基于POI数据的沈阳市主城区生活服务业空间分布特征研究

李 斌,刘 艳,耿 凯

(辽宁科技学院 资源与土木工程学院,辽宁 本溪 117004)

生活服务业是国民经济的基础性部分,它能满足当地居民最基础的物质需求和精神生活的需求。生活服务业主要包括养老、育幼、文化、旅游、体育、家政等服务业态,大力发展生活服务业是现代化经济体系建设的需要,能够筑牢经济体系的基础,改善供给链结构,提高群体消费水平,增加就业机会,改善民生,富民惠民,提高人民幸福生活指数。近年来,我国生活服务业发展方兴未艾,对于提高居民就业率、合理优化产业结构、改善民生等方面发挥了重要作用,但也存在人才支撑不强、便利共享不够、营商环境不优、政策落地不到位等问题。文章以沈阳市主城区作为研究对象,POI作为代表城市设施的空间点状数据,通过核密度估计法和方向分布法等方法进行量化研究与分析,得到沈阳市主城区生活服务业空间分布特征,并对此进行研究分析,提出合理化建议。

1 相关概念简述和研究内容框架

1.1 生活服务业

生活性服务业指的是满足居民最终消费需求的服务活动。2021年10月,国家改革与发展委员会在《关于推动生活性服务业补短板上水平提高人民生活品质若干意见的通知》中明确提出,要加强公益性基础性服务供给、培育强大市场、激活消费需求等一系列举措,旨在提高人民的生活品质,推动社会主义市场经济的繁荣发展,更好地满足人民群众对美好生活的向往[1]。

1.2 POI

POI(point of interest,POI)是指城市设施兴趣点。根据尺度性不同,在GIS中POI可以由现实世界的某些设施组成,如楼宇、公园、公交车站等。POI数据通常包含名称、类别、属性和坐标四类信息[2]。过去国内学者对城市空间结构的研究大多基于城市形态等方面,而基于城市功能可视化角度对城市空间结构研究较少,文章通过爬取沈阳主城区POI数据,并将其与城市用地类型加以匹配,对沈阳市主城区空间结构特征进行研究。

1.3 研究内容框架

本研究以沈阳市主城区中生活服务业为基本点,基于高德地图平台所提供的数据,结合生活服务业的设施布局和结构,生成方向分布及核密度分布分析图。利用兴趣点(POI)数据具有样本量大、获取难度低、精度高以及更新快等优势,结合既有研究方法对城市生活服务业的不同种类进行高精度识别,并将POI数据作为信息流动产生相对阻力的依据,生成沈阳市不同种类生活服务业在空间上的联系,并提出城市空间布局优化策略。

2 研究区域与数据来源

2.1 研究区域

沈阳市地处中国东北南部、辽宁中部,是东北地区集政治、文化、经济和商业贸易为一体的中心城市,也是国务院批复确定的中国东北中心城市、中国重工业基地与先进装备制造业基地之一。沈阳市主城区分别为铁西区、皇姑区、沈河区、和平区等十个区。本次研究将以这十个区作为研究对象进行研究。

2.2 数据来源

在高德地图开发平台编写Python爬虫程序可爬取所需POI数据。根据高德地图Web服务API,在沈阳市经纬度坐标围成的行政区域内进行检索,爬取基于GCJ02坐标的POI数据,利用Python编程将GCJ02坐标转换为WGS-84坐标。对数据实施筛选处理,形成包括两万余个兴趣点的PIO数据文件。结合沈阳市主城区生产生活特点,选择主城区的6类POI数据作为研究对象,将其分为6个一级类和若干个二级类,具体分类情况如表1所示。

表1 沈阳市生活服务业空间分类与POI数据分布

3 研究方法

3.1 核密度分析法

核密度法用于分析某一兴趣点的密度并获取各类公共事件状况。所谓核密度估计就是采用平滑峰值函数(核)来拟合观察数据点,从而实现对真实概率分布曲线模拟[3]。计算方法如公式(1)所示:

(1)

3.2 标准差椭圆法

标准差椭圆法,又名方向分布法,本研究通过计算研究地区的平均中心与其作为椭圆的起点对横坐标和纵坐标的标准差,来定义椭圆的轴。此方法能够直观地在图中观察出数据的方向性和中心位置,对于此次研究的作用举足轻重,公式如(2)、(3)所示。

(2)

(3)

3.3 平均最邻近指数法

点状物体在真实地理空间中的相互邻近程度指标亦被称为平均最邻近距离[4],每个要素的质心与其最近邻要素质心之间的平均距离可采用平均最邻近工具进行量测,然后找出所有最近邻距离的平均值。计算方法如公式(4)、(5)所示:

(4)

(5)

4 研究结果

4.1 生活服务业总体数量及分布分析

将爬取到的沈阳市主城区各类生活服务设施进行筛选和分类,如图1所示,并对其进行对比分析。得出椭圆的中心点位置是沈阳市的市中心位置,椭圆的长半轴表示的是本次研究数据的分布方向是在东北-西南方向延伸,几乎囊括了沈阳市主城区绝大部分生活服务设施。

图1 沈阳市POI一级要素占比

椭圆的短半轴表示的是数据的分布范围,短半轴表示得越短,说明分析的数据呈现出更强的向心力[5],生活服务设施向心性较强,大部分的生活服务设施集中在皇姑区、沈河区、和平区和大东区的交界处。

从公共服务设施的密度上看,沈阳市主城区公共服务设施密集的地区集中在和平区、沈河区、皇姑区、大东区四区,也是沈阳市的中心城区。如图2所示,沈阳市主城区的生活服务业密度远远高于周边地区,说明沈阳市市中心较为发达,而其周边地区生活服务业设施密度较低,说明其社会服务设施较少,有待提高。

图2 标准化椭圆法各要素间面积

4.2 各类生活服务业核密度分析

4.2.1 餐饮美食

沈阳市餐饮美食业从分布区域上看,生活服务数据点分布不均匀,在沈阳市主城区中心部位高度集中,连片集聚区主要分布在沈阳市主城区中部及中西部的部分小区域,除沈阳市中心市区餐饮美食密度较大外,其他区分布主要集中在各县区中心位置,边缘地区分布极少。由此可以得知,边缘郊区发展较慢,应因地制宜发展边缘郊区要精准制策并发展完善。

4.2.2 购物消费

分析主城区购物消费分布可以发现,此类设施分布较广,大致呈现以皇姑区、沈河区、浑南区与和平区接连处为商业中心,并有逐渐向外扩散的趋势。这表明沈阳市主城区购物消费服务核密度向外扩散时具有较好的平滑度,能够识别出沈阳市较大的商业集聚区,同时给出未来商圈的发展方向。从核密度的热点区域分布情况来看,购物消费主要分布在沈阳市中心城区,整体上呈多中心布局结构,主要以大学城和沈阳中街为主,并形成两个兴趣点的集聚中心,各自向四周扩散。由此可见,沈阳市商业较为发达并且分布广泛,比较均匀。

4.2.3 交通设施

沈阳市主城区交通设施数量以中部、北部居多,而且分布较为均匀,能够在连接内外部各个城区,分布主要以沈阳市主城区为主,并且沿着省道、国道和高速路段均匀分布,能够为日常通勤或者外出旅行的市民提供较为便捷的服务。

4.2.4 科教文化

通过对比沈阳市主城区科教文化和商业圈的分布情况发现,两者相似度十分高,并且可以得出在经济相对发达的地区,科教文化设施的数量和质量相较于发展中地区也会有一定程度的提高。

4.2.5 公共设施

通过数据可以分析出,沈阳市主城区公共设施的分布过于集中,且面积较小,在苏家屯区、沈北新区北部、浑南区东部等地区零星布置分布较为分散,缺少连续成片的热点区域。

4.2.6 医疗保健设施

从分析沈阳市主城区医疗保健设施的分布情况和数值可以看出,医疗保健设施分布仍是以沈阳市中心为核密度最高值,分布密集并保持着中心地位,但相较于其他生活服务业而言医疗保健设施在沈阳市的分布最为均匀,在其他区县也是以各自的政治中心为原点向外扩散,并形成了各自的小规模组团。

4.3 平均最邻近指数分析分布

所计算出的各类二级要素的空间结构类型和最邻近比率如表2所示。在表中可以看出,实际平均观测距离远远小于预期平均距离[6],说明文章所研究的6类一级要素空间结构均为集聚性,而且密度远大于预期密度,并且根据最邻近比率数值来看,医疗保健设施和购物消费两类设施尤为密集,这也反映出人们对于医疗保健设施和购物消费的需求大于其他类型。

5 结论与建议

根据上述分析结果,6类POI服务设施在空间上具有明显的聚集地重合特征,聚集情况从大至小依次为:购物消费、美食餐饮、公共设施、科教文化、交通设施和医疗保健,由聚集情况可见,沈阳市主城区的生活服务业中的商业和餐饮业的发展势头蓬勃,聚集程度最高;而医疗保健和交通设施建设相对滞后于其他服务业,但在空间特征分布方面与其他生活服务业保持高度一致。由于沈北新区和苏家屯区的配套设施建设滞后于主城区建设,应避免出现服务盲区,扩大服务空间范围,为市民提供更加便捷的生活服务。

总体来看,沈阳市发展存在地区差异较大的问题,沈阳市是中国东北地区中的重要的核心城市,其地理位置优越,处于辽宁省的中部,同时也是东北地区亚经济圈和环渤海经济圈的中心,具有重要的战略地位。以沈阳为中心,周边集聚了以基础工业和加工工业为主的8个城市,构成了经济贸易结构互补、自然资源富饶、高关联度和高渗透性的辽宁中部城市群,具有得天独厚的地理区位优势。为了高质量发展,沈阳市今后应突破行政区限制,根据周边城市人口密度和经济发展水平,合理建设生活服务设施,充分吸纳、辐射并带动周边各区生活服务均等化发展。