基于GIS的城市居住空间生态宜居性分析——以吉林省吉林市为例

王春蕾 刘锐 张劼 高承龙

(1. 延边大学 a.融合学院，b.人文社会科学学院,吉林 延吉 133002；2. 哈尔滨师范大学 寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150025；3. 吉林市城乡规划研究院 规划信息所，吉林 吉林 132000)

党的十八大报告指出要把生态文明建设放在突出地位，明确提出经济建设、政治建设、社会建设、文化建设与生态文明建设五位一体的战略部署。党的十九大报告提出要加快我国生态环境文明建设，为人民创造适宜居住的环境[1]。在当前和今后一个相当长的时期内，生态环境建设必将是政府部门、科研院所以及各行各业关心的热点与焦点问题。

城市居住空间是城市重要的组成部分，是我国生态环境建设的关键环节[2]。近年来，随着我国城市化进程的加快和住房制度的不断完善，居住用地在城市用地比重中不断扩大，成为发挥城市主要功能的重要载体，如何合理地规划城市居住空间越来越受到广泛关注。欧美学者最早进行城市居住空间研究，并从生态学视角来解释和分析城市居住与城市空间的关系[3]。我国学者自20世纪80年代开始注重城市居住空间的研究，以全国各大中城市为例，对地域内城市居住空间结构的分异、格局及动力机制方面进行了广泛的研究[4-5]。传统的城市居住空间分析主要以定性描述和分析为主，并辅以部分的定量归纳分析，缺乏动态的检测和可视化的空间分析方法。GIS技术的出现和广泛应用，为优化城市居住空间规划研究提供了可行的技术支持[6]。

吉林市位于东北地区腹地，户籍人口404.7万，是国家确定的II型大城市，也是传统的老工业城市，在城市空间优化改造中具有代表性。吉林市在“北拓、南优、东控、西调”的城市总体空间布局发展战略引导下，以《吉林市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》为依据，遵循“创新、协调、绿色、开放、共享”的理念，制定了以《吉林市住房发展规划2011—2020年》和《吉林市城市控制性详细规划2011—2020年(中心城区)》为主的住房规划纲要。一是有序推进和高效引导吉林市住房发展，切实完善、优化和提升吉林市的城市功能和品质。二是着重解决新、老城市规划与改造，加强城市居住空间的建设，为生态宜居城市建设奠定基础。然而，在居住用地的规划开展中，与全国其他大城市问题相似，都面临着大型企业和棚户区搬迁改造难、新老城区配套服务设施分配不合理、中心城区人居环境差等问题。本文利用GIS技术获取近年城市各地块居住点数据，进行系统的分析和研究，对城市各单元的居住空间优化规划和城市社会经济可持续发展具有指导性意义。

1 数据与方法

1.1 数据来源

以《吉林市城市总体规划(2011—2020年)》[7]《吉林市住房发展规划2011—2020年》[8]《吉林市十三五发展规划纲要 (2016—2020年)》[9]为基础数据来源，根据现场调研、资料收集及各个部门提供的相关信息，作为本研究的重要数据依据，研究的范围为吉林市中心城区215平方公里，与吉林市总体规划的范围相一致，包含49个行政区域的695个居住点。着重考虑人们的日常生活需求，打造宜居的15min社区生活圈，即15min步行可达范围，配备生活所需的基本服务功能与公共活动空间，形成安全、友好、舒适的社会基本生活平台。本文提取的数据类型包含了人们日常所需求的基本功能，如全市社区中心分布、中小学分布、医疗诊所分布、商业网点分布、公园绿地分布以及居民居住区等信息。

1.2 指标分析

基于GIS技术的综合赋值叠加分析的方法，是地理信息系统最重要和最基本的空间操作功能之一[10]。根据点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在其领域得以扩展的信息分析方法。本文利用ArcGIS10.2软件中Buffer功能，考虑到宜居的生活圈模式(5min—10min—15min可达区域)将提取的居民出行距离、距商服中心距离、距中小学距离、距社区中心距离、距公园绿地距离、距医院诊所距离的数据分布点进行距离中心点范围300m、600m、900m的权重叠加分析(如图1—图6)。

图1 居民出行距离

图3 距中小学距离

图4 距社区中心距离

图5 距公园绿地距离

图6 距医院诊所距离

1.3 指标体系的建立

城市宜居性指标体系是描述和评价城市人居适宜居住的可度量参数集合，对选取的各类指标因子进行打分赋值，对生成的各类多重缓冲区进行属性赋值，添加指标因子字段、权重赋值字段及建议分值字段，对多重缓冲区的各个区域进行赋值，使其属性信息具有完整性[11]。通过从以上6个方面建立指标体系，可以直观地反映出城市的人居环境情况。(见表1)

表1 城市地块宜居指标权重赋值

利用层次分析的方法，首先对指标类型和距离建立层次结构模型和判断矩阵，通过问卷调查并结合专家意见，对地块指标因子的重要性进行权重赋值，对因子内的300m、600m、900m的距离范围内又进行权重赋值。最后根据6项主要因子和不同距离赋值经原始数据规范化处理后乘以各自权重的总和。计算公式为：

其中，Fi为各地块宜居性得分，ai为某项因子经层次排序后的权重赋值，n表示评价指数的总和，i表示某个评价的地块。通过以上的公式计算，得出吉林市49个行政区域地块的宜居性评价属性数值排名(见表2)。

表2 城市地块宜居性评价排名表

2 结果与分析

2.1 主要指标结果评价

结合居住区，将中小学、商业网点、医院诊所、社区中心、公园绿地的多重缓冲区进行综合叠加分析。通过缓冲区分析，分别建立300m、600m、900m的5min、10min、15min步行可达范围圈，即分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互关系，据此可以直接反映出区域的宜居性。通过叠加分析居住区出行距离、商服圈最大步行距离、中小学最大步行距离、社区中心最大步行距离、公园绿地最大步行距离、医院诊所最大步行距离发现，城区居住区主要以沿松花江走向分布为主，中心城区人口较多，居住区分布较为密集，形成的5—15min步行圈相互重叠，满足生态宜居性指标，而新建城片区公共服务设施较少，缓冲区半径覆盖率有限，难以满足城市日益发展的需要。

2.2 城市总体特征分析

2.2.1 区域布局的不均衡性

总体来看，在研究的49个城市街道单元中，宜居性良好以上的地块占据半数以上，宜居性一般的地块有12个，宜居性较差的地块有5个，表明城市整体宜居性较好(见表3)。但同时也应看到，在城市发展过程中，由于地形条件、交通线、工业布局和建设用地选择等原因，使得城市各类设施空间分布失衡，呈现出大集中、小聚集的特征。城市西南部和中部开发程度较高，其他周边区域尤其新城开发程度低。全市12个宜居性优秀的地块中占到8个，各类设施相对集中，交通通达性较好，宜居性较高。龙潭区遵义西路和铁东、昌邑区北部和昌邑区东局子、丰满区北部形成5个小聚集地块，宜居性优秀和宜居性良好的地块占到18个，表明核心区宜居性较高，周边生态设施布局良好。而城市其他地区，如城市近郊和新城区则宜居性一般，宜居性较差的地块皆分布于此，没有形成连续的辐射面，周边生态设施布局差，公共基础设施有待进一步完善。

表3 宜居地块分类统计表

2.2.2 过度沿交通线和沿江带状集聚

城市交通与城市居住空间的关系是密切的，便捷的交通会大大节省出行时间，提高出行效率。同时，城市河流的分割作用也会对城市的格局造成深刻的影响。通过695个居住样点分析，发现其居住空间沿交通线和沿江聚集特征十分明显。在地块评价等级中也可以看出，一些宜居性较高的地块均为交通便利的地区，而宜居性一般和较差的地块，交通问题对区域的生态宜居性影响较大。主干路所占比重最大，次路和支路道路各类指标聚集较少，宜居程度明显低于城市的交通干道。此外，由于地形和河流走向原因，城市的总体格局造成主要道路以沿江走向布局明显，这就导致城市居民住宅、生活设施、绿地等多沿河流流向布局分布，生态配置从城市外延向滨江地带聚集，但部分地区由于交通作用，导致一江之隔宜居性差异明显，不利于城市资源的全面均衡配置，以及与新区、郊区的城市设施和生态资源共享。

3 结论与建议

研究的各地块宜居性差异较大。基于居民出行距离、距商服中心距离、距中小学校距离、距社区中心距离、距公园绿地距离、距医院诊所距离等6项指标的GIS空间分析，得出以下结论：

(1)中心主城区各项配套设施形成5—15min步行圈相互重叠现象，可满足城市大部分居民的生态宜居性需要。

(2)城市宜居性优秀和宜居性良好的地块过于聚集于老城区，没有形成连续的辐射面，城市发展布局严重不均衡。

(3) 城市各项设施沿交通线和沿江聚集特征十分明显，交通和水系分割问题对区域的生态宜居性影响较大。

吉林市城市生态宜居性整体良好，人居环境得到了明显改善，正处于快速发展的阶段，这是加强城市建设和环境整治的结果。但同时也应该看到，城市的宜居性指标是多方面综合评价的结果，而城市的整体宜居性又是由各个地块组成，因而，城市的各个地块宜居性直接决定了城市的整体宜居水平。基于以上主要问题的分析，提出建议如下：

(1)如果城市各项配套设施过于集中于一个区域，那么该区域的人口、产业、资源配置会越来越聚集，从而形成恶性循环，不利于城市发展。建议将配套设施过于集中区域进行重新优化，中心城区以发展绿色生态产业为主，产业和人口向城市外围扩展，形成辐射发展模式。

(2)合理布局和完善各区域配套设施建设，发挥城市外围城区作用，如加快推进新建城区教育、医疗、公共交通等资源配置；新建广场或健身场地、篮球场地等，作为居民活动场地；优化社区环境、医疗、文化等公共服务功能，结合城市特点发展一中心多核心型城市结构模式[12]；增加城市自然生态环境容量和自净力，统筹安排，带动各区域城乡系统协调发展。

(3)城市交通线有必要向外围加强辐射，建议沿江地区优化和完善设施布局的同时，打通主干道，修建过江通道、跨江大桥或跨江缆车等，使得沿江两岸齐头并进、协调发展。加快完善基础设施和优化城市格局[13]，有助于老工业城市转型发展和全面实现生态宜居城市建设目标。