游内部圈层;距中心城区60～80 km的二日游或多日游边缘圈层。其次，郑州市休闲农业POI多分布在距离公路0～3 km范围内。

在乡村振兴的时代背景下与国家中心城市政策拉动郑州市经济快速增长中，由于特有的资源类型与旅游消费方式，郑州市休闲农业的发展将迎来新的机遇。基于大数据的城市休闲农业的空间分布特征有助于更准确地揭示其分异规律，为今后郑州市休闲农业的发展规划、资源的合理配置提供科学依据。本研究仅着眼于郑州市休闲农业的静态布局特征，未来将采集不同年份的休闲农业POI数据进行分布对比，挖掘其时空演化规律及其影响因素。

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