基于GIS的文化设施空间评价研究——以烟台市芝罘区为例.pdf
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1、792023.11/Urban Renewal and Optimization Design 城乡空间更新与优化服务设施高质量均等化的大背景下2,合理布局文化设施,提高文化设施服务水平,日益引起规划学界的关注。文化服务设施的研究一直是规划学界关注的热点,主要聚焦于文化设施的现状评价、选址及其影响因素等方面的研究。在文化设施的现状评价研究中,主要聚焦于文化设施空间布局的均等化评价研究3。对于文化设施选址影响要素研究,主要是在空间特征分析的基础上,验证影响要素的相关性。如赵宏波等人基于 POI 数据分析文化设施的空间演变规律,并通过地理探测器验证引入影响要素框架4;赵亚超在对设施空间定量分析的基
2、础上,通过SPSS 分析 POI 数据同影响要素的相关性5等。此外,随着大数据时代的到来,基于不同数据的 GIS 空间分析成为设施选址的重要途径,如王一岚等人基于 AHP 层次分析法和专家打分评价,实现风雨连廊设施的空间需求分析6等。但是,现有研究中涉及现状设施点之间关系的空间聚类分析较少,或是仅对引入影响要素做相关性分析,缺乏对现状布局的联系和评价。因此,研究通过基于 GIS 的自相关分析方法评价现状文化设施的空间布局特征并提出优化建议,以期对文化设施选址有比较直观的参考意义。1 研究地区与研究数据1.1 研究地区概况烟台市位于山东省东部沿海地区,是山东半岛核心城市之一。烟台市自然环境优越,
3、天然良港众多,是我国东部沿海重要的工业基地和港口城市,是山东半岛东北部区域性经济、文化中心。芝罘区为烟台市老城区,北临黄海,西接莱山,南部、西部以夹河为界,规划人口规模为 90摘要随着城市经济的发展,人们的精神文化需求不断增长,优化城市文化设施空间布局成为提高人们的生活品质的重要途径之一。为分析烟台市芝罘区文化设施与其他设施之间的空间分布关系,文章采用 GIS 核密度分析工具和空间自相关分析方法对烟台市芝罘区文化设施现状进行评价。研究发现,芝罘区文化设施与商业类、服务类、办公类、景观类设施呈不同程度的聚集趋势,并与居住养老类设施呈现较弱的分离趋势。进而根据评价结果分析芝罘区文化设施现状问题,并
4、提出文化设施的优化策略。关键词POI 数据;文化设施;核密度;空间自相关;烟台中图分类号TU984文献标识码ADOI10.19892/ki.csjz.2023.11.17Abstract With the development of urban economy,peoples spiritual and cultural needs are constantly enhanced.Optimizing the spatial layout of urban cultural facilities has become one of the important ways to improve
5、peoples quality of life.This paper evaluates the cultural facilities in Zhifu District of Yantai based on GIS kernel density analysis and spatial autocorrelation analysis.It is found that cultural facilities present a variety of concentration with commercial facilities,service facilities,office faci
6、lities and landscape facilities,and a weak separation trend with residential facilities.Then according to the evaluation results,the present situation of the cultural facilities in Zhifu district is analyzed and the optimization strategies for cultural facilities are put forward.Keywords POI data;cu
7、ltural facilities;kernel density;spatial autocorrelation;Yantai随着我国市场经济进入高质量发展转型期,城市发展由以经济为单一导向,逐步向公正、安全、健康、便利、文化包容和韧性可持续的多元目标转化1,城市文化作为城市高质量发展要求之一,日益成为城市核心竞争力的标志。在我国深化文化服务设施供给侧改革、推进公共文化作者简介:赵哲(1996-),男。研究方向:城市设计方向。罗红安(1967-),男,副教授、注册城乡规划师。研究方向:城乡规划设计及理论。作者单位:长江大学城市建设学院基于 GIS 的文化设施空间评价研究以烟台市芝罘区为例Stu
8、dyontheSpatialEvaluationofCulturalFacilitiesBasedonGIS:ACaseofZhifuDistrictin Yantai赵哲 罗红安Zhao Zhe,Luo Hongan80城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.11万人,城市建设用地面积 85km2,担负着城市行政、文化、商业金融和现代服务等职能。芝罘区内文化景观资源丰富,内有博物馆、大剧院、青少年宫等文化设施,以及烟台山、毓璜顶公园等景区。但是,烟台市内文化设施用地总面积为 132.15hm2,仅占规划城市建设用地面积的 0.32%,城市存在文化设施供求不足和
9、设施空间布局不均衡的问题。需采用科学的方法评价现状空间特征,优化空间布局,提升空间品质,以满足研究地区内的人民精神文化需求。1.2 研究数据1.2.1 POI 数据的特征POI(pointofinterest)数据即兴趣点数据,是指在地理空间中与人密切联系的地物和实体的抽象点数据,如科研教育、旅游服务、交通设施及管理机构等7。POI 数据一般含有名称、坐标、类型、地址四类信息。其中坐标信息是 POI 数据的核心,也是进行空间分析的关键;类型信息是网络地图平台划分 POI 点类别的代码,也是本研究进行 POI 点筛选分类的主要依据。POI 数据相较于其他数据具有包含类型及层次更为全面、数据获取便
10、捷且不受限制等优势,并且随着地理空间相关应用的发展,POI 数据点所包含的信息愈加丰富,为规划定量分析提供更多可能性8。1.2.2 数据获取POI 数据是基于网络地图平台 API 的一种开源数据,其获取方式较为便捷。研究基于 Bigemap 程序通过谷歌电子地图平台爬取 2022 年烟台市芝罘区完整的 POI 数据,并用百度POI数据作为补充,共获取POI数据点16430个。首先,研究芝罘区文化设施与其他类型设施之间的关系,需要选取合适的文化设施以及其他类型设施的 POI数据。从广义上讲,文化设施是指从事文化研究、文化服务工作的设施或机构,同时也是文化活动的载体9。从狭义上讲,文化设施特指由政
11、府投资建设,用来满足各阶层精神文化需求的公益性文化服务设施。本研究的研究对象主要考虑人们在日常生活中各层次的文化需求,体现为文化设施类型的全面性。因此,文化设施POI数据选取市、区、片区级文化类公共服务设施,包括图书馆、博物馆、文化馆、美术馆、剧院、青少年宫等 78 个;以及营利性的商业文化娱乐设施,包括经营类体育馆、商业艺术馆、动漫文化城、古玩文化城等 143 个。其他 POI 数据点参照城市用地分类与规划建设用地标准(GB501372011)中城市用地的类别,将各POI数据筛选并划分为商业休闲、生活服务、办公机构、居住养老、景观资源共五类,如表1 所示。此外,研究中使用的其他数据包括行政边
12、界数据和道路网络数据,均是在谷歌全国矢量数据平台获取,并筛选导入 GIS。2 研究方法研究方法主要包括核密度评估法和基于莫兰 I 数的空间自相关分析两部分。首先,通过核密度分析法计算文化设施及各类设施 POI 点密集程度,并在此基础上采用莫兰I数计算文化设施与其他设施点的空间相关性及相关程度,进而分析烟台市文化设施的现状布局特征。2.1 基于核密度评估的文化设施布局分析核密度评估(kerneldensityestimation,KDE)是用于判断要素在其邻域密集或离散程度的方法。KDE 是在一定的搜索半径 h 中,以每个 POI 数据点的空间坐标为中心,计算各个单元的密度值,且赋予临近中心点事
13、件 xi密度较高,赋予远离中心点事件 x 密度较低,直至在搜索半径 h的空间位置处衰减为 04。对区域内各数据点进行计算,并将相同位置的密度进行叠加,最终获得整个区域的核密度分布图10。核密度公式为:11()nidixxf xKnhh=(1)核密度评估公式中:K 为核函数;h 为带宽,即距离中心衰减的阈值;n 为样本点的数量;d 为维数,即所研究数据的维度数,研究中 POI 数据点为二维数据,故d=2;x-xi为 POI 数据点之间的距离10。核密度评估结果体现各类设施点的聚集程度,而其密集性体现空间布局的整体趋势。整体分析各类设施点的集聚程度,有利于在宏观层面上把握文化设施与各类设施的空间布
14、局关系。因此,研究采用 GIS 的空间分析工具对烟台市芝罘区文化设施及其他设施的 POI 数据进行核密度分析,分别得到 6 个基于不同数据的核密度分布图。并通过各类设施点的核密度分布分析总体空间布局特征。2.2 基于莫兰 I 数的空间相关性分析莫兰 I 数是用来分析空间自相关的评价方法。其基本原理是地理学第一定律,即在空间中的任何要素之间均有联系,距离较近的要素相关性较强,距离较远的要素相关性较弱。研究基于 GIS 分析工具将各类设施点的核密度分表 1 各项设施分类结果设施类型种类内容商业休闲设施休闲娱乐、购物餐饮、购物中心商铺、KTV、酒吧会所、餐厅、丽人、便利店、超市、家居建材生活服务设施
15、商业金融、公共服务茶馆、彩票销售、干洗店、花卉店、宠物商店、婚纱摄影、公厕、学校医院、广告图文、彩票销售、银行保险、邮局电信、物流快递办公机构设施行政机构、私营企业商务办公楼、行政办公楼居住养老设施住宅、公寓居民小区、养老公寓景观资源设施旅游景点其服务设施公园、服务站点、酒店住宿、风景区、文物古迹812023.11/Urban Renewal and Optimization Design 城乡空间更新与优化布图矢量化,并通过泰森多边形分析工具将各个设施点的核密度值转录于文化设施 POI 数据点中。进而基于各类设施的核密度值,采用全局空间自相关分析,进行文化设施与其他设施聚集程度的空间关联评价
16、。莫兰 I 数自相关分析表达式如下:()()1120nnijijijWyyyyIS S=(2)在莫兰 I 数公式中:yi为数据点在 i 位置上的值;y 为所有数据点的平均值;S2为所有数据点的方差;S0为所有变量空间权重之和;n 为数据点个数;Wij为空间权重矩阵w 中的要素11。空间自相关分析的结果返回值包括 I 值、P 值、Z 值三类(见表 2)。其中 I 值为莫兰 I 数,I 值范围介于-1,1 之间,当 I 值大于 0 时,表示呈现正相关;当 I 值小于 0 时,则表示呈现负相关。P 值和 Z 值是确定数据相关性的指标,当 P 为 0 时,则数据具备统计学中的显著性;Z 值或 I 值的
17、绝对值越大表示空间相关性越大。3 结果与分析3.1 文化设施的空间布局特征选取 2022 年烟台市芝罘区文化设施 POI 点数量为221 处,其中包括公共文化服务设施和经营类文化休闲设施两类。在空间布局方面,文化设施整体集中于东部核心区域,其他区域设施较少呈散点状布局。文化设施核密度极值出现在由南大街、环山路、胜利路和迎祥路所围合区域,次核心出现于国际金融中心附近和烟台山医院附近见图 1(a)。根据烟台市城市总体规划(20182035 年)城市公共服务中心配置内容,核心区域涉及芝罘湾中央商务区、烟台老城区商业中心地带,并涵盖老城区依托烟台山、张裕历史文化博物馆、朝阳街、所城里等区域的文化设施及
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