李席鋒 林曉玲 張帥娟 古曉蓓

摘 ?要 ?城市公共服務(wù)設(shè)施是影響居民生活質(zhì)量的重要因素之一。利用GIS空間分析方法（如圈層分析、核密度估計(jì)、多距離空間聚類分析等）分析城市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布格局特征，對(duì)區(qū)域公共服務(wù)設(shè)施的布局和服務(wù)區(qū)位選擇有著重要作用。研究通過收集地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)測(cè)繪、地名普查和土地利用總體規(guī)劃等相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，對(duì)岳陽市中心城區(qū)2011-2018年城市公共服務(wù)設(shè)施變化和2018年城市公共服務(wù)設(shè)施空間分布格局進(jìn)行研究。結(jié)果表明：從空間分布和數(shù)量變化來看，岳陽市中心城區(qū)城市公共服務(wù)設(shè)施與房屋建筑的空間分布具有較高相關(guān)性，設(shè)施數(shù)量總體上由中心向外圍呈圈層式發(fā)展遞減趨勢(shì)，其他公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量變化較大;從空間聚集情況來看，各類公共服務(wù)設(shè)施密度呈中心區(qū)域集聚，高密度區(qū)沿道路組團(tuán)式分布的空間特征，聚集尺度和聚集強(qiáng)度差異明顯，學(xué)校聚集尺度最大，但強(qiáng)度相對(duì)較小，其他公共服務(wù)設(shè)施聚集強(qiáng)度最大。研究成果可為區(qū)域城市規(guī)劃提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ?岳陽市;城市公共服務(wù)設(shè)施;圈層分析;核密度估計(jì);多距離空間聚類分析

中圖分類號(hào)：F299.24 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Urban public service facility is one of the important influencing factors of residents' life quality.Analyzing the spatial distribution characteristics of public service facilities by using GIS spatial analysis methods， such ascircle distance analysis， kernel density estimation， multi-distance spatial cluster analysis，plays an important role in public service facilities arrangement and location selection. Data collected on geographical information monitoring，basic survey-mapping， toponymic census， land use planningwere used to analyze the variation of public service facilitiesfrom 2011 to 2018 and the spatial distribution characteristics of public service facilitiesin 2018 in YueYang. The results showed：the spatial distribution of public service facilitieswas highly correlated with buildings， and the number of other types of public service facilitiesincreased larger than schools and hospitals; public service facilities concentrated in central districts and distributed mainly along roads; different types of public service facilities clustered at different scales with different degrees， schools clustered at a larger scale with a lower degree，while other types of public service facilities clustered with a higher degree. The results can provide a reference on urbanplanning in Yueyang.

Keywords： Yueyang; public service facilities; circle distance analysis; kernel density estimation; multi-distance spatial cluster analysis

1 ?引言

城市是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和人口聚集的地區(qū)，城市公共服務(wù)設(shè)施是服務(wù)于大眾的教育、醫(yī)療、文體等城市社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施，是城市運(yùn)行的重要支撐。城市公共服務(wù)設(shè)施的數(shù)量、規(guī)模和布局，對(duì)居民生活質(zhì)量有著重要影響[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的迅速發(fā)展，城市人口和用地規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)也需要進(jìn)一步完善和提升。同時(shí)，城市公共服務(wù)設(shè)施用地作為城市功能用地的重要組成部分，與城市的空間擴(kuò)展有著突出的反饋關(guān)系，公共服務(wù)設(shè)施的時(shí)空分布特征和變化情況也是城市地理、城市規(guī)劃等學(xué)科始終關(guān)注的重要研究領(lǐng)域[3]。對(duì)城市公共服務(wù)設(shè)施配置進(jìn)行研究，不僅是實(shí)踐公共服務(wù)設(shè)施均等化的需要，也是促進(jìn)城市人居環(huán)境建設(shè)、提升國(guó)家新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量和改善城市居民生活質(zhì)量的內(nèi)在要求[4]。

城市公共服務(wù)設(shè)施涵蓋面極其廣泛，包括為公民提供公共服務(wù)產(chǎn)品的教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通、體育等多種公共性、服務(wù)性設(shè)施。國(guó)外對(duì)城市公共服務(wù)設(shè)施的研究多關(guān)注政治體制和社會(huì)公平[5-7]。國(guó)內(nèi)對(duì)城市公共服務(wù)設(shè)施的分布研究多圍繞醫(yī)療、教育、文化等方面開展，如翟秀娟等利用興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)淄博市中心城區(qū)文化設(shè)施的數(shù)量、類型和空間分布特征進(jìn)行了研究[2]，劉倩綜合運(yùn)用多種空間分析方法，分析了長(zhǎng)春市醫(yī)療設(shè)施的空間格局及演化特征[8]，楊雅鈞等結(jié)合路網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)福州市醫(yī)療設(shè)施的空間分布和可達(dá)性情況進(jìn)行了分析[9]。

岳陽市是湖南省融入長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的“橋頭堡”，中心城區(qū)人口密度大[10]，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，城市公共設(shè)施不斷得到完善和提高，但也還存在著一些不足，如數(shù)量相對(duì)較少，整體發(fā)展不均衡等[11]。本研究綜合選擇與居民生活密切相關(guān)的教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、交通和體育等基本公共服務(wù)設(shè)施，分析岳陽市中心城區(qū)范圍內(nèi)主要城市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布形態(tài)、集聚特性，為城市公共服務(wù)設(shè)施合理配置與優(yōu)化提供參考依據(jù)。

2 ?數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)概況

岳陽古稱巴陵，又名岳州，是湖南省地級(jí)市，現(xiàn)轄岳陽樓區(qū)、云溪區(qū)、君山區(qū)三區(qū)，岳陽縣、華容縣、湘陰縣、平江縣四縣，代管汨羅市和臨湘市二市。岳陽東西橫跨177.84km2，南北縱長(zhǎng)157.87km，總面積1.49萬km2。2017年末，全市總?cè)丝跒?73.33萬人。本研究以岳陽市中心城區(qū)規(guī)劃控制范圍為研究區(qū)（圖1），總面積為393.62 km2。研究區(qū)以洞庭湖、長(zhǎng)江為界，包括東部岳陽樓區(qū)-云溪區(qū)和西部君山區(qū)兩部分，是全市政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。

2.2 數(shù)據(jù)來源

對(duì)《岳陽市土地利用總體規(guī)劃》（2006-2020年）（2016年修訂版）的岳陽市中心城區(qū)土地利用規(guī)劃圖進(jìn)行校正、矢量化，獲得岳陽市中心城區(qū)規(guī)劃控制范圍矢量數(shù)據(jù)。從1：2000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地理國(guó)情普查和基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目的影像數(shù)據(jù)成果收集2011、2015、2018年高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。以2018年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地理要素成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參考天地圖·湖南、第二次地名普查成果數(shù)據(jù)、高分辨率遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)及各類電子地圖數(shù)據(jù)，提取各年度公共服務(wù)設(shè)施矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)（表1）。從1：2000、1：10000數(shù)字線劃圖中收集居民地?cái)?shù)據(jù)，從基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表要素?cái)?shù)據(jù)成果中收集國(guó)道、省道、縣道和城市主干道等主要道路數(shù)據(jù)。

2.3 研究方法

（1）圈層分析法

公共服務(wù)設(shè)施空間布局的圈層分化特征突出，圈層分析有助于揭示城市公共服務(wù)設(shè)施的圈層布局分異特征[12]。以岳陽市政府駐地為中心，3 km為遞增半徑進(jìn)行圈層分析，統(tǒng)計(jì)每個(gè)圈層內(nèi)公共服務(wù)設(shè)施和房屋建筑用地分布情況。

（2）核密度估計(jì)法（Kernel Density Estimation，KDE）

KDE是一種非參數(shù)估計(jì)方法，常用的點(diǎn)密度計(jì)算方法之一，廣泛應(yīng)用于點(diǎn)數(shù)據(jù)空間分析研究中。KDE區(qū)別于其他常用的點(diǎn)密度計(jì)算方法，如樣方密度法、基于V圖的密度法等，充分考慮了設(shè)施點(diǎn)對(duì)其周圍位置服務(wù)影響的距離衰減作用，更適合對(duì)城市服務(wù)設(shè)施影響等連續(xù)性地理現(xiàn)象的密度估計(jì)[13]。

（3） 多距離空間聚類分析（Ripleys K函數(shù)）

Ripleys K函數(shù)也是常用的點(diǎn)格局分析方法，是用來分析一定尺度范圍內(nèi)空間點(diǎn)過程數(shù)據(jù)的工具，可分析在不同空間尺度上，點(diǎn)數(shù)據(jù)分布所表現(xiàn)出來的特定模式[14]。計(jì)算公式如下：

式中：K（d）為距離d下的K函數(shù)值，n為點(diǎn)數(shù)量，wij （d）為距離d范圍內(nèi)點(diǎn)i與點(diǎn)j之間的距離;A為研究區(qū)面積。L（d）用于檢驗(yàn)在d距離范圍內(nèi)點(diǎn)的空間分布格局，L（d）>0時(shí)為聚集分布，L（d）<0時(shí)為離散分布，L（d）=0時(shí)為隨機(jī)分布。

3 ? 結(jié)果分析

3.1 空間分布格局

2018年岳陽市中心城區(qū)學(xué)校共208所，醫(yī)院133所，其他公共服務(wù)設(shè)施323處，相比2015年分別增加了4所，3所和16處，相比2011年分別增加了11所，8所和74處，公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量明顯增加，其中其他公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量增加尤為明顯。在中心城區(qū)范圍內(nèi)，岳陽樓區(qū)、云溪區(qū)和君山區(qū)房屋建筑區(qū)面積分別占房屋建筑區(qū)總面積的75.84%、17.10%和7.06%，三區(qū)的公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量占比分別為86.30%、9.34%和4.37%。由此可見，岳陽市中心城區(qū)公共服務(wù)設(shè)施分布與房屋建筑區(qū)分布顯著相關(guān)，岳陽樓區(qū)公共服務(wù)設(shè)施服務(wù)水平要相對(duì)較高。

從公共服務(wù)設(shè)施空間分布來看，各圈層公共服務(wù)設(shè)施分布差異顯著，第1、2圈層公共服務(wù)設(shè)施分布最為集中;從公共服務(wù)設(shè)施類型變化來看，其他公共服務(wù)設(shè)施點(diǎn)位數(shù)量增長(zhǎng)最大，2011-2018年僅第二圈層就增加了37處（圖2）。從各圈層公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量和房屋建筑面積占比（圖3）來看，第1、2圈層公共服務(wù)設(shè)施占比最大，分別約為35.7%和37.4%;第2圈層房屋建筑區(qū)面積占比最大，約為31.1%;第4圈層范圍內(nèi)（小于12 km半徑）包含了76.0%的房屋建筑區(qū)和86.5%的公共服務(wù)設(shè)施。由于岳陽市中心城區(qū)分布的特殊性，存在相對(duì)離散的君山區(qū)和云溪區(qū)兩個(gè)城市副中心，醫(yī)院和其他公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量在第6、7圈層也相對(duì)較多?？傮w而言，公共服務(wù)設(shè)施集中分布于房屋建筑和人口相對(duì)密集的城市中心區(qū)域，并隨著與中心區(qū)域距離的增加而減少。

3.2 空間聚集特征

利用ArcGIS 10.1軟件空間統(tǒng)計(jì)分析模塊中的密度分析和聚類分析分別對(duì)城市公共服務(wù)設(shè)施進(jìn)行核密度分析和Ripleys K函數(shù)分析，采用蒙特卡羅法來檢驗(yàn)函數(shù)結(jié)果的顯著性，置信區(qū)間設(shè)置為99%[14]。

從核密度分析結(jié)果（圖4-圖6）來看，不同類型公共服務(wù)設(shè)施的空間聚集特征相似性與差異性共存。岳陽市中心城區(qū)各類公共服務(wù)設(shè)施密度呈中心區(qū)域集聚，高密度區(qū)沿道路分布的空間特征。南至求索路，北至楓橋湖路，西至洞庭大道、學(xué)院路，東至洞庭湖，包含岳陽市政府所在的中心區(qū)域是各類公共服務(wù)設(shè)施密度最大的區(qū)域。各類公共服務(wù)設(shè)施密度從城市中心區(qū)域向外沿道路呈組團(tuán)式下降趨勢(shì)。其他類型公共服務(wù)設(shè)施聚集特征最為顯著，中心區(qū)域最大密度高至19處/km2， 而學(xué)校和醫(yī)院的最大密度分別為7.8所/km2和6.4所/km2。分區(qū)而言，城市公共服務(wù)設(shè)施在各轄區(qū)間呈不均衡分布，岳陽樓區(qū)范圍內(nèi)各類公共服務(wù)設(shè)施密度相對(duì)較高，君山區(qū)和云溪區(qū)范圍內(nèi)密度較低。

由Ripleys K函數(shù)分析結(jié)果（圖7-圖9）可見，各類公共服務(wù)設(shè)施L（d）曲線均整體大于上包跡線，由此可判斷各類公共服務(wù)設(shè)施呈聚集分布特征。從聚集的空間尺度來看，依次為學(xué)校（5243.06 m）>其他公共服務(wù)設(shè)施（4672.25 m）>醫(yī)院（4316.88 m），集聚規(guī)模差異較為明顯，學(xué)校最大，醫(yī)院最小;從相應(yīng)的L（d）峰值來看，依次為其他公共服務(wù)設(shè)施（9376.21）>醫(yī)院（9051.03）>學(xué)校（8727.38），學(xué)校的聚集強(qiáng)度最小，其他公共服務(wù)設(shè)施的聚集強(qiáng)度最大。

綜合核密度分析和Ripleys K函數(shù)分析結(jié)果來看，無論是從集聚的整體水平，還是從集聚的規(guī)模和強(qiáng)度來看，不同類型城市公共服務(wù)設(shè)施呈現(xiàn)明顯差異。其他城市公共服務(wù)設(shè)施包含除醫(yī)院、學(xué)校外的多種交通、體育、文化和娛樂設(shè)施，點(diǎn)位數(shù)量多，核密度分析結(jié)果要遠(yuǎn)高于學(xué)校和醫(yī)院;同時(shí)，其他城市公共服務(wù)設(shè)施包含的一些體育、文化、娛樂設(shè)施（如體育館、博物館、圖書館等）多集中分布在交通便利、人口密集的城市中心區(qū)域，聚集規(guī)模會(huì)相對(duì)較小，但聚集強(qiáng)度高。學(xué)校和醫(yī)院（尤其是學(xué)校）作為與居民生活息息相關(guān)的基礎(chǔ)公共服務(wù)設(shè)施，空間覆蓋面相比其他城市公共服務(wù)設(shè)施更為廣泛，分布也要相對(duì)均衡，聚集強(qiáng)度比其他城市公共服務(wù)設(shè)施要小。公共服務(wù)設(shè)施的空間分布差異固然與其自身屬性特征密切相關(guān)，另一方面也反映了地區(qū)間公共服務(wù)設(shè)施發(fā)展的不均衡性。

4 ?結(jié)論與討論

城市公共服務(wù)設(shè)施與居民生活密切相關(guān)，通過對(duì)其空間格局進(jìn)行分析研究，有助于指導(dǎo)城市規(guī)劃，提高公共設(shè)施服務(wù)水平及城市居民生活品質(zhì)。本研究利用GIS的空間統(tǒng)計(jì)分析工具對(duì)岳陽市中心城區(qū)城市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布和聚集特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，得出如下結(jié)論：（1）岳陽市中心城區(qū)城市公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量由中心區(qū)域向外圍呈圈層式遞減趨勢(shì)，與房屋建筑區(qū)的空間分布呈現(xiàn)一致性;（2）各類城市公共服務(wù)設(shè)施密度呈現(xiàn)高密度區(qū)從中心區(qū)域沿道路組團(tuán)式分布的空間特征，云溪區(qū)和君山區(qū)城市公共服務(wù)設(shè)施密度相對(duì)較低;（3）各類城市公共服務(wù)設(shè)施聚集尺度和聚集強(qiáng)度差異明顯，學(xué)校聚集尺度最大，但強(qiáng)度相對(duì)較小，其他公共服務(wù)設(shè)施聚集強(qiáng)度最大。研究結(jié)果可為岳陽市公共服務(wù)設(shè)施用地布局規(guī)劃提供參考，也可為其他地區(qū)的相關(guān)研究提供借鑒。

盡管本研究對(duì)岳陽市中心城區(qū)城市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布格局研究取得了一些有意義的結(jié)論，但也存在一些不足，今后可從以下方面進(jìn)行更深入地研究：（1）本研究?jī)H從教育、醫(yī)療、文化、體育、交通、娛樂等方面收集了部分城市公共服務(wù)設(shè)施，由于數(shù)據(jù)的限制，不能全面地反映城市公共服務(wù)設(shè)施的整體空間格局，后續(xù)研究可考慮增加公共服務(wù)設(shè)施種類，如公交站點(diǎn)等。（2）研究?jī)H對(duì)房屋建筑、道路與城市公共服務(wù)設(shè)施的分布情況進(jìn)行了分析，而城市公共服務(wù)設(shè)施的空間分布是受到多種因素影響的，如人口密度、政府決策等，未來對(duì)城市公共服務(wù)設(shè)施空間分布影響機(jī)制的研究有待深化。

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