基于多源數據的河北省涉縣公共服務設施優化研究

田 芳，張 政，楊紫瓊

（1.河北工程大學 建筑與藝術學院，河北 邯鄲 056038；2.天津大學 建筑學院，天津 300072）

0 引言

城市公共服務設施是為城市或一定范圍內的居民提供基本的公共文化、教育、體育、醫療衛生和社會福利等服務的、不以營利為目的公益性公共設施[1]. 此外，《中國宜居城市研究報告》提出與居民生活質量密切相關的公共服務設施有餐飲、購物、金融、教育、醫療、文體、養老、休閑游憩和公共交通設施[2]. 故本研究對象主要為餐飲、購物、金融、教育、醫療、文體、養老、休閑游憩和公共交通設施9 類公共服務設施.

公共服務設施作為滿足居民生活需求的物質空間載體，其合理的布局對于提高城市宜居性和居民生活質量及促進經濟發展具有重要的作用. 國內學者對于不同尺度的公共服務設施空間布局進行了深入的研究，例如史衛東等[3]對山東省17 個地市的公共服務設施服務質量及空間格局特征進行了分析，邵暉等[4]對北京市公共服務設施分布特征進行了研究，高子軼等[5]對西寧市居住空間與公共服務設施空間分布的協調關系進行了研究. 對于縣級城市缺少一定的研究，因此，有必要對縣級城市公共服務設施的布局進行分析. 本研究以涉縣主城區為例，對其各類公共服務設施的布局進行分析研究. 涉縣位于河北省邯鄲市西部，被評為2019 年度全國新型城鎮化質量百強縣市和中國旅游競爭力百強縣，主城區有玉帶河和龍山等自然景觀，構成了城中有綠、城在綠中的園林式的山水城市格局，其自然地理環境決定了涉縣主城區公共服務設施分布的獨特性.

1 研究區、數據來源及研究方法

1.1 研究區與數據來源

本研究選擇的區域為河北省邯鄲市涉縣主城區，范圍為濱河路、將軍大道、309 國道圍合區域，總計面積13.10 km2（圖1）. 依據《中國宜居城市研究報告》中與城市宜居性及居民生活質量密切相關的9 類公共服務設施，即餐飲設施、購物設施、金融設施、教育設施、醫療設施、文體設施、養老設施、休閑游憩設施和公共交通設施[2]，列出邯鄲市涉縣公共服務設施類型及性質（表1）. 餐飲設施、購物設施和金融設施等以盈利性為目的設施，主要采用高德地圖爬取的POI 數據，教育設施、文體設施數據是由涉縣教體局提供，醫療設施數據利用POI 數據與涉縣衛生局提供的數據相結合. 根據數據中的名稱及經緯度位置信息利用ArcGIS 軟件進行地理位置轉譯，均轉為空間點要素數據. 最終獲得研究區域內上述9 類設施分別為477，341，126，40，88，5，3，4，74個，總計1 158 個公共服務設施點.

圖1 邯鄲市涉縣主城區范圍及各類公共服務設施

表1 邯鄲市涉縣公共服務設施類型及性質

1.2 研究方法

1.2.1 平均最近鄰分析

最近鄰指數（NNI）是各類公共服務設施點平均觀測距離與預期平均距離的比值，當觀測距離小于預期距離則表現為點的聚集分布，兩者差值越大聚集性越強，當觀測距離大于預期距離則表現為點的分散分布.最近鄰指數的計算公式為：

式中N表示最鄰近指數，Do表示平均觀測距離，De表示預期平均距離，n表示公共服務設施點的數量，A表示研究區域面積.

1.2.2 多距離空間聚類分析

多距離空間聚類分析（Ripley’s K 函數）是衡量不同尺度下各類公共服務設施點空間分布聚集與離散程度的方法，計算得出觀測值大于預期值則表示在該空間距離尺度下設施點聚集，反之則表示離散，兩者差值越大表示聚集或離散程度越大. Ripley’s K 函數計算公式為：

式中d表示距離，ki，j表示權重，當沒有邊校正的情況下，i與j之間的距離小于d時，ki，j值為1，當距離大于d時，ki，j值為0，n表示設施點個數.

1.2.3 核密度分析

核密度分析是分析各類公共服務設施的空間分布狀態，可發掘設施聚集熱點區域. 該分析主要以某一點要素為中心，在一定范圍內通過距離衰減形成連續的密度曲面.

式中D（xi，yi）表示i設施點處的密度值，r表示帶寬值，u表示r距離范圍內設施點數，d表示點到i設施點的歐式距離.

2 結果分析

2.1 公共服務設施空間分布模式分析

根據平均最近鄰分析各類公共服務設施的空間分布模式，結果見表2. 由表2 可知，購物、餐飲、金融、教育、醫療及公共交通設施N值小于1，且P值小于0.01，均通過0.01 顯著性檢驗，說明上述6 類公共服務設施在研究區域整體空間分布具有聚集模式. 最近鄰分析依次為：公共交通設施＞教育設施＞醫療設施＞購物設施＞金融設施＞餐飲設施. 其中以盈利為目的的餐飲設施值N值最低為0.33，金融設施和購物設施N值分別為0.33 和0.50；盈利性與公益性相結合為目的的醫療和教育設施N值分別為0.58 和0.67；以公益性為目的的公共交通設施N值為0.74；文體設施、養老設施、休閑游憩設施z值在-1.65～1.65 之間，z值表示標準差的倍數，能反映一個數據的離散程度，空間分布整體上呈隨機模式.

可以看出在涉縣主城區經營性質的公共服務設施積聚性明顯強于公益性質的設施，主要原因為經營性設施存在經濟上的聚集效應，從而出現較強空間集聚現象. 盈利性與公益性相結合的醫療設施和教育設施聚集性同樣高于純公益性質的公共服務設施，主要因為盈利性的教育設施和醫療設施彌補了政府供給的不足，為居民提供了更為多樣的選擇. 文體設施、養老設施、休閑游憩設施表現為隨機模式，一是因為文體設施和休閑游憩設施都為縣級公共服務設施，其服務半徑及服務人口數量都較大，二是因為缺乏社區級公共服務設施的供給.

表2 邯鄲市涉縣公共服務設施最近鄰指數

2.2 公共服務設施空間分布聚集尺度與強度分析

上述分析得出研究區域內各類設施整體空間分布模式及聚集程度. 而在聚類分析中，統計尺度的改變會造成聚集強度的不同，采用多距離空間聚類分析進一步對涉縣各類公共服務設施進行不同距離尺度的聚類分析，從而探索出聚集強度最高的空間尺度.

圖2 邯鄲市涉縣公共服務設施的Ripley’s K 函數圖

各類公共服務設施Ripley’s K 函數分析見圖2，研究結果顯示，購物設施、餐飲設施、金融設施、教育設施、醫療設施表現出相似函數曲線，觀測值與期望值的差值均表現為先增后減的趨勢，即聚集強度隨著距離尺度的增加而增加，到達一定尺度后聚集強度會降低. 公共交通設施函數曲線中觀測值與期望值相差不大，隨著距離的增加，該設施觀測值小于期望值，表明當距離增大到一定程度后由聚集變為擴散模式.

各設施的詳細函數數據見表3，各類設施的聚集規模尺度依次為：醫療設施（818.36 m）＞購物設施（791.08 m）＞金融設施（736.53 m）＞餐飲設施（681.97 m）＞教育設施（572.85 m）＞公共交通設施（163.67 m）；聚集強度依次為：醫療設施（383.00）＞餐飲設施（360.62）＞購物設施（358.92）＞金融設施（344.24）＞教育設施（234.89）＞公共交通設施（102.81）. 文體設施、社會福利設施、休閑游憩設施在平均最近鄰分析中得出空間分布為隨機模式，故不做Ripley’s K 函數分析. 在Ripley’s K 函數中醫療設施的聚集規模和聚集強度在各類設施中最強，而平均最近鄰分析中醫療設施在研究區聚集強度排第四，表明醫療設施空間在涉縣主城區分布極度不均衡，在局部區域形成集聚.

2.3 公共服務設施空間分布密度分析

進一步結合核密度分析發現，醫療設施在龍南路以西與玉帶河以東的老城區形成大面積聚集區域，龍南路東側新城區零散分布，玉帶河西側區域醫療設施空缺. 購物設施、金融設施、餐飲設施聚集強度及規模尺度都比較大，結合核密度圖分布（圖3）來看，餐飲設施和購物設施同樣在老城區形成大范圍的聚集區，但是兩者空間分布中高密度區域有一定的錯位，購物設施主要沿振興路、貿易街、龍山大街呈帶狀聚集并向外擴散形成面狀聚集，以涉縣商貿城、玉帶批發市場、南關濱河市場為中心形成點狀聚集區，其次圍繞小區形成為滿足居民日常需求的購物設施小型聚集區. 餐飲設施主要沿電廠街、龍山大街形成帶狀聚集區，點狀聚集區同樣在居住小區附近. 金融設施呈十字格局分布，沿龍山大街、振興路有明顯的帶狀分布趨勢. 教育設施空間分布總體上呈分散模式分布，局部在老城區振興路西側形成聚集區域. 公共交通設施沿振興路、迎春街、龍山大街布置，由于老城區人口與設施總量較高，其站點數量明顯多于東部新城區.

3 結論

公共服務設施的合理分布對于提升城市宜居性和居民生活品質具有重要意義. 筆者采用多源數據，利用ArcGIS 軟件詳細分析了涉縣公共服務設施空間分布特征.

3.1 結論

1）通過平均最近鄰分析發現，涉縣的購物、餐飲、金融、教育、醫療、公共交通設施空間分布上整體呈聚集模式，文體、養老、休閑游憩設施空間上呈隨機模式. 最近鄰指數依次為：公共交通設施＞教育設施＞醫療設施＞購物設施＞金融設施＞餐飲設施，表明盈利性設施聚集程度明顯高于公益性設施.

表3 邯鄲市涉縣公共服務設施的Ripley’s K 函數表

2）通過Ripley’s K 函數分析發現，涉縣的各類設施的聚集規模尺度依次為：醫療設施＞購物設施＞金融設施＞餐飲設施＞教育設施＞公共交通設施；聚集強度依次為：醫療設施＞餐飲設施＞購物設施＞金融設施＞教育設施＞公共交通設施，表明醫療設施在局部區域形成聚集，研究區整體分布不夠均衡.

3）通過核密度分析發現，西部老城區各類設施數量和聚集程度明顯高于東部新城區. 結合Ripley’s K函數分析，醫療設施和金融設施雖然聚集強度和聚集規模尺度較大，但是空間分布不均衡，主城區西部、北部、東部居住片區設施缺失. 教育設施和公共交通設施空間分布相對均衡，相較于醫療設施并未出現居住小區與設施嚴重錯位的現象. 購物、餐飲設施與居住小區空間分布相對一致且設施分布范圍廣.

圖3 邯鄲市涉縣公共服務設施的核密度分布圖

3.2 建議

針對涉縣主城區公共服務設施的分布特征，提出三點建議：第一，針對盈利性設施數量及均衡程度明顯大于公益性設施，應鼓勵各類設施公益性與盈利性相結合，給予社會資源一些政策性獎勵，可有效彌補公益性設施供給不足的現狀，從而滿足居民對于公共服務設施的需求. 文體設施、休閑游憩設施的屬性特征決定其只能是由政府供給的公益性設施，涉縣主城區除幾處大型廣場、公園外，嚴重缺少中小型休閑場地，應建立多層次的休閑游憩設施體系. 第二，針對涉縣主城區醫療設施分布不均衡現象，尤其是經濟的聚集效應導致的更嚴重的醫療設施不均衡現象，需要政府合理引導，促進設施的公平和均衡布置，從而避免出現局部區域大面積聚集現象. 第三，老城區作為涉縣的綜合服務中心，具有良好的發展基礎. 購物、餐飲、金融、醫療、教育、公共交通設施數量及聚集強度明顯高于其他區域，但文化、休閑游憩、社會福利設施嚴重缺乏. 在城市雙修的背景下，針對老城區文化、休閑、社會福利設施不足現象，應逐步補齊短板，提高土地利用效率，滿足居民多樣化、多層次需求，提升老城區活力. 新城區多為新建住宅小區，應按照居民合理的步行距離及人口規模布置各級生活圈設施配套，保證居住人口與各類公共服務設施相互匹配，從而滿足其基本的物質與文化生活需求，營造宜居的居住生活環境.