基于POI數(shù)據(jù)的成都市休閑娛樂熱點(diǎn)識(shí)別

唐夢(mèng)鴿,羅明良,魏 蘭,李 莉2,秦子晗

(1.西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院,四川 南充 637009;2.南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210023)

1 引言

在馬斯洛需求層次理論中,人類的需求被分為生理、安全、社交、尊重和自我實(shí)現(xiàn)五種,這五種需求像金字塔一樣從低向高排列[1]。在社會(huì)發(fā)展過程中,人們?nèi)找嬷匾暰駥用娴淖晕覞M足,因此旅游成為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的主要方式。由此引起城市服務(wù)業(yè)的迅速發(fā)展,服務(wù)業(yè)在城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位,成為拉動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、調(diào)整城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和塑造城市內(nèi)部空間格局的重要力量[2]。不同城市的空間格局不盡相同,城市的空間格局基本類型包括同心圓、扇形布局以及多核心布局。服務(wù)業(yè)作為影響空間格局的重要因素,是研究的一大熱點(diǎn)。關(guān)于空間格局的研究,國內(nèi)外已有很多:Neelam C Poudyal[3]等學(xué)者研究了居民對(duì)城市露天場(chǎng)地的空間格局選擇;Catherine Linard[4]對(duì)非洲的城市增長(zhǎng)的空間格局進(jìn)行了模擬;Lien Poelmans[5]等學(xué)者探討了城市擴(kuò)張情景與水文模型耦合所涉及的尺度效應(yīng)的重要性;朱道才[6]利用引力模型對(duì)安徽省的空間格局進(jìn)行分析;馬曉龍[7]分析了我國主要城市旅游效率的區(qū)域差異與空間格局;孟德友[8]分析了河南省高鐵網(wǎng)對(duì)空間格局的影響。

目前,隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的興起,利用大數(shù)據(jù)對(duì)空間格局進(jìn)行分析成為一大熱點(diǎn)。數(shù)據(jù)的種類包括基于位置的數(shù)據(jù)、城市夜光數(shù)據(jù)、普查數(shù)據(jù)、興趣點(diǎn)(Point of Interests,POI)大數(shù)據(jù)、城市熱力數(shù)據(jù)等。其中,POI數(shù)據(jù)由于其職能分類的功能使研究更加便利,因此受到了更多人的青睞。例如，陳蔚珊[9]利用POI數(shù)據(jù)對(duì)廣州市零售商業(yè)中心熱點(diǎn)和廣州市業(yè)態(tài)聚集特征進(jìn)行了識(shí)別分析;李國旗[10]使用POI數(shù)據(jù)研究了物流節(jié)點(diǎn)與物流企業(yè)的相互關(guān)系;趙衛(wèi)鋒[11]使用POI數(shù)據(jù)提取了分層地標(biāo)。目前,利用POI數(shù)據(jù)對(duì)城市特征識(shí)別的文章有很多,涉及多個(gè)城市,但對(duì)成都市的研究卻有待深入。鑒于此,本文選擇以成都市為研究區(qū),利用POI數(shù)據(jù)對(duì)該地區(qū)相關(guān)休閑設(shè)施的空間格局進(jìn)行分析,以便對(duì)成都市有更深刻的認(rèn)識(shí)。

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

本文以成都市11個(gè)市轄區(qū)(金牛區(qū)、青羊區(qū)、武侯區(qū)、錦江區(qū)、成華區(qū)、雙流區(qū)、新都區(qū)、龍泉驛區(qū)、郫都區(qū)、溫江區(qū)和青白江區(qū))為研究對(duì)象,總面積為3656km2,其中金牛區(qū)、青羊區(qū)、武侯區(qū)、錦江區(qū)和成華區(qū)處于城區(qū)中心(圖1)。成都是四川省的省會(huì)、全省政治經(jīng)濟(jì)文化中心,也是西南地區(qū)集商貿(mào)、金融、科技為中心的城市和交通通訊樞紐城市[21]。2017年成都市的城市化率達(dá)到70.6%,在2017年位居新一線城市的榜首,因此選擇以成都市為研究區(qū)域具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 研究區(qū)概況

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文的研究數(shù)據(jù)主要包括POI數(shù)據(jù)和路網(wǎng)數(shù)據(jù)。其中,POI數(shù)據(jù)來源于2017年11月的網(wǎng)絡(luò)電子地圖,包括成都市11個(gè)區(qū)的旅游、休閑、旅館和餐飲4類，具體見表1。路網(wǎng)數(shù)據(jù)為成都市11個(gè)城區(qū)的矢量路網(wǎng)數(shù)據(jù),來源于OSM(Open Street Map)。本文主要選擇與旅游休閑相關(guān)的POI數(shù)據(jù),結(jié)合路網(wǎng)數(shù)據(jù)分析各個(gè)因素之間的相關(guān)性與空間分布特征,能較好的反映成都市旅游休閑相關(guān)設(shè)施的空間分布特征。

表1 POI數(shù)據(jù)內(nèi)容

3 研究方法

3.1 核密度估計(jì)法

核密度估計(jì)法(Kernel Density Estimation,KDE)由Rosenblatt、Emanuel Parzen提出,主要是借助一個(gè)移動(dòng)的單元格對(duì)點(diǎn)或線格局的密度進(jìn)行估計(jì)[12]。核密度分析的原理在于認(rèn)為地理事件的發(fā)生具有隨機(jī)性,不受任何其他條件的限制[13]。KDE反映了距離衰減規(guī)律[14-18],設(shè)置不同的帶寬,所識(shí)別出的中心位置數(shù)量和位置會(huì)有所差別。常用的核函數(shù)主要包括均勻核函數(shù)、三角核函數(shù)、伽馬核函數(shù)、高斯核函數(shù)等。因此,利用核密度方法,可識(shí)別出POI點(diǎn)的空間分布密度與集中位置。

3.2 熱點(diǎn)分析

在進(jìn)行熱點(diǎn)分析之前,首先需要?jiǎng)?chuàng)建“漁網(wǎng)”,在經(jīng)過一系列的試驗(yàn)后,漁網(wǎng)的單元大小最終確定為2000。隨后,基于漁網(wǎng)數(shù)據(jù)中每個(gè)網(wǎng)格單元所包含的點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)量進(jìn)行熱點(diǎn)分析。Getis、Ord提出度量每一個(gè)觀測(cè)值與相鄰位置的值之間是否存在局部空間關(guān)聯(lián)的G×統(tǒng)計(jì)量[19,20],該統(tǒng)計(jì)量是通過在給定一組加權(quán)特征值識(shí)別統(tǒng)計(jì)上具有顯著性意義的熱點(diǎn)和冷點(diǎn),進(jìn)而識(shí)別出數(shù)據(jù)點(diǎn)在空間上的集中區(qū)域。表達(dá)式為:

式中,Wij代表空間權(quán)重矩陣,如果第i個(gè)和第j個(gè)單元之間的距離在給定距離d內(nèi),則即可以認(rèn)為這兩個(gè)單元相鄰,空間權(quán)重矩陣中的元素為1，否則為0。

4 結(jié)果分析

4.1 基于三種分類方法的城市中心識(shí)別

本文選擇成都市11個(gè)市轄區(qū)內(nèi)的休閑娛樂、旅游、餐飲、住宿4類POI和道路網(wǎng)絡(luò)作為研究數(shù)據(jù),分別運(yùn)用城區(qū)點(diǎn)密度、核密度以及熱點(diǎn)分析3種方法分析成都市11個(gè)市轄區(qū)的空間分布特點(diǎn)。城區(qū)點(diǎn)密度方法主要體現(xiàn)的是設(shè)施點(diǎn)空間分布的城區(qū)差異。

分析結(jié)果顯示,設(shè)施點(diǎn)分布的熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在成都市內(nèi)環(huán)的5個(gè)城區(qū),其中青羊區(qū)除了路網(wǎng)之外,其他4種設(shè)施的分布密度值均大于3,在5個(gè)區(qū)中排名第一，這與青羊區(qū)深厚的歷史文化底蘊(yùn)有關(guān)。青羊區(qū)是古蜀文明和詩歌文化的發(fā)源地之一,擁有多個(gè)成都市最為精華的歷史遺跡,譬如杜甫草堂、寬窄巷子等。由于這些歷史遺跡的影響,促進(jìn)了相關(guān)配套設(shè)施的發(fā)展,因此青羊區(qū)4種設(shè)施的分布密度較高。從圖2(B)可見,外圍區(qū)縣青白江區(qū)也被分類為密度較高的一類,通過查驗(yàn)其屬性值,青白江區(qū)休閑娛樂設(shè)施點(diǎn)的密度處于第六位,因此與其他4類數(shù)據(jù)的分類結(jié)果并不沖突。

圖2 成都市各個(gè)城區(qū)的密度

圖3 成都市各類數(shù)據(jù)的核密度

核密度分析方法體現(xiàn)的是設(shè)施點(diǎn)的空間分布差異。設(shè)施點(diǎn)分布集中在中心5個(gè)城區(qū)的內(nèi)環(huán)(相對(duì)于整幅圖而言),但是在各個(gè)區(qū)的分布又有所差異(圖3)。同時(shí),休閑娛樂、旅游、餐飲、住宿四類設(shè)施點(diǎn)在外圍6個(gè)城區(qū)形成了部分熱點(diǎn)區(qū)域?；诼肪W(wǎng)的核密度圖則與之不同,只有1個(gè)以市中心為核心的較大熱點(diǎn)區(qū)。

在進(jìn)行熱點(diǎn)分析時(shí),本文依據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)設(shè)施點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行了熱點(diǎn)區(qū)識(shí)別,分析結(jié)果見圖4。從結(jié)果來看,圖3和圖4的相似性較高,但圖4揭示的熱點(diǎn)中心更加具體，位置也更加明確。例如,圖4(A)龍泉驛區(qū)景點(diǎn)設(shè)施的熱點(diǎn)識(shí)別效果與中心城區(qū)相同,而在圖3(A)中,該地的集聚效應(yīng)明顯沒有中心城區(qū)強(qiáng)。由于此處是洛帶古鎮(zhèn)所在地,古鎮(zhèn)內(nèi)景點(diǎn)設(shè)施較為集中,利用核密度方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)核定的距離遠(yuǎn)大于古鎮(zhèn)范圍,而熱點(diǎn)分析的網(wǎng)格單元大小則與之相差無幾,因此兩種方法生成的效果圖有所差異。

在進(jìn)行熱點(diǎn)分析時(shí),本文依據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)設(shè)施點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行了熱點(diǎn)區(qū)識(shí)別,分析結(jié)果見圖4。從結(jié)果看,圖3和圖4的相似性較高,但圖4揭示的熱點(diǎn)中心更加具體，位置也更加明確。例如,圖4(A)龍泉驛區(qū)景點(diǎn)設(shè)施的熱點(diǎn)識(shí)別效果與中心城區(qū)相同，而在圖3(A)中,該地的集聚效應(yīng)明顯沒有中心城區(qū)強(qiáng)。由于此處是洛帶古鎮(zhèn)的所在地,古鎮(zhèn)內(nèi)景點(diǎn)設(shè)施較集中,利用核密度方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)核定的距離遠(yuǎn)大于古鎮(zhèn)范圍,而熱點(diǎn)分析的網(wǎng)格單元大小則與之相差無幾,因此兩種方法生成的效果圖有所差異。

圖4 成都市各類數(shù)據(jù)的熱點(diǎn)分析

4.2 4類設(shè)施點(diǎn)與道路分布的熱點(diǎn)區(qū)域

4類設(shè)施點(diǎn)與道路的分布熱點(diǎn)主要集中在5個(gè)中心城區(qū)，在外圍6個(gè)城區(qū)也形成了幾個(gè)較小的熱點(diǎn)區(qū)域,它們分別是:位于龍泉驛區(qū)桃花故里附近的餐飲、休閑娛樂和旅館設(shè)施,位于溫江區(qū)的國色天香樂園旅游設(shè)施,位于雙流機(jī)場(chǎng)附近的餐飲和旅館設(shè)施,位于青白江區(qū)鳳凰湖濕地公園附近的休閑娛樂設(shè)施等。在龍泉驛區(qū)桃花故里附近,由于景區(qū)的集聚效應(yīng),餐飲、旅館和休閑娛樂3類設(shè)施均形成了熱點(diǎn)區(qū)。而旅館、餐飲、道路在雙流區(qū)內(nèi)出現(xiàn)核密度值較高的區(qū)域,可能是受附近的雙流機(jī)場(chǎng)影響的緣故。綜合分析以上幾個(gè)較小的熱點(diǎn)區(qū)域發(fā)現(xiàn),它們大多位于某一景點(diǎn)或重要的設(shè)施附近,而這些景點(diǎn)或設(shè)施都獨(dú)立于其他景點(diǎn)或設(shè)施單獨(dú)存在,因此輻射范圍相對(duì)較小,核密度值相對(duì)較低。

4.3 4類設(shè)施點(diǎn)與道路分布的圈層結(jié)構(gòu)

根據(jù)三種方法的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),4類設(shè)施點(diǎn)的空間分布具有明顯的多中心圈層結(jié)構(gòu),最大圈層以成都市中心為核心向四周發(fā)散。我們將成都市11個(gè)城區(qū)的社會(huì)消費(fèi)總額(2017年1—11月)與景點(diǎn)密度、休閑娛樂密度、餐飲密度、旅館密度、路網(wǎng)密度、平均密度進(jìn)行相關(guān)性分析(表2),相關(guān)系數(shù)分別為0.775、0.788、0.837、0.814、0.944、0.932,在置信度為0.01水平上表現(xiàn)為強(qiáng)相關(guān)性。由此可見,成都市的設(shè)施點(diǎn)分布與其所處位置的發(fā)展程度有著緊密的關(guān)系;路網(wǎng)密度與社區(qū)消費(fèi)總額之間的相關(guān)性最大，即道路網(wǎng)絡(luò)越完善,經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度越高。優(yōu)越的交通條件是提升地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的速度,對(duì)比成都市11個(gè)主城區(qū)路網(wǎng)密度與社區(qū)消費(fèi)零售總額順序,可以發(fā)現(xiàn)兩者幾乎一致。成都市的道路網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)為單核心的圈層結(jié)構(gòu),核密度值大致隨著與市中心距離的增加而遞減,但在不同方向上呈現(xiàn)出各向異性。在雙流區(qū)方向上遞減速度表現(xiàn)為先慢后快,在溫江、新都、龍泉驛、郫都區(qū)方向上遞減速度表現(xiàn)為先快后慢。

表2 各城區(qū)影響因子比較

5 討論

本文利用POI數(shù)據(jù)識(shí)別城市休閑設(shè)施的空間分布,能直觀地反映城市的空間分布格局。本文通過對(duì)成都市4類POI數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,主要獲得以下幾點(diǎn)結(jié)論:①成都市城區(qū)發(fā)展具有明顯的圈層結(jié)構(gòu)。綜合圖2和圖3可見,成都市點(diǎn)設(shè)施的分布密度大致由中心向四周按距離遞減。對(duì)比成都市五個(gè)中心城區(qū),青羊區(qū)內(nèi)POI更為集中。在外圍城區(qū)中除景點(diǎn)外,餐飲、旅館和休閑娛樂設(shè)施在雙流機(jī)場(chǎng)附近和龍泉驛區(qū)的桃花故里附近相對(duì)集中。②基于城區(qū)點(diǎn)密度、核密度和熱點(diǎn)分析，3種方法對(duì)成都市的分析結(jié)果類似。但基于城區(qū)點(diǎn)密度的分析方法存在以偏概全的弊端,它所計(jì)算的是每個(gè)城區(qū)每平方公里的點(diǎn)密度在一定程度上平滑;而核密度和熱點(diǎn)分析是對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行計(jì)算,不受城區(qū)范圍的約束,集聚區(qū)的空間分布只與搜索半徑和核定距離內(nèi)POI點(diǎn)的密度有關(guān),但搜索半徑和核定距離的設(shè)定具有人為的主觀性,最終結(jié)果與研究者的先驗(yàn)知識(shí)有很大關(guān)系。③4類POI和路網(wǎng)數(shù)據(jù)空間分布具有一定的相關(guān)性。本文通過SPSS相關(guān)性分析,所得結(jié)果見表3。

表3 各類數(shù)據(jù)相關(guān)性

從表3的分析結(jié)果可見，路網(wǎng)數(shù)據(jù)與另外4類POI數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性較弱,尤其是與景點(diǎn)之間的相關(guān)性僅有0.661,這是由于本文所選用的路網(wǎng)數(shù)據(jù)僅包括街道數(shù)據(jù),而景點(diǎn)位置是綜合人文自然等因素確定的,部分景點(diǎn)在路網(wǎng)完善之前就已存在,并不完全受路網(wǎng)密度的影響,更多的是需要考慮交通因素;餐飲和住宿在旅游基礎(chǔ)設(shè)施的配套設(shè)施中占據(jù)主要的位置,是旅游業(yè)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ),完善配套設(shè)施會(huì)增加旅游對(duì)象對(duì)景點(diǎn)的滿意程度,因此三者之間的相關(guān)性較高,均在0.9以上;休閑娛樂設(shè)施與景點(diǎn)之間的相關(guān)性相較于另外兩類數(shù)據(jù)(除道路外)較低,只有0.84,這可能是與人們出行的目的性強(qiáng)弱有關(guān)。

餐飲作為資源配置中的關(guān)鍵因素,與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān),在城市建設(shè)中必不可少。合理的城市資源配置需要餐飲與另三類設(shè)施點(diǎn)的熱點(diǎn)區(qū)域基本重合或位置相近。根據(jù)分析結(jié)果可見,成都市除了中心城區(qū)外,周圍幾個(gè)城區(qū)的資源配置有待優(yōu)化。青白江區(qū)休閑娛樂設(shè)施存在集聚現(xiàn)象,而在該處及其周圍的餐飲設(shè)施呈零星分布、不成規(guī)模,建議增加該處的餐飲設(shè)施點(diǎn)數(shù)量。同樣,景點(diǎn)設(shè)施在溫江區(qū)表現(xiàn)出了集聚現(xiàn)象,經(jīng)推斷可能是位于該處的“國色天鄉(xiāng)樂園”引起的集聚效應(yīng)。游樂園一般是人群聚集區(qū),游客人群主要以年輕人為主,年輕人的消費(fèi)觀念更注重享受,因此對(duì)景點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施配置的合理性要求更高。綜合該處的資源配置情況,周圍未出現(xiàn)旅館和餐飲的熱點(diǎn)區(qū),因此建議在此處增設(shè)一定的住宿和餐飲設(shè)施,以提升游客體驗(yàn)滿意度。餐飲設(shè)施的可達(dá)性是影響人們就餐選擇的關(guān)鍵因素。即交通越便捷,餐飲設(shè)施的影響范圍就越大[22]。靜態(tài)交通在提高交通便捷程度中占據(jù)主要位置,路網(wǎng)密度越高,吸引的就餐人員就越多,兩者之間相互影響,高就餐人量反過來也可提升設(shè)施附近的路網(wǎng)完善程度。

龍泉驛區(qū)桃花故里附近的餐飲設(shè)施存在集聚現(xiàn)象,但該處及其通往五個(gè)中心城區(qū)的路網(wǎng)核密度值約為3.5,相對(duì)較低,餐飲聚集未引起設(shè)施附近的路網(wǎng)密度的提升,建議適當(dāng)提升龍泉驛區(qū)靜態(tài)交通的可達(dá)性。天府新區(qū)的雙流片區(qū)南湖夢(mèng)幻島附近,餐飲設(shè)施出現(xiàn)了集聚現(xiàn)象,建議在天府新區(qū)增設(shè)一定的旅館設(shè)施。該片區(qū)的黃龍溪古鎮(zhèn)附近景點(diǎn)設(shè)施點(diǎn)、休閑娛樂設(shè)施點(diǎn)和旅館設(shè)施點(diǎn)均已形成熱點(diǎn)區(qū),古鎮(zhèn)景點(diǎn)配置相對(duì)較完善,餐飲設(shè)施尚未形成集聚,建議增加相應(yīng)數(shù)量的餐飲設(shè)施點(diǎn)。綜合該區(qū)的區(qū)位特點(diǎn),建議在該片區(qū)其他地方增設(shè)一定的休閑娛樂設(shè)施。

6 結(jié)語

本文通過對(duì)成都市的休閑娛樂、餐飲、旅館、景點(diǎn)4類POI數(shù)據(jù)和路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出成都市的休閑空間分布規(guī)律是從中心向四周按距離遞減。在分析5類數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性中,路網(wǎng)數(shù)據(jù)與另外4類POI數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性較弱,因此可以推斷路網(wǎng)密度并不是影響休閑娛樂、餐飲、旅館和景點(diǎn)這4類休閑相關(guān)數(shù)據(jù)的決定因素。本文在進(jìn)行研究距離時(shí)采用的是空間距離,而實(shí)際上人們?cè)诔鲂袝r(shí)所需要計(jì)算的是路網(wǎng)距離,因此有關(guān)方面的研究還需要進(jìn)一步深入。