岳陽市城市公共服務設施空間分布格局研究

李席鋒 林曉玲 張帥娟 古曉蓓

摘 ?要 ?城市公共服務設施是影響居民生活質量的重要因素之一。利用GIS空間分析方法（如圈層分析、核密度估計、多距離空間聚類分析等）分析城市公共服務設施的空間分布格局特征，對區域公共服務設施的布局和服務區位選擇有著重要作用。研究通過收集地理國情監測、基礎測繪、地名普查和土地利用總體規劃等相關數據和資料，對岳陽市中心城區2011-2018年城市公共服務設施變化和2018年城市公共服務設施空間分布格局進行研究。結果表明：從空間分布和數量變化來看，岳陽市中心城區城市公共服務設施與房屋建筑的空間分布具有較高相關性，設施數量總體上由中心向外圍呈圈層式發展遞減趨勢，其他公共服務設施數量變化較大;從空間聚集情況來看，各類公共服務設施密度呈中心區域集聚，高密度區沿道路組團式分布的空間特征，聚集尺度和聚集強度差異明顯，學校聚集尺度最大，但強度相對較小，其他公共服務設施聚集強度最大。研究成果可為區域城市規劃提供參考依據。

關鍵詞 ?岳陽市;城市公共服務設施;圈層分析;核密度估計;多距離空間聚類分析

中圖分類號：F299.24 ? ? ? ? ?文獻標識碼：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

城市是現代產業和人口聚集的地區，城市公共服務設施是服務于大眾的教育、醫療、文體等城市社會性基礎設施，是城市運行的重要支撐。城市公共服務設施的數量、規模和布局，對居民生活質量有著重要影響[1-2]。隨著經濟和社會的迅速發展，城市人口和用地規模不斷擴大，城市公共服務設施的規劃和建設也需要進一步完善和提升。同時，城市公共服務設施用地作為城市功能用地的重要組成部分，與城市的空間擴展有著突出的反饋關系，公共服務設施的時空分布特征和變化情況也是城市地理、城市規劃等學科始終關注的重要研究領域[3]。對城市公共服務設施配置進行研究，不僅是實踐公共服務設施均等化的需要，也是促進城市人居環境建設、提升國家新型城鎮化質量和改善城市居民生活質量的內在要求[4]。

城市公共服務設施涵蓋面極其廣泛，包括為公民提供公共服務產品的教育、醫療衛生、文化娛樂、交通、體育等多種公共性、服務性設施。國外對城市公共服務設施的研究多關注政治體制和社會公平[5-7]。國內對城市公共服務設施的分布研究多圍繞醫療、教育、文化等方面開展，如翟秀娟等利用興趣點數據對淄博市中心城區文化設施的數量、類型和空間分布特征進行了研究[2]，劉倩綜合運用多種空間分析方法，分析了長春市醫療設施的空間格局及演化特征[8]，楊雅鈞等結合路網數據，對福州市醫療設施的空間分布和可達性情況進行了分析[9]。

岳陽市是湖南省融入長江經濟帶的“橋頭堡”，中心城區人口密度大[10]，近年來，隨著經濟和社會的快速發展，城市公共設施不斷得到完善和提高，但也還存在著一些不足，如數量相對較少，整體發展不均衡等[11]。本研究綜合選擇與居民生活密切相關的教育、醫療衛生、文化娛樂、交通和體育等基本公共服務設施，分析岳陽市中心城區范圍內主要城市公共服務設施的空間分布形態、集聚特性，為城市公共服務設施合理配置與優化提供參考依據。

2 ?數據與方法

2.1 研究區概況

岳陽古稱巴陵，又名岳州，是湖南省地級市，現轄岳陽樓區、云溪區、君山區三區，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157.87km，總面積1.49萬km2。2017年末，全市總人口為573.33萬人。本研究以岳陽市中心城區規劃控制范圍為研究區（圖1），總面積為393.62 km2。研究區以洞庭湖、長江為界，包括東部岳陽樓區-云溪區和西部君山區兩部分，是全市政治、經濟、文化中心。

2.2 數據來源

對《岳陽市土地利用總體規劃》（2006-2020年）（2016年修訂版）的岳陽市中心城區土地利用規劃圖進行校正、矢量化，獲得岳陽市中心城區規劃控制范圍矢量數據。從1：2000基礎地理信息數據、地理國情普查和基礎性地理國情監測等項目的影像數據成果收集2011、2015、2018年高分辨率遙感影像數據。以2018年基礎性地理國情監測地理要素成果數據為基礎，參考天地圖·湖南、第二次地名普查成果數據、高分辨率遙感衛星影像數據及各類電子地圖數據，提取各年度公共服務設施矢量點數據（表1）。從1：2000、1：10000數字線劃圖中收集居民地數據，從基礎性地理國情監測地表要素數據成果中收集國道、省道、縣道和城市主干道等主要道路數據。

2.3 研究方法

（1）圈層分析法

公共服務設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設施的圈層布局分異特征[12]。以岳陽市政府駐地為中心，3 km為遞增半徑進行圈層分析，統計每個圈層內公共服務設施和房屋建筑用地分布情況。

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

KDE是一種非參數估計方法，常用的點密度計算方法之一，廣泛應用于點數據空間分析研究中。KDE區別于其他常用的點密度計算方法，如樣方密度法、基于V圖的密度法等，充分考慮了設施點對其周圍位置服務影響的距離衰減作用，更適合對城市服務設施影響等連續性地理現象的密度估計[13]。

（3） 多距離空間聚類分析（Ripleys K函數）

Ripleys K函數也是常用的點格局分析方法，是用來分析一定尺度范圍內空間點過程數據的工具，可分析在不同空間尺度上，點數據分布所表現出來的特定模式[14]。計算公式如下：

式中：K（d）為距離d下的K函數值，n為點數量，wij （d）為距離d范圍內點i與點j之間的距離;A為研究區面積。L（d）用于檢驗在d距離范圍內點的空間分布格局，L（d）>0時為聚集分布，L（d）<0時為離散分布，L（d）=0時為隨機分布。

3 ? 結果分析

3.1 空間分布格局

2018年岳陽市中心城區學校共208所，醫院133所，其他公共服務設施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，公共服務設施數量明顯增加，其中其他公共服務設施數量增加尤為明顯。在中心城區范圍內，岳陽樓區、云溪區和君山區房屋建筑區面積分別占房屋建筑區總面積的75.84%、17.10%和7.06%，三區的公共服務設施數量占比分別為86.30%、9.34%和4.37%。由此可見，岳陽市中心城區公共服務設施分布與房屋建筑區分布顯著相關，岳陽樓區公共服務設施服務水平要相對較高。

從公共服務設施空間分布來看，各圈層公共服務設施分布差異顯著，第1、2圈層公共服務設施分布最為集中;從公共服務設施類型變化來看，其他公共服務設施點位數量增長最大，2011-2018年僅第二圈層就增加了37處（圖2）。從各圈層公共服務設施數量和房屋建筑面積占比（圖3）來看，第1、2圈層公共服務設施占比最大，分別約為35.7%和37.4%;第2圈層房屋建筑區面積占比最大，約為31.1%;第4圈層范圍內（小于12 km半徑）包含了76.0%的房屋建筑區和86.5%的公共服務設施。由于岳陽市中心城區分布的特殊性，存在相對離散的君山區和云溪區兩個城市副中心，醫院和其他公共服務設施數量在第6、7圈層也相對較多。總體而言，公共服務設施集中分布于房屋建筑和人口相對密集的城市中心區域，并隨著與中心區域距離的增加而減少。

3.2 空間聚集特征

利用ArcGIS 10.1軟件空間統計分析模塊中的密度分析和聚類分析分別對城市公共服務設施進行核密度分析和Ripleys K函數分析，采用蒙特卡羅法來檢驗函數結果的顯著性，置信區間設置為99%[14]。

從核密度分析結果（圖4-圖6）來看，不同類型公共服務設施的空間聚集特征相似性與差異性共存。岳陽市中心城區各類公共服務設施密度呈中心區域集聚，高密度區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、學院路，東至洞庭湖，包含岳陽市政府所在的中心區域是各類公共服務設施密度最大的區域。各類公共服務設施密度從城市中心區域向外沿道路呈組團式下降趨勢。其他類型公共服務設施聚集特征最為顯著，中心區域最大密度高至19處/km2， 而學校和醫院的最大密度分別為7.8所/km2和6.4所/km2。分區而言，城市公共服務設施在各轄區間呈不均衡分布，岳陽樓區范圍內各類公共服務設施密度相對較高，君山區和云溪區范圍內密度較低。

由Ripleys K函數分析結果（圖7-圖9）可見，各類公共服務設施L（d）曲線均整體大于上包跡線，由此可判斷各類公共服務設施呈聚集分布特征。從聚集的空間尺度來看，依次為學校（5243.06 m）>其他公共服務設施（4672.25 m）>醫院（4316.88 m），集聚規模差異較為明顯，學校最大，醫院最小;從相應的L（d）峰值來看，依次為其他公共服務設施（9376.21）>醫院（9051.03）>學校（8727.38），學校的聚集強度最小，其他公共服務設施的聚集強度最大。

綜合核密度分析和Ripleys K函數分析結果來看，無論是從集聚的整體水平，還是從集聚的規模和強度來看，不同類型城市公共服務設施呈現明顯差異。其他城市公共服務設施包含除醫院、學校外的多種交通、體育、文化和娛樂設施，點位數量多，核密度分析結果要遠高于學校和醫院;同時，其他城市公共服務設施包含的一些體育、文化、娛樂設施（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域，聚集規模會相對較小，但聚集強度高。學校和醫院（尤其是學校）作為與居民生活息息相關的基礎公共服務設施，空間覆蓋面相比其他城市公共服務設施更為廣泛，分布也要相對均衡，聚集強度比其他城市公共服務設施要小。公共服務設施的空間分布差異固然與其自身屬性特征密切相關，另一方面也反映了地區間公共服務設施發展的不均衡性。

4 ?結論與討論

城市公共服務設施與居民生活密切相關，通過對其空間格局進行分析研究，有助于指導城市規劃，提高公共設施服務水平及城市居民生活品質。本研究利用GIS的空間統計分析工具對岳陽市中心城區城市公共服務設施的空間分布和聚集特征進行了系統的分析，得出如下結論：（1）岳陽市中心城區城市公共服務設施數量由中心區域向外圍呈圈層式遞減趨勢，與房屋建筑區的空間分布呈現一致性;（2）各類城市公共服務設施密度呈現高密度區從中心區域沿道路組團式分布的空間特征，云溪區和君山區城市公共服務設施密度相對較低;（3）各類城市公共服務設施聚集尺度和聚集強度差異明顯，學校聚集尺度最大，但強度相對較小，其他公共服務設施聚集強度最大。研究結果可為岳陽市公共服務設施用地布局規劃提供參考，也可為其他地區的相關研究提供借鑒。

盡管本研究對岳陽市中心城區城市公共服務設施的空間分布格局研究取得了一些有意義的結論，但也存在一些不足，今后可從以下方面進行更深入地研究：（1）本研究僅從教育、醫療、文化、體育、交通、娛樂等方面收集了部分城市公共服務設施，由于數據的限制，不能全面地反映城市公共服務設施的整體空間格局，后續研究可考慮增加公共服務設施種類，如公交站點等。（2）研究僅對房屋建筑、道路與城市公共服務設施的分布情況進行了分析，而城市公共服務設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，未來對城市公共服務設施空間分布影響機制的研究有待深化。

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