基于GIS技术的城市书房空间布局研究*——以武汉市为例

花 夏，李玉海

（华中师范大学信息管理学院，湖北 武汉 430079）

1 引言

李克强总理在2014 年《政府工作报告》中提出要在全社会倡导全民阅读，建设书香社会。自此，全国各省市公共图书馆充分利用自身优势，不断探索新模式、采用新技术、利用新方法，致力于为读者创造舒适便捷的阅读空间和阅读方式。近年来，创建24 小时自助型公共阅读空间“城市书房”是公共图书馆重要的实践探索，引领了我国城市公共阅读空间的发展方向，成为完善城市图书馆服务体系的关键环节［1］。

城市书房的建设最早可溯源到2005 年，东莞市图书馆打造了全国第一家24 小时自助图书馆［2］。而其正式命名要到2014 年，浙江省温州市正式将这种新型阅读空间命名为“城市书房”，随后逐渐在全国推广开来。而城市书房仅仅是对当前这类阅读空间的一种通行称法，在全国各地并没有统一清晰的定义，因此各地区叫法各异，有称为“智慧书屋”“城市书吧”“市民书房”“自助图书馆”“阅读吧”“云曰书馆”等等。关于城市书房的概念，从几个典型的案例来看，温州“城市书房”的定义是：“由政府主导、社会力量参与，依托各级公共图书馆，采用自动化设备和无线射频技术，实现一体化服务，具备24 小时开放条件的场馆型自助公共图书馆”［3］。张家港“图书馆驿站”的定义是：“一个24 小时开放、自助服务的免费阅读空间”［4］。上海嘉定区“我嘉书房”的定义是：“24 小时开放、以社会化合作模式运营的多功能、自助化的公共图书馆延伸服务点”［5］。综合以上各种定义，提取城市书房的核心关键词：“依托公共图书馆”“24 小时开放”“自助服务”“阅读空间”。因此，本文认为城市书房是在政府主导下建设而成的，由公共图书馆运营的，24 小时开放、自助型、公益性实体阅读空间。

2 文献综述

目前，对于公共图书馆和城市书房的选址研究可以分为两大类：（1）定性研究。如肖鹏［6］等在《自助图书馆布点研究：以广州市自助图书馆布点策划为例》一文中总结指出，自助图书馆布点的四大焦点，即人流密集区和基层社区的抉择、环境要求和配套物流方案、布点方案的长期性和渐进性、宣传策略。秦格辉［7］在《自助图书馆的布点规划与实施策略研究》一文中则认为，自助图书馆的选址应考虑五方面因素：区域人流量及结构、地理位置、立地条件、运营服务条件、竞争分析。周亮［8］在《基于服务效能的自助图书馆布点研究》一文中，从自助图书馆的服务效能角度出发，探讨自助图书馆布点与服务效能的关系，并从服务时间、服务内容、布点规划战略、布点审核程序、自助图书馆组织、服务效能评估六个方面提出策略。赵晋芝［9］在《自助图书馆社区服务点布点研究》一文中，以广州某大型社区自助图书馆服务点布点情况为例，提出了影响选址的七个因素：区位、阅读环境、人流量、安保、电源、交通、安装条件等。（2）定量研究。曾志芳［10］等在《应用微粒群优化算法进行公共图书馆选址》一文中，应用微粒群优化算法完成公共图书馆的选址操作，但其中仅考虑了交通和人口因素，未考虑服务半径等问题，并且该方法仅限于单点选址问题可用。孙晓雅［11］在《考虑均衡性与可达性的城市书房选址优化研究》中遵循城市书房选址均衡性和可达性原则，以城市为整体，以选址方案中各书房服务社区数的标准差最小为优化目标，提出了一种能够实现城市书房多点选址的改进的K-Means算法，并从统筹布局、精准服务的角度给出了城市书房的发展建议。杨全［12］等在《兼顾公平与效率的社区图书馆网点布局研究》一文中提出，兼顾公平与效率原则的方法优化社区图书馆网点布局问题，但采用的是假设性数据，在实际应用中存在一定偏差。肖志雄［13］等在《城市街区自助图书馆的选址问题研究》中分析了城市街区自助图书馆选址的影响因素，并给出影响因素权重，依据影响因素从4 个备选位置中通过评分法确定最终的选择方案。吴钦钦［14］等在《基于连续空间需求的公共图书馆最大覆盖选址方法——以武汉市主城区为例》一文中，分析现有公共图书馆布局不合理问题，基于离散空间需求分别构建P－中值模型、最大覆盖模型进行选址，并指明后者更适用于图书馆选址的结论。

通过查找阅读已有文献发现，定性研究是从宏观规划角度为城市书房的选址提供有借鉴价值的思路，并在定性的基础上运用定量的方法，对空间布局进行最优化处理。然而，肖志雄［13］虽然提出了选址的评估要素，给出评价方法，但不能实现选址布局的优化；曾志芳［10］给出了粒子群优化算法，但不能解决多点选址问题；孙晓雅［11］改进K-Means 算法进行多点选址，但文章没有实例数据，可能存在假设不相符的情况。

笔者在前期文献调研中发现，近年来对于城市书房的研究中，新闻报道数量要远大于期刊论文数量，报纸发文量要远多于期刊发文量。学术界对城市书房研究成果并不多见，尤其是对城市书房的选址问题进行研究更是较少涉及，这一形势对于城市书房的可持续发展显然是不利的。而城市书房项目的推进工作，其布局选址应为首要解决的问题，选址是否适宜直接影响城市书房未来的发展空间和使用情况。因此，本文结合相关文献研究，统筹考量，总结城市书房的选址要素，并以武汉市为例，运用GIS 空间分析技术，对武汉市城市书房的空间布局现状及其有效服务范围进行研究，筛选缺少阅读空间、文化服务的区域，结合武汉市的规划目标和实际情况，为城市书房的选址提供参考方案。

3 城市书房选址的要素

在城市书房的建设中，布局选址需首先考虑。布局选址即解决城市书房建设的定位和定量等关键问题，必须要明确选址遵循什么原则，需考虑哪些影响因素，使用何种策略，达到何种效果。

3.1 基本原则

城市书房在数量、规模、资金、功能等多方面与传统图书馆有较大差异，因此在布局选址过程中，除了应遵循法制原则、协调原则、合作原则等要素［15］外，还应考虑以下相关原则：

（1）以人为本原则。城市书房的建设终归是要为民所用［16］，因此在建设时除了要充分考虑人们的实际需求外，还需要将心理因素考虑在内。人的行为和公共空间，以及公共空间的环境质量都有着密切的联系，不同的行为对应的公共空间需求是不同的［17］。因此，在城市书房布局选址的过程中，应将“环境行为心理学”加入考虑，结合文化、休闲、安静等背景条件，适应人们追求品质生活和优雅阅读环境的愿望［18］，创建更加符合人们需求的城市书房。

（2）供需平衡原则。供需平衡原则的关键在于明确城市书房的服务能力和读者需求之间的平衡点。“服务能力”与城市书房的规模、效果、功能等有关；而“读者需求”与该区域人口密度、人口结构、居民素质、交通便捷性等都有密切关系。在人流量较大、知识需求度较高、交通便利的区域，“读者需求”相对较高，应适当提高供给力度。但如果供大于需，则同样会导致资源的浪费，只有当供需平衡时，城市书房才会得到最大化利用。

（3）普遍均等原则。区域发展不平衡是我国各省市普遍存在的现象，城市书房作为公共文化设施，在选址时应考虑选址的普遍性和均等性［19］。对于面积较大、人口稠密、发展较好的区域，可加大该区域的投入，建设更多的城市书房，让更多读者平等享受到城市书房的空间和服务。但面对远离城市中心、发展相对落后的区域，也应合理设置而不是直接遗漏，为原本就远离公共图书馆服务范围的区域，带去他们应该平等享有知识文化服务的权力。

3.2 影响因素

对城市书房进行科学合理的布局选址，必须统筹考虑在选址时的影响因素。也正因为城市书房的建设需要考虑多方面因素，而且这些因素之间相互影响甚至矛盾，因此执行起来较为困难［13］。但这些影响因素是研究城市书房布局选址的基础和关键，既要结合城市书房自身特点，也要立足于当地现实情况。

（1）人口因素。人口因素不仅包括人口的稠密度，还包括了人口的年龄结构、文化层次、人口流动情况等等，因此人口因素对于城市书房的选址是一个重点考虑因素。人口稠密程度越高、流动性越大，对于城市书房有效服务范围内的空间需求越高；人群的文化水平越高、知识需求度越大，对于城市书房有效服务范围内的知识需求越高。因此，选在人口密集区域、年轻化区域、文化繁荣区域更有利于资源配置的合理化和效率的最大化。

（2）经济因素。经济因素主要包括三方面：政府财政状况、居民经济水平和日后运营成本。由于各地区经济发展水平的不同，对于城市书房此类公共文化服务设施的需求也各不相同，只有在当地政府财政状况较宽裕时，才会将建设城市书房列入工作规划；只有当居民经济条件较好、不再为生计发愁时，才会经常性地走进城市书房。另外，虽然城市书房是由政府主导的、公益性质的，但是为了城市书房能够长期可持续发展，还是应该考虑其运营成本。城市书房的运营成本主要包括建设成本和维护成本。建设成本主要包括自助设备的购买安置、图书采购、场地租赁等费用；维护成本主要包括日常用电、书籍添补、系统运维等费用。

（3）交通因素。交通因素对城市书房的使用影响是非常大的。交通的便利一般情况下会带来更大的人口流动，进而提高场馆的使用率。首先，交通的便利程度直接影响到一个公共文化服务设施的大众认知度，当城市书房建设在某区域的交通便利区或者某个地铁节点上时，该城市书房的“知名度”就会快速提升，而后会因交通便捷吸引更多的居民前来使用。当然，交通也可以阻挡读者前往的脚步，降低城市书房的使用率。据调查显示，人们在想满足某些需求的时候，通常会就近选择可行性方案，一般会选择5 到10 分钟所能到达的地点。如果某一城市书房建在位置偏僻、交通不便的位置，势必会因难以抵达而影响其使用率，造成一定程度的资源浪费。其次，交通因素还在很大程度上会影响到物流的配送，主要是为城市书房补充缺少的书籍。

（4）周边环境因素。城市书房的选址还需要考虑周边环境因素。首先，城市书房作为一个公共阅读空间，书房周边的环境需要相对安静，在大型游乐场等嘈杂区域则不宜建设。其次，城市书房有一个很重要的作用就是休闲放松，作为区域内重要的文化设施，周边的文化景观要素也十分重要，距公园、绿地、休闲广场等越近，越有人文气息和氛围感。再次，书房周围需要有较为完善的市政配套设施［20］，例如公共卫生间、保安亭等。最后，还需要考虑到周边相似功能设施，例如公共图书馆、现有城市书房等竞争要素，避免重复投资，造成资源浪费。

（5）政策导向因素。在城市书房的建设过程中，对其的布局选址还要符合城市的整体规划和发展趋势，例如武汉市政府《十四五规划》［21］中提出，打造“12 分钟文体圈”的发展布局；以及武汉市文化和旅游局在2021 年初，制定出台了《武汉市城市书房建设指导标准(试行)》，明确了每区建设1 个以上城市书房和一批城市公共阅读空间的工作目标。任何规划布局只有在符合城市总体规划的基础上才能真正落到实处。

根据以上对城市书房各个层面的影响因素进行分析，得出城市书房选址影响因素结构图，如图1所示：

图1 城市书房选址影响因素结构图

4 GIS 辅助城市书房选址流程——以武汉市为例

GIS（地理信息系统）是一种特定的十分重要的空间信息系统，它的核心功能之一便是空间分析技术。它不仅可以使人们通过平台管理海量的空间数据、进行信息的检索查询和量测，还可以在对图形进行操作和模拟运算分析的基础上得到一些隐藏信息，例如空间数据之间的隐藏关系、空间数据未来的发展趋势等，从而得到更有利于人们进行科学决策的有效信息，有助于为人们解决复杂的实际问题提供辅助决策［22-23］。

对于空间选址的研究离不开空间分析方法，空间分析是一门空间数据分析技术，以地理对象的空间位置及其形态特征为基础，以提取并传输空间信息为目的，是对于地理空间现象的定量研究。在城市书房选址过程中所用到的空间分析方法主要有：重分类、缓冲区分析、叠加分析、网络分析等。

4.1 GIS辅助选址所需城域数据及来源

对于任何研究，数据都是第一位的，没有数据,一切研究都无从谈起。城市书房的布局选址更是如此，而研究中具体需要哪些数据，必须从城市书房本身的特性和布局选址的目标作为出发点,在确定了影响因素的基础上进行有针对性的数据查找和资料收集。

本研究选取武汉市作为研究区域，武汉市是湖北省省会，属特大城市，是中国中部地区的中心城市，全国重要的工业基地、科教基地和综合交通枢纽。截至2020 年末，全市下辖13 个区，总面积8569.15 平方千米，常住人口1232.65万人（第七次全国人口普查），地区生产总值1.56万亿元，普通高校84所，全年在校大学生约115 万人，具有较大高素质人口数，对文化服务产业有较高需求。

城市书房的创建不断地完善公共文化服务体系，极大扩宽了全民阅读服务的覆盖面，推动图书馆事业跨越式发展。尽管城市书房是城市文化建设的新潮热点，但截至2021 年12 月1日，武汉市已建成城市书房仅9 家，分布在武昌、江岸、新洲、蔡甸、洪山、汉阳6 个区中，与武汉市文旅局2021 年初制定出台的《武汉市城市书房建设指导标准(试行)》中提及“每区建设1个以上城市书房的工作目标还有较大差距。

为了让城市书房更好地为民使用，在结合城市特色背景的基础上，本文将利用GIS 技术辅助城市书房选址进行研究，有针对性的助力《武汉市国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》［21］中打造“12 分钟文体圈”的发展布局和“读书之城”的建设工程，不断提升武汉市公共文化事业的发展水平。

在结合研究区基本概况的基础上，对于城市书房选址研究需要收集的原始数据及来源如表1所示：

表1 原始数据及来源列表

4.2 研究区选址适宜程度划分

城市书房是为了推动全民阅读，更好地满足人们日益增高的文化需求而规划建设的，如何使城市书房更好地为民所知、为民使用是在规划选址时所要考虑的。近年来多地区已出台明确的建设规范，如河南省出台的《河南省城市书房建设标准与服务规范》［24］，浙江省出台地方标准《城市书房服务规范》［25］，扬州市发布的地方标准《24小时城市书房建设运行服务规范》［26］，温州市发布的《温州市城市书房建设和管理办法》［27］等都有明确标注相关选址要求。结合《公共图书馆建设标准》［28］《武汉市国土空间总体规划（2021-2035 年）（草案）》［29］以及武汉当地实际情况，基于对城市书房选址问题的影响因素分析，得出对于武汉市城市书房选址的基本要求如下：

（1）为了保证城市书房的认知度和交通通达性，要求距离主要交通线（县道、乡镇村道、其他路等）50米以内；距离公交站点50米以内。

（2）为了方便居民步行10 分钟内可到达，要求在居民住宅区1000米范围内。

（3）为了方便读者使用公共设施，要求距离公共卫生间150米以内。

（4）为了避免资源浪费，依据各级图书馆建设规范，要求距离现有城市书房1 500 米以外；距离省级图书馆5 000 米以外；距离市级图书馆3 000米以外；距离区级图书馆2 000米以外。

（5）为了营造良好的文化氛围，要求距离城市主要公园1 000米以内。

（6）为符合城市规划用地，要求城市书房选址只能在城镇建设用地、农村建设用地和其他建设用地上进行。

在已得出的选址要求基础上，本文以2012年全国行政区图为底图，鉴于武汉市经度位置（113°41′E－115°05′E）的 考 虑，本 文 采 用WGS84 坐标系，WGS 1984 UTM Zone 50N 投影，借助在空间分析中有独特优势的ArcGIS10.2 软件完成，具体操作过程如下：根据上文分析确定的选址要求，利用ArcToolbox（系统工具箱）中的multipleringbuffer（缓冲区）工具，对各图层数据进行缓冲区分析。之后，查看各缓冲区图层属性表，并为其添加新字段rank，为适宜在此选址的区域rank 字段赋值“1”，如距离公共厕所150米缓冲区内适宜；为不适宜的区域rank 字段赋值“-1”，如距离现有城市书房1500 米缓冲区内不适宜。然后，利用ArcToolbox（系统工具箱）中OverlayAnalysis（叠加分析）栏中的Union（联合）工具，将各类数据缓冲区进行叠加。最后，通过利用字段计算器对缓冲区图层的rank 值进行求和，并对结果进行重分类后分级符号化。如图2所示。

图2 城市书房选址适宜程度

4.3 武汉市城市书房选址方案确定

结合武汉市实际情况及“每区建设1 个以上城市书房”的工作目标，排除已建成的9 家城市书房所在6 个区范围外，在未建设城市书房的其他7 个区中，依据GIS 分析所得适宜程度得分，在各区选择一处备选址方案如图3 所示，分别是：1 号地黄陂区长岭村；2 号地东西湖区金银湖碧海文化广场；3 号地江汉区常青公园；4号地青山区江璟城；5 号地硚口区硚口公园；6号地汉南区纱帽广场；7号地江夏区文化大道谭鑫培公园。

图3 城市书房备选方案

D1 黄陂区长岭村。长岭村位于武汉市黄陂区长轩岭街道，长轩岭街东邻木兰山文化生态旅游区，西邻李家集街道，南依罗汉寺街道，北与姚家集街道相连，人口密集、流动性强，地势优越。木兰文化生态旅游区作为华中地区重点旅游示范区，开发力度大，战略优势明显。

D2 东西湖区金银湖碧海文化广场。金银湖碧海文化广场被金银湖半包围，西靠金银湖国家城市湿地公园，南邻金银湖北街，四周环绕多家商贸大厦和住宅小区，人口密集，环境优美。

D3 江汉区常青公园。常青公园位于汉口区常青路西侧，占地面积25.4 万平方米，主要分为青少年儿童活动区、中心游憩区、老年活动区、西部游憩区、生产区、职工生活区及公园管理处七个部分。人口流动性强，人口结构多样，文化氛围浓重。

D4 青山区江璟城。江璟城位于武汉市青山区，紧邻和平大道和建设六路，周边环绕多所大中小学校、多类型商场以及住宅小区，西有和平公园，东有青山公园，2 公里内有4 条地铁线、25个公交站点。人口密集，交通便捷，有极好的发展态势。

D5 硚口区硚口公园。硚口公园毗邻中山大道，四周遍布住宅小区，武汉市硚口区截至2020 年，下辖11 个街道，常住人口666 661 人，区域生产总值达860 亿元。作为老城区，人口众多，设施齐全，文化服务需求量较大，但现今的文化服务供给不能满足文化服务需求。

D6 汉南区纱帽广场。汉南纱帽是武汉市重点开发街区，是汉南区政治、经济、文化中心。纱帽广场位于汉南区东部，育才路和朱家山路交叉口，北有朱家山公园，西邻育才小学和社区教育学院，人口众多，交通便捷。

D7 江夏区文化大道谭鑫培公园。谭鑫培公园位于江夏区文化大道和谭鑫培路交会处，以京剧宗师谭鑫培先生命名，有较高的文化底蕴和艺术氛围。区政府计划将谭鑫培公园打造成武汉城市名片，具有明显的战略优势。

黄鹤［30］曾指出“文化设施往往又以一种黏合剂的身份将原有的文化设施、社区公园、商业地区等连接起来，形成具有更大文化和经济影响力的文化地区”。因此本文在城市书房选址过程中，选择基础设施、公共空间、绿化系统、商业设施、文化氛围等混合模式的空间地区，更有助于打造城市公共文化空间体系，增强当地居民的幸福度和认同感。

5 研究启示

城市书房虽然有十余年的发展历史，但是从全国视角来看，地区发展不平衡、服务管理不完善等因素导致建设数量仍十分有限，而现有城市书房对推动全民阅读还是起到了一定的积极作用，对文化传播和提高国民素质也有潜在价值。作为城市书房规划建设的第一步，选择一个好的位置建设城市书房不仅能服务更多读者、提供舒适便捷空间，而且对于文化强国战略的实现和全民阅读的推广具有深远意义。

5.1 利用GIS辅助选址的优势

对于城市书房的选址研究离不开GIS 的辅助，GIS 从其诞生到现在取得了较为显著的发展，目前已是相当成熟的地理空间数据处理、分析的平台，并且已应用于社会发展的各个领域，选址分析是它的各项应用中的一种。

GIS 即地理信息系统，由其定义和组成可知GIS 是通过计算机系统进行管理和存储地理空间数据，并通过计算机实现相关的模拟分析和空间分析，因此也可以将GIS 视为一种计算机辅助决策系统。相较于传统选址方法而言，利用GIS技术解决选址问题有以下优势：

（1）选址科学合理化。GIS 把地理学发展中的现代理论方法与计算机技术融合，具有强大的空间属性分析能力。同时GIS 的功能涵盖了从数据采集到数据分析，再到资源分析评价直至决策应用的全过程，大大减少因个人因素在整个过程中产生的差错，其得到的有用信息支持人类的决策分析更具科学性。

（2）选址精准高效化。在面对空间选址中多样的影响因素和庞大的数据量时，GIS可以有效地综合各类空间数据和属性数据，进行快速精准地处理和分析，这一过程极大地减少人的工作量，降低选址分析的难度，使选址的效率和精度得以提高。

（3）选址结果可视化。GIS 为选址问题的分析、评价和规划提供了一个可视化的环境，系统不但可以显示出规划对象的空间分布，还可以在地图上进行数据标示和叠加，极大地提高了清晰度和直观性。

（4）选址成果共享化。由于GIS 数据参照同一空间坐标，因此数据具有通用性，不同部门、不同领域可以共享数据和成果。此外，选址成果还可以通过WebGIS 及时发布，使数据信息得以共享，避免重复劳动，节省了大量的人力、物力。

5.2 本文不足之处

本文利用GIS 空间分析辅助城市书房选址具有科学性和有效性，能够在满足书房选址原则的条件下得到优化选址方案。但本研究仍存在以下不足：（1）城市书房选址是一个多点优化问题，具有高复杂度，所要考虑的实际因素多且杂，本文未能全部考虑在内；（2）本文将各类需求考虑为均匀分布，但现实中居民的分布与交通、环境、地势等均有关系，并非均匀分布。在后续研究中，可以结合评估体系、数据算法进一步优化。