基于多源数据的河北省涉县公共服务设施优化研究

田 芳，张 政，杨紫琼

（1.河北工程大学 建筑与艺术学院，河北 邯郸 056038；2.天津大学 建筑学院，天津 300072）

0 引言

城市公共服务设施是为城市或一定范围内的居民提供基本的公共文化、教育、体育、医疗卫生和社会福利等服务的、不以营利为目的公益性公共设施[1]. 此外，《中国宜居城市研究报告》提出与居民生活质量密切相关的公共服务设施有餐饮、购物、金融、教育、医疗、文体、养老、休闲游憩和公共交通设施[2]. 故本研究对象主要为餐饮、购物、金融、教育、医疗、文体、养老、休闲游憩和公共交通设施9 类公共服务设施.

公共服务设施作为满足居民生活需求的物质空间载体，其合理的布局对于提高城市宜居性和居民生活质量及促进经济发展具有重要的作用. 国内学者对于不同尺度的公共服务设施空间布局进行了深入的研究，例如史卫东等[3]对山东省17 个地市的公共服务设施服务质量及空间格局特征进行了分析，邵晖等[4]对北京市公共服务设施分布特征进行了研究，高子轶等[5]对西宁市居住空间与公共服务设施空间分布的协调关系进行了研究. 对于县级城市缺少一定的研究，因此，有必要对县级城市公共服务设施的布局进行分析. 本研究以涉县主城区为例，对其各类公共服务设施的布局进行分析研究. 涉县位于河北省邯郸市西部，被评为2019 年度全国新型城镇化质量百强县市和中国旅游竞争力百强县，主城区有玉带河和龙山等自然景观，构成了城中有绿、城在绿中的园林式的山水城市格局，其自然地理环境决定了涉县主城区公共服务设施分布的独特性.

1 研究区、数据来源及研究方法

1.1 研究区与数据来源

本研究选择的区域为河北省邯郸市涉县主城区，范围为滨河路、将军大道、309 国道围合区域，总计面积13.10 km2（图1）. 依据《中国宜居城市研究报告》中与城市宜居性及居民生活质量密切相关的9 类公共服务设施，即餐饮设施、购物设施、金融设施、教育设施、医疗设施、文体设施、养老设施、休闲游憩设施和公共交通设施[2]，列出邯郸市涉县公共服务设施类型及性质（表1）. 餐饮设施、购物设施和金融设施等以盈利性为目的设施，主要采用高德地图爬取的POI 数据，教育设施、文体设施数据是由涉县教体局提供，医疗设施数据利用POI 数据与涉县卫生局提供的数据相结合. 根据数据中的名称及经纬度位置信息利用ArcGIS 软件进行地理位置转译，均转为空间点要素数据. 最终获得研究区域内上述9 类设施分别为477，341，126，40，88，5，3，4，74个，总计1 158 个公共服务设施点.

图1 邯郸市涉县主城区范围及各类公共服务设施

表1 邯郸市涉县公共服务设施类型及性质

1.2 研究方法

1.2.1 平均最近邻分析

最近邻指数（NNI）是各类公共服务设施点平均观测距离与预期平均距离的比值，当观测距离小于预期距离则表现为点的聚集分布，两者差值越大聚集性越强，当观测距离大于预期距离则表现为点的分散分布.最近邻指数的计算公式为：

式中N表示最邻近指数，Do表示平均观测距离，De表示预期平均距离，n表示公共服务设施点的数量，A表示研究区域面积.

1.2.2 多距离空间聚类分析

多距离空间聚类分析（Ripley’s K 函数）是衡量不同尺度下各类公共服务设施点空间分布聚集与离散程度的方法，计算得出观测值大于预期值则表示在该空间距离尺度下设施点聚集，反之则表示离散，两者差值越大表示聚集或离散程度越大. Ripley’s K 函数计算公式为：

式中d表示距离，ki，j表示权重，当没有边校正的情况下，i与j之间的距离小于d时，ki，j值为1，当距离大于d时，ki，j值为0，n表示设施点个数.

1.2.3 核密度分析

核密度分析是分析各类公共服务设施的空间分布状态，可发掘设施聚集热点区域. 该分析主要以某一点要素为中心，在一定范围内通过距离衰减形成连续的密度曲面.

式中D（xi，yi）表示i设施点处的密度值，r表示带宽值，u表示r距离范围内设施点数，d表示点到i设施点的欧式距离.

2 结果分析

2.1 公共服务设施空间分布模式分析

根据平均最近邻分析各类公共服务设施的空间分布模式，结果见表2. 由表2 可知，购物、餐饮、金融、教育、医疗及公共交通设施N值小于1，且P值小于0.01，均通过0.01 显著性检验，说明上述6 类公共服务设施在研究区域整体空间分布具有聚集模式. 最近邻分析依次为：公共交通设施＞教育设施＞医疗设施＞购物设施＞金融设施＞餐饮设施. 其中以盈利为目的的餐饮设施值N值最低为0.33，金融设施和购物设施N值分别为0.33 和0.50；盈利性与公益性相结合为目的的医疗和教育设施N值分别为0.58 和0.67；以公益性为目的的公共交通设施N值为0.74；文体设施、养老设施、休闲游憩设施z值在-1.65～1.65 之间，z值表示标准差的倍数，能反映一个数据的离散程度，空间分布整体上呈随机模式.

可以看出在涉县主城区经营性质的公共服务设施积聚性明显强于公益性质的设施，主要原因为经营性设施存在经济上的聚集效应，从而出现较强空间集聚现象. 盈利性与公益性相结合的医疗设施和教育设施聚集性同样高于纯公益性质的公共服务设施，主要因为盈利性的教育设施和医疗设施弥补了政府供给的不足，为居民提供了更为多样的选择. 文体设施、养老设施、休闲游憩设施表现为随机模式，一是因为文体设施和休闲游憩设施都为县级公共服务设施，其服务半径及服务人口数量都较大，二是因为缺乏社区级公共服务设施的供给.

表2 邯郸市涉县公共服务设施最近邻指数

2.2 公共服务设施空间分布聚集尺度与强度分析

上述分析得出研究区域内各类设施整体空间分布模式及聚集程度. 而在聚类分析中，统计尺度的改变会造成聚集强度的不同，采用多距离空间聚类分析进一步对涉县各类公共服务设施进行不同距离尺度的聚类分析，从而探索出聚集强度最高的空间尺度.

图2 邯郸市涉县公共服务设施的Ripley’s K 函数图

各类公共服务设施Ripley’s K 函数分析见图2，研究结果显示，购物设施、餐饮设施、金融设施、教育设施、医疗设施表现出相似函数曲线，观测值与期望值的差值均表现为先增后减的趋势，即聚集强度随着距离尺度的增加而增加，到达一定尺度后聚集强度会降低. 公共交通设施函数曲线中观测值与期望值相差不大，随着距离的增加，该设施观测值小于期望值，表明当距离增大到一定程度后由聚集变为扩散模式.

各设施的详细函数数据见表3，各类设施的聚集规模尺度依次为：医疗设施（818.36 m）＞购物设施（791.08 m）＞金融设施（736.53 m）＞餐饮设施（681.97 m）＞教育设施（572.85 m）＞公共交通设施（163.67 m）；聚集强度依次为：医疗设施（383.00）＞餐饮设施（360.62）＞购物设施（358.92）＞金融设施（344.24）＞教育设施（234.89）＞公共交通设施（102.81）. 文体设施、社会福利设施、休闲游憩设施在平均最近邻分析中得出空间分布为随机模式，故不做Ripley’s K 函数分析. 在Ripley’s K 函数中医疗设施的聚集规模和聚集强度在各类设施中最强，而平均最近邻分析中医疗设施在研究区聚集强度排第四，表明医疗设施空间在涉县主城区分布极度不均衡，在局部区域形成集聚.

2.3 公共服务设施空间分布密度分析

进一步结合核密度分析发现，医疗设施在龙南路以西与玉带河以东的老城区形成大面积聚集区域，龙南路东侧新城区零散分布，玉带河西侧区域医疗设施空缺. 购物设施、金融设施、餐饮设施聚集强度及规模尺度都比较大，结合核密度图分布（图3）来看，餐饮设施和购物设施同样在老城区形成大范围的聚集区，但是两者空间分布中高密度区域有一定的错位，购物设施主要沿振兴路、贸易街、龙山大街呈带状聚集并向外扩散形成面状聚集，以涉县商贸城、玉带批发市场、南关滨河市场为中心形成点状聚集区，其次围绕小区形成为满足居民日常需求的购物设施小型聚集区. 餐饮设施主要沿电厂街、龙山大街形成带状聚集区，点状聚集区同样在居住小区附近. 金融设施呈十字格局分布，沿龙山大街、振兴路有明显的带状分布趋势. 教育设施空间分布总体上呈分散模式分布，局部在老城区振兴路西侧形成聚集区域. 公共交通设施沿振兴路、迎春街、龙山大街布置，由于老城区人口与设施总量较高，其站点数量明显多于东部新城区.

3 结论

公共服务设施的合理分布对于提升城市宜居性和居民生活品质具有重要意义. 笔者采用多源数据，利用ArcGIS 软件详细分析了涉县公共服务设施空间分布特征.

3.1 结论

1）通过平均最近邻分析发现，涉县的购物、餐饮、金融、教育、医疗、公共交通设施空间分布上整体呈聚集模式，文体、养老、休闲游憩设施空间上呈随机模式. 最近邻指数依次为：公共交通设施＞教育设施＞医疗设施＞购物设施＞金融设施＞餐饮设施，表明盈利性设施聚集程度明显高于公益性设施.

表3 邯郸市涉县公共服务设施的Ripley’s K 函数表

2）通过Ripley’s K 函数分析发现，涉县的各类设施的聚集规模尺度依次为：医疗设施＞购物设施＞金融设施＞餐饮设施＞教育设施＞公共交通设施；聚集强度依次为：医疗设施＞餐饮设施＞购物设施＞金融设施＞教育设施＞公共交通设施，表明医疗设施在局部区域形成聚集，研究区整体分布不够均衡.

3）通过核密度分析发现，西部老城区各类设施数量和聚集程度明显高于东部新城区. 结合Ripley’s K函数分析，医疗设施和金融设施虽然聚集强度和聚集规模尺度较大，但是空间分布不均衡，主城区西部、北部、东部居住片区设施缺失. 教育设施和公共交通设施空间分布相对均衡，相较于医疗设施并未出现居住小区与设施严重错位的现象. 购物、餐饮设施与居住小区空间分布相对一致且设施分布范围广.

图3 邯郸市涉县公共服务设施的核密度分布图

3.2 建议

针对涉县主城区公共服务设施的分布特征，提出三点建议：第一，针对盈利性设施数量及均衡程度明显大于公益性设施，应鼓励各类设施公益性与盈利性相结合，给予社会资源一些政策性奖励，可有效弥补公益性设施供给不足的现状，从而满足居民对于公共服务设施的需求. 文体设施、休闲游憩设施的属性特征决定其只能是由政府供给的公益性设施，涉县主城区除几处大型广场、公园外，严重缺少中小型休闲场地，应建立多层次的休闲游憩设施体系. 第二，针对涉县主城区医疗设施分布不均衡现象，尤其是经济的聚集效应导致的更严重的医疗设施不均衡现象，需要政府合理引导，促进设施的公平和均衡布置，从而避免出现局部区域大面积聚集现象. 第三，老城区作为涉县的综合服务中心，具有良好的发展基础. 购物、餐饮、金融、医疗、教育、公共交通设施数量及聚集强度明显高于其他区域，但文化、休闲游憩、社会福利设施严重缺乏. 在城市双修的背景下，针对老城区文化、休闲、社会福利设施不足现象，应逐步补齐短板，提高土地利用效率，满足居民多样化、多层次需求，提升老城区活力. 新城区多为新建住宅小区，应按照居民合理的步行距离及人口规模布置各级生活圈设施配套，保证居住人口与各类公共服务设施相互匹配，从而满足其基本的物质与文化生活需求，营造宜居的居住生活环境.