基于POI數(shù)據(jù)的萊蕪城市功能分析

侯玉潔,張東升,劉剛強

(山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計院，山東 濟南　250100)

一、引言

在當今這個數(shù)據(jù)大爆炸的時代，變革體現(xiàn)在無處不在的數(shù)據(jù)中，大數(shù)據(jù)將人類的生活創(chuàng)造出前所未有的可量化和可視化的維度。大數(shù)據(jù)時代號召城市規(guī)劃工作挖掘、掌握、監(jiān)測數(shù)據(jù)的實效性、多元性等利于城市研究的特征，以大容量的樣本數(shù)據(jù)總結城市發(fā)展的客觀規(guī)律。中央城市工作會議提出，要增強規(guī)劃科學性、指導性，城市規(guī)劃需順應城市工作新形勢。在網絡技術和GIS技術的支持下，各種開放的數(shù)據(jù)彌補了傳統(tǒng)研究數(shù)據(jù)獲得周期慢的局限，為傳統(tǒng)地理研究方法在城市規(guī)劃中的應用開創(chuàng)了新的起點，是理性規(guī)劃的新興途徑。其中，興趣點(Point of Interest，POI)作為一種新的空間數(shù)據(jù)源，其分布模式、分布密度在城市空間規(guī)劃中具有重要的意義[1]。每個POI包含名稱、類別、經度、緯度，數(shù)據(jù)開放且具有可獲得性，借助核密度分析方法，多應用在城市功能區(qū)定量識別及功能區(qū)可視化分析[3]、不同業(yè)態(tài)的集聚特征[1]、多源數(shù)據(jù)融合[4-5]、空間格局和城市功能選址的應用[6-8]。應用到城市規(guī)劃中更多的是對城市功能在空間中的布局和結構特征的分析。本文以萊蕪主城區(qū)為例，通過對比城市用地分類和POI統(tǒng)計分類，對主城區(qū)內相關興趣點進行分類統(tǒng)計，從人對各種類型設施的使用程度、喜好程度出發(fā)，結合大眾點評數(shù)據(jù)，以人氣值為衡量數(shù)據(jù)，總結萊蕪城市功能的特征，明確不同功能用地的布局狀況，作為理性規(guī)劃的指導和基礎。

二、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)預處理

(一)研究區(qū)概況

萊蕪市地處山東省中部，資源富集，礦冶歷史長遠，總面積2246平方公里，戶籍總人口130萬人，其中農業(yè)人口68.47萬人。2013年，萊蕪市全域被列入《省會城市群經濟圈發(fā)展規(guī)劃》，定位為省會副中心城市，日益重視城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，在規(guī)劃先行思想的指導下，萊蕪市陸續(xù)編制了人口市民化規(guī)劃、萊蕪市新型城鎮(zhèn)化、各區(qū)新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃、萊蕪市九個一體化規(guī)劃，并開始著手城中村改造規(guī)劃，從各個方面力求縮小城鄉(xiāng)差距，實現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌。“城中村”具有農村和城市雙重特征，是城市化進程中的歷史產物，萊蕪市城中村總量大，用地比例高，城市建設強度不高；承擔了一定的城市功能，多為農民轉為居民后仍在原村落居住而演變成居民區(qū)，長期以來承擔了部分城市功能，這些功能在整個城市中的地位和占據(jù)比例，不僅彰顯了城中村在城市發(fā)展進程中起到的作用，也表明了城市在發(fā)展過程中不同功能在空間上的集聚特征。POI數(shù)據(jù)反映了城市功能比例，與城中村用地占城市用地的比例之間的關系，因此，POI數(shù)據(jù)的應用為城中村改造規(guī)劃，也為城市規(guī)劃提供了新的方法和合理依據(jù)。

(二)POI分類標準

基于高德地圖的POI數(shù)據(jù)，本文采用Geosharp軟件對萊蕪市萊城區(qū)、鋼城區(qū)的城市功能點的布局情況進行了采集。POI數(shù)據(jù)來源于2016年10月份的高德地圖。數(shù)據(jù)量約為20529條，數(shù)據(jù)涵蓋了餐飲、旅游景點、公共設施、交通設施、購物、教育、金融、商務住宅、生活服務、體育、醫(yī)療、政府辦公、住宿服務13個大類，每個大類下包含若干個小類。數(shù)據(jù)標簽包括名字、類型、地址、經度、緯度、聯(lián)系方式、行政區(qū)域等信息。參考2012年新版城市用地分類與規(guī)劃建設用地標準，主要進行居住用地、公共服務功能、商業(yè)服務功能、基礎設施支撐功能、產業(yè)就業(yè)功能共五種城市功能大類的研究。

基于每種城市功能中涵蓋的用地中類與用地小類的內容，進行POI數(shù)據(jù)的重分類。對分類完的POI數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計可以看出，萊城區(qū)公共服務類POI數(shù)據(jù)最多，占總數(shù)據(jù)量的一半以上；鋼城區(qū)商業(yè)服務類POI數(shù)據(jù)最多；萊城區(qū)和鋼城區(qū)的基礎設施支撐功能類POI數(shù)據(jù)最少，鋼城區(qū)居住服務類POI數(shù)據(jù)也相對較少。

根據(jù)城市用地分類標準對軟件中POI分類情況進行分類匯總，從便于未來城市規(guī)劃將城市發(fā)展所需的主要功能可以合理地落實到空間用地上的角度出發(fā)，按照城市規(guī)劃的用地分類標準對大類城市用類類型的劃分，結合Geosharp軟件中對承擔城市不同類型功能點的劃分，確定城市主要功能為產業(yè)服務功能、基礎設施配套功能、公共服務功能、商業(yè)服務功能以及居住功能。

(三)大眾點評數(shù)據(jù)采集

本次數(shù)據(jù)賦值基于POI數(shù)據(jù)的公眾認知、空間分布、個體特征三個特性，參照大眾點評數(shù)據(jù)已量化的人氣值，對每類POI設施進行權重賦值。

大眾點評是中國領先的本地生活信息及交易平臺，也是全球最早建立的獨立第三方消費點評網站。截止到2015年第一季度，大眾點評月活躍用戶數(shù)超過2億，收錄商戶數(shù)量超過1400萬家，覆蓋全國2500多個城市及美國、日本、法國等近百個熱門旅游國家和地區(qū)。在大眾點評的開放數(shù)據(jù)中人氣指數(shù)(通過對每小時用戶的一系列行為)，一定程度上反映了店鋪的服務能力，因此，本文選取人氣指數(shù)衡量萊蕪市的城市功能服務范圍及能力。為了便于統(tǒng)計分析，本文統(tǒng)一以10為基數(shù)，將所有POI采集到的店鋪信息采用歸一化量化處理，在分析基數(shù)基礎上量化人氣值數(shù)據(jù)，以備下一步分析所用。

三、研究方法

(一)基于POI數(shù)據(jù)的城市功能點布局分析

本文借助GIS技術分析軟件，首先加載萊蕪市主城區(qū)的范圍、道路交通網絡、水系、地形地貌等元素，將Geosharp軟件采集到的興趣點按功能類別加載并統(tǒng)一圖層的地理坐標系，分別得到萊城區(qū)、鋼城區(qū)不同功能點的空間布局圖。將城中村建設用地加載后，便可統(tǒng)計每類功能點位于城中村建設用地范圍內的個數(shù)占主城區(qū)范圍內功能點總數(shù)的比例，進而可以統(tǒng)計城中村作為城市空間的一部分或未來城市空間發(fā)展過程中不容忽視的用地空間，對城中村所承擔的功能及其在城市發(fā)展中的作用和地位有一個合理、恰當?shù)呐卸ā?/p>

(二)基于大眾點評數(shù)據(jù)的城市功能熱力布局分析

核密度分析工具用于計算要素在其周圍鄰域中的密度，可用于測量建筑密度、獲取犯罪情況報告，以及發(fā)現(xiàn)對城鎮(zhèn)或野生動物棲息地造成影響的道路或公共設施管線。可使用 population 字段根據(jù)要素的重要程度賦予某些要素比其他要素更大的權重，該字段允許使用一個點表示多個觀察對象。本文以大眾點評的人氣值數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用核密度分析工具對萊城區(qū)、鋼城區(qū)不同功能點進行密度分析，得到萊城區(qū)、鋼城區(qū)不同功能的熱力圖，進而將城市主要功能的集聚規(guī)模和空間結構可視化。

四、研究結論

(一)城中村功能尚有，但效率低下

基于POI數(shù)據(jù)的城市功能點布局分析可以看出，鋼城區(qū)各功能點的數(shù)量和密度較萊城區(qū)偏小，主要的城市功能集中在府前大街、鋼都大街之間的區(qū)域，占規(guī)劃用地的9%。功能點沿主要城市道路兩側分布。鋼城區(qū)功能點呈“兩橫三縱”的結構布局，其中“兩橫”為鋼都大街、府前大街沿線；“三縱”為G205、朝陽路、萊鋼大道沿線。城中村承擔的城市功能占13.9%，其中，商業(yè)功能點集聚特征明顯，主要集中在鋼都大街兩側；居住功能點呈分散式布局在鋼都大街和府前大街之間的區(qū)域；產業(yè)服務功能點主要沿G205及鋼都大街兩側；基礎設施配套功能點主要沿鋼都大街、友誼大街兩側；公共服務功能點集聚特征明顯，主要集中在G205、鋼都大街、友誼大街兩側。

萊城區(qū)各功能配套設施齊全，主要的城市功能集中在大汶河—孝義河以北，辛泰鐵路—磁萊鐵路以南，西外環(huán)以東，占規(guī)劃用地的30%。城中村承擔的城市功能占14.5%，各功能點沿鐵路西側的城市道路布局，其中公共服務功能點和商業(yè)功能點集聚特征明顯，沿主要道路兩側均有不同程度的集聚；居住功能和基礎設施配套功能點布局均衡，主要道路兩側均有分布；產業(yè)功能點多集中在萊城主城區(qū)南部主要道路兩側和鐵路兩側。

萊城區(qū)和鋼城區(qū)城中村在城區(qū)范圍內所承擔的功能大致相同。其中萊城區(qū)城中村承擔較多的居住功能和基礎設施功能，兩區(qū)產業(yè)服務功能和商業(yè)服務功能差別不大。這與萊城區(qū)部分城中村以農村新型社區(qū)的形式與城市空間完全融合的事實相符，而鋼城區(qū)部分城中村屬于老舊工業(yè)區(qū)范圍，基礎設施老化，配套不齊全，致使鋼城區(qū)城市范圍內基礎設施功能尚需提升，城中村改造和美化行動也急需加快和改善。

(二)城中村承擔的主要城市功能

基于POI數(shù)據(jù)的城市功能點布局分析可知，萊城區(qū)城中村范圍內擁有15.7%的居住功能興趣點，14.0%的商業(yè)服務功能興趣點，16.4%的公共服務功能興趣點，13.0%的產業(yè)服務功能興趣點，10.7%的基礎設施功能服務點，所有功能點占主城區(qū)范圍內全部功能點的14.5%。鋼城區(qū)城中村范圍內擁有8.7%的居住功能興趣點，14.9%的商業(yè)服務功能興趣點，14.3%的公共服務功能興趣點，13.2%的產業(yè)服務功能興趣點，7.6%的基礎設施功能服務點，所有功能點占主城區(qū)范圍內全部功能點的13.9%。

由此可見萊城區(qū)和鋼城區(qū)城中村在城區(qū)范圍內所承擔的功能大致相同。其中萊城區(qū)城中村承擔較多的居住功能和基礎設施功能，兩區(qū)產業(yè)服務功能和商業(yè)服務功能差別不大。

(三)城中村改造與城市功能的拓展緊密相關

從鋼城區(qū)主要功能熱力圖空間布局情況可以看出，鋼城區(qū)各功能的人氣指數(shù)較萊城區(qū)偏低。全部功能的匯總熱力圖表明鋼城區(qū)擁有兩個人氣峰值，較大的峰值位于鋼城主城區(qū)中部，其中，基礎設施配套服務功能未呈現(xiàn)結構形態(tài)；商業(yè)服務功能和公共服務功能呈現(xiàn)出東西方向雙中心的結構形態(tài)；產業(yè)服務功能呈現(xiàn)出南北方向雙中心結構形態(tài)；居住功能的結構呈現(xiàn)出單中心為主，圈層式外擴的形態(tài)。城區(qū)北部較少功能輻射區(qū)覆蓋。

從萊城區(qū)主要功能熱力圖的空間布局情況可以看出，各功能的空間結構均呈現(xiàn)出單中心高人氣的形態(tài)，均位于萊城主城區(qū)中部偏南地區(qū)，城區(qū)西部、北部較少功能輻射區(qū)覆蓋。其中，公共服務功能、商業(yè)服務功能、基礎設施配套功能結構形態(tài)明顯。

城市居住功能人氣較高的占萊城主城區(qū)21.7%，覆蓋面積約為2164公頃；城市商業(yè)服務功能人氣較高的占萊城主城區(qū)11.7%，覆蓋面積約為1162公頃；城市公共服務功能人氣較高的占萊城主城區(qū)8.4%，覆蓋面積約為842公頃；城市產業(yè)服務功能人氣較高的占萊城主城區(qū)15.7%，覆蓋面積約為1545公頃；城市基礎設施功能人氣較高的占萊城主城區(qū)2.9%，覆蓋面積約為588公頃。萊城區(qū)居住功能突出，產業(yè)服務功能次之，未來需依托現(xiàn)有優(yōu)勢，加強城市基礎設施配套建設，加快高新技術產業(yè)集群和城市基礎配套設施建設，提升城市綜合配套功能。

城市居住功能人氣較高的占鋼城主城區(qū)6.8%，覆蓋面積約為234公頃；城市商業(yè)服務功能人氣較高的占鋼城主城區(qū)3.5%，覆蓋面積約為122公頃；城市產業(yè)服務功能人氣較高的占鋼城主城區(qū)4.2%，覆蓋面積約為146公頃；鋼城主城區(qū)的城市公共服務功能和基礎設施功能人氣較低。這與萊蕪是典型的重工業(yè)城市的發(fā)展階段現(xiàn)狀是相符的。近幾年借助國家衛(wèi)生城市建設，鋼城區(qū)積極推進城鎮(zhèn)化建設，加快基礎設施配套，搭起外環(huán)框架，改造提升府前大街、鋼都大街、友誼大街四中段等重點道路工程，城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化實現(xiàn)全覆蓋。然而由于經濟結構中鋼鐵、化工等高資源消耗產業(yè)比重較高，萬元GDP能耗、電耗與水耗總體高于全省和全國平均水平，轉型壓力較大，區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。老工業(yè)區(qū)出現(xiàn)落后產能集中、基礎設施老化、環(huán)境污染嚴重、安全隱患突出、城中村改造任務重等諸多問題。一定程度上造成居住人口多集中在萊城區(qū)，居民購房意愿也偏向萊城區(qū)。

從分布規(guī)律來看，城中村改造與城市功能的拓展緊密相關。城市功能強的區(qū)域內，城中村改造的進度快。近年來城市向東、向北發(fā)展速度較快，但東部、北部城市功能尚需要進一步提升。西部、北部城中村改造的進度緩慢。

五、相關建議

(一)萊蕪市主城區(qū)城區(qū)空間拓展未來發(fā)展方向

大數(shù)據(jù)的應用使城市規(guī)劃擁有更合理的依據(jù)。本文通過對萊蕪市主城區(qū)現(xiàn)狀POI數(shù)據(jù)的分析，可以明確萊蕪城市功能的發(fā)展水平及不同功能服務的覆蓋范圍，明確城市空間對各功能需求的程度，以真實、有效的空間信息，幫助規(guī)劃理性高效的城市用地或城市功能，據(jù)此提出對萊蕪主城區(qū)的空間發(fā)展方向，為相關規(guī)劃提供參考。

建議萊城城區(qū)未來建設用地拓展方向以北向、西向拓展為主，限制城區(qū)向東拓展；參考相關地質地貌因素，大汶河以南及高新區(qū)泰萊高速公路以南地區(qū)限制進行城市建設。發(fā)揮鋼城區(qū)工業(yè)基礎好、潛力大的優(yōu)勢，積極提升中心城區(qū)人口集聚能力，完善城市污水垃圾處理、供熱、燃氣、電力、通信、廣電等基礎設施，優(yōu)化提升教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、文化、體育等公共服務設施，提高城市綜合承載能力。以鋼鐵產業(yè)園區(qū)為平臺，引導產業(yè)向園區(qū)聚集、園區(qū)向城區(qū)集中。城市外圍以生態(tài)保護為主，強化生態(tài)修復。

(二)城中村改造規(guī)劃時序遵循的原則

由于各個城中村存在差異性，部分城中村開發(fā)條件近期不太成熟，政府投入資金有限，所以整個城中村改造工作必須統(tǒng)籌安排，根據(jù)各村的實際情況決定整個城中村的開發(fā)時序；其次，單個城中村的改造，也要確定合理的開發(fā)時序，針對村里的實際情況通過對項目的輕重緩急評判，來決定整個村的開發(fā)時序，堅持“急則先，重則穩(wěn)，緩則慢”的實施原則。

(三)注重大數(shù)據(jù)應用與城市規(guī)劃

目前，大數(shù)據(jù)的基礎工作大多仍是一些“中數(shù)據(jù)”的片段分析，以及“小數(shù)據(jù)”的抽樣分析，主要集中在社會空間分析、城市交通規(guī)劃、城市公共空間、公眾參與和互動等領域，此外，大數(shù)據(jù)在區(qū)域分析、生態(tài)環(huán)境評價、城市分區(qū)及功能混合、城市群等方面得到越來越多的應用。隨著智慧城市建設的全面展開，未來城市發(fā)展方向應在傳統(tǒng)的城市規(guī)劃數(shù)據(jù)(包括地形圖、遙感影像、相關規(guī)劃圖紙、統(tǒng)計年鑒等)類型的基礎上借助GIS軟件，實現(xiàn)與城市規(guī)劃相關數(shù)據(jù)的空間可視化。本文對POI的應用尚屬于最基本的處理方式，POI信息來自互聯(lián)網用戶的簽到信息，處于不斷更新的狀態(tài)，量大、覆蓋廣，可以有效反映一定的客觀規(guī)律，通過適當?shù)乃惴?，利用POI信息可以大致計算所在地塊的用地性質，以及功能混合的程度。

國務院2014年頒布的《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》中，明確提出要回到“人的城鎮(zhèn)化”上來。在“互聯(lián)網+”時代，公眾參與的時空、形式、成本、傳播和力度都發(fā)生著變化，無論是規(guī)劃師主動尋找公眾發(fā)出的數(shù)據(jù)和信息，還是公眾自身通過各種渠道主動參與，圍繞人這一核心，掌握人的尺度的活動、移動和心情等數(shù)據(jù)，以更加嚴肅認真的態(tài)度對待大數(shù)據(jù)的發(fā)掘、整理和分析，這不僅需要規(guī)劃人技術的提高和知識領域的擴展，還需要城市規(guī)劃治理相關的公共部門的配合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更通暢地公開和互通有無。