基于網絡分析的公共服務設施評價與規(guī)劃對策

劉世偉

(中國城市規(guī)劃設計研究院，北京 100044)

1 概述

伴隨著新型城鎮(zhèn)化的進程，大中城市成為轉移農村剩余勞動力的主要空間，這些城市由于現(xiàn)狀規(guī)模不是很大，在城市發(fā)展方向選擇上往往受到現(xiàn)狀公共服務設施的影響，即靠近現(xiàn)狀公共服務設施的地區(qū)比較成熟，服務性較好。通過對公共服務設施的現(xiàn)狀分布進行分析評價，有利于實現(xiàn)公共服務設施資源的有效配置，合理選擇城市發(fā)展方向，優(yōu)化城市空間結構。

國內關于公共設施服務區(qū)的研究成果頗為豐富，但多數(shù)為單因子方面的探討，缺少對城市內教育、文化、體育、福利和衛(wèi)生等多因子的研究。孔云峰以鞏義市初級中學為例，采用地理信息系統(tǒng)(ArcGIS)技術建立人口分布、學校分布和交通條件等數(shù)據(jù)庫，計算空間可達性，定量分析每一個居住區(qū)位學生上學的便利程度[1]。

劉偉基于ArcGIS 9.3軟件平臺，以網絡分析、空間疊加和數(shù)據(jù)分類等方法，針對天津濱海新區(qū)塘沽老城區(qū)教育設施，計算出小學建筑規(guī)模和模擬了生源的出行方式，提高了控規(guī)指標的科學性[2]。

章程的碩士論文將GIS技術與公共服務設施規(guī)劃模型緊密集成，開發(fā)適于進行城市公共服務設施的規(guī)劃模型空間分析系統(tǒng)，探討城市公共服務設施模型與GIS相結合輔助規(guī)劃的方法，促進定量分析技術在規(guī)劃分析中的應用[3]。

張純以北京市中心城區(qū)為例，從城市規(guī)劃交通視角探討小學教育資源與交通可達性之間的相互關系，針對教育資源分布現(xiàn)狀，提出城市范圍的校車服務設施布局建議[4]。

傳統(tǒng)的公共服務設施分析手段多利用CAD工具，以設施點為圓心一定的距離為半徑畫圓作為設施的服務范圍，這種方法沒有考慮路網結構、通達性等因素對設施服務范圍的影響，簡單的以直線距離為參考，精確性較低。隨著信息技術的應用與推廣，基于GIS的網絡分析能將路網密度、等級等因子納入評價體系，為公共服務設施的精確分析提供了可能。本文以河南省鞏義市的公共服務設施分析為例，試圖通過網絡分析和多因子疊加分析的方法來彌補傳統(tǒng)方法的不足，提高規(guī)劃的科學性和準確性。

2 技術方法與路線

網絡分析(Network Analysis)是對地理網絡，如交通網絡、基礎設施網絡等，通過地理分析和建模來模擬和分析各類資源在網絡上的分配情況，實現(xiàn)網絡結構優(yōu)化和資源優(yōu)化配置問題。一個基本的網絡主要包括中心、連接、節(jié)點和阻力。中心為具有一定容量能夠接受或分配資源的節(jié)點位置，如文化站等；連接是現(xiàn)實各種線狀事物的抽象，如道路；節(jié)點是網絡中線狀事物的交匯點，如道路交點等；阻力是到達一個中心所花費的時間、距離、費用成本。本文通過對教育、文化、體育、福利、衛(wèi)生等公共服務設施的網絡分析，得到設施的服務區(qū)范圍，通過服務面積比和服務人口比兩個指標，對設施分布情況進行評價。

本文具體的工作流程如下：

1)數(shù)據(jù)準備。建立文件地理數(shù)據(jù)庫并導入社會福利設施、醫(yī)療衛(wèi)生設施、文化設施、教育設施、體育設施數(shù)據(jù)。對路網數(shù)據(jù)進行拓撲檢查，修正拓撲錯誤，并導入文件數(shù)據(jù)庫。建立人口分布圖層。

2)利用ArcCatalog 構建網絡數(shù)據(jù)集(Network Dataset)。

3)利用網絡分析(Network Analyst)中的新服務區(qū)(New Service Area)構建公共服務設施的服務區(qū)。

4)將服務區(qū)與市域圖層進行疊加。

5)將矢量數(shù)據(jù)轉換為柵格數(shù)據(jù)，并進行重分類。最后，進行公共服務設施的綜合的多因子疊加運算，具體路線圖如圖1所示。

3 設施評價及規(guī)劃對策

數(shù)據(jù)來源：本文所用社會福利設施、醫(yī)療衛(wèi)生設施、文化設施、教育設施、體育設施及人口方面的數(shù)據(jù)，通過調查得到，路網數(shù)據(jù)通過ArcMap 矢量化得到，底圖為鞏義市土地利用調查數(shù)據(jù)圖。

3.1 社會福利設施的現(xiàn)狀評價及規(guī)劃對策

1)社會福利設施的現(xiàn)狀評價。

鞏義市現(xiàn)有社會福利設施17處，養(yǎng)老床位約1 750張，老年人口約5.59萬人。由于養(yǎng)老設施服務整個市域，分析以3 km和5 km作為服務半徑。

網絡分析結果如表1所示。

表1 社會福利設施服務區(qū)統(tǒng)計

由表1可知，社會福利設施以3 km為服務半徑，服務區(qū)覆蓋人口為65.81萬人，服務人口比為80.50%，服務區(qū)覆蓋面積為124.89 km2，服務面積比為52.03%。以5 km為服務半徑，服務區(qū)覆蓋人口為78.31萬人，服務人口比為95.79%，服務區(qū)覆蓋面積為799.29 km2，服務面積比為76.78%。總體來看，社會福利設施服務面積比不大，但服務人口比高，能夠覆蓋大部分的居住區(qū)。

從圖2可以看出，社會福利設施主要沿G310和S314分布，其中G310沿線有7處，S314沿線有4處，遠離主要交通線路的地方較少或沒有。從空間來看，市域北部和東部福利設施有13處，占到總量的82.35%，而市域南部僅有3處，占到總量的17.65%，其中康店鎮(zhèn)、回郭鎮(zhèn)、夾津口鎮(zhèn)缺少社會福利設施。從城鄉(xiāng)分布來看，社會福利設施基本分布在市區(qū)及鎮(zhèn)區(qū)，而離市區(qū)鎮(zhèn)區(qū)較遠的區(qū)域則沒有相關福利設施。

2)社會福利設施的規(guī)劃對策。

a.隨著老齡化社會到來，社會福利設施和康養(yǎng)設施應提前預留空間，建議在康店鎮(zhèn)、回郭鎮(zhèn)沿伊洛河一帶結合康養(yǎng)產業(yè)，增加兩處社會福利設施；b.增加養(yǎng)老設施用地，隨著老齡化的到來，養(yǎng)老設施需要進一步完善。

3.2 文化設施的現(xiàn)狀評價及規(guī)劃對策

1)文化設施的現(xiàn)狀評價。鞏義市現(xiàn)有文化設施28處，包括1處綜合型文化場館，3處圖書館，6處文化活動中心，14個文化站，2個文化廣場，1個期刊閱覽室和1個文化館。基本每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道至少有1處文化設施。分別以15 min和30 min作為服務半徑，分析結果如表2所示。

表2 文化設施服務區(qū)統(tǒng)計

從表2可以看出，文化設施以10 min為服務半徑，服務區(qū)覆蓋面積為419.34 km2，服務面積比為40.28%，不足市域面積的一半。服務區(qū)覆蓋人口為59.82 萬人，服務人口比為73.18 %。以15 min為服務半徑，服務區(qū)覆蓋面積為623.10 km2，服務面積比為59.86%，覆蓋人口為70.76萬人，服務人口比為86.57%。結合人口分布，可以發(fā)現(xiàn)人口密集區(qū)與文化設施覆蓋區(qū)重合度高。

結合圖3可以看出，空間分布上，市區(qū)擁有較多的文化設施，共9處，約占總量的1/3。回郭鎮(zhèn)、芝田鎮(zhèn)、站街鎮(zhèn)、竹林鎮(zhèn)也實現(xiàn)了基本覆蓋。而市域北部、南部及東部山區(qū)覆蓋較少。

2)文化設施的規(guī)劃對策。大型文化設施主要集中在中心城區(qū)，東部新城區(qū)的市文化藝術中心已建成，片區(qū)級及社區(qū)級文化設施的服務水平有待完善，但從未來發(fā)展考慮，以休閑旅游、文化創(chuàng)意為主導的文化展示設施嚴重不足，建議在河洛鎮(zhèn)(河洛文化起源地)增加區(qū)域性的文化設施，提升城市的歷史文化魅力。

3.3 醫(yī)療衛(wèi)生設施的現(xiàn)狀評價及規(guī)劃對策

1)醫(yī)療衛(wèi)生設施的現(xiàn)狀評價。鞏義市現(xiàn)有一級及以上醫(yī)療機構30個，其中綜合醫(yī)院5個，鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院17個，專科醫(yī)院4個，社區(qū)衛(wèi)生服務中心3個，計劃生育服務站1個，總床位數(shù)為2 475張。中心城區(qū)具有12個醫(yī)療衛(wèi)生機構，占到總數(shù)的40.0%，回郭鎮(zhèn)、涉村鎮(zhèn)和河洛鎮(zhèn)各有2個，其余13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均只有一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院。以交通時耗15 min，20 min為服務半徑，網絡分析結果見表3。

表3 醫(yī)療衛(wèi)生設施服務區(qū)統(tǒng)計

由表3可知，醫(yī)療衛(wèi)生設施的15 min覆蓋面積為564.05 km2，服務面積比為54.18，接近市域面積的一半，而20 min覆蓋面積為756.69 km2，服務面積比為72.69%，醫(yī)療衛(wèi)生服務設施已經覆蓋市域的大部分區(qū)域。從服務人口來看，醫(yī)療衛(wèi)生15 min覆蓋人口66.98萬人，服務人口比為81.94%，而20 min的覆蓋人口達到73.17萬人，服務人口比為89.51%，基本覆蓋市域人口的絕大部分。

結合圖4，從空間上來看，市區(qū)下轄的五個街道已全部覆蓋，回郭鎮(zhèn)、芝田鎮(zhèn)、站街鎮(zhèn)和竹林鎮(zhèn)已經全部覆蓋，魯莊鎮(zhèn)、西村鎮(zhèn)、北山口鎮(zhèn)、大峪溝鎮(zhèn)4個鎮(zhèn)在以15 min的服務半徑內大部分被覆蓋，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)在以20 min服務半徑的服務范圍內，大部分被覆蓋。整體來說，鞏義市的衛(wèi)生設施分布情況較好。

2)醫(yī)療衛(wèi)生設施的規(guī)劃對策。醫(yī)療衛(wèi)生設施的主要問題是大型醫(yī)療設施分布不均，大型醫(yī)療機構有9家分布在老城區(qū)，僅1家在東部新區(qū)，大型醫(yī)療衛(wèi)生設施的布局嚴重不均衡，服務半徑不合理。建議在東部新區(qū)增加一處綜合醫(yī)院。

3.4 教育設施的現(xiàn)狀評價及規(guī)劃對策

1)教育設施的現(xiàn)狀評價。鞏義市現(xiàn)有高中7所，職業(yè)高中4所。分別以一定的服務半徑使用ArcGIS進行網絡分析，基于網絡分析的高中的服務區(qū)結果如表4所示。

表4 高中服務區(qū)統(tǒng)計

由表4可知，高中1 500 m覆蓋面積為23.51 km2，服務面積比為2.26%，5 000 m覆蓋面積為181.88 km2，服務面積比為17.96%。從整個市域來看，高中的服務面積較小，因此有一部分學生要經過很長距離才能到達學校。高中1 500 m覆蓋人口為16.39萬人，服務人口比為20.05%，5 000 m覆蓋人口為46.86萬人，服務人口比為57.33%。僅有1/5的學生，可以步行到達學校，大多數(shù)的學生由于離校遠需要寄宿于學校。

從圖5可以看出，高中學校集中分布在市區(qū)及緊鄰的北山口鎮(zhèn)和芝田鎮(zhèn)，市區(qū)以外只有回郭鎮(zhèn)和小關鎮(zhèn)各有1所高中分布。

2)教育設施的規(guī)劃對策。高中能基本覆蓋中心城區(qū)和鎮(zhèn)區(qū)，遠離中心城區(qū)和鎮(zhèn)區(qū)的學生需要通過寄宿解決，從未來提供高中教學質量的需求，規(guī)劃中建議取消小關鎮(zhèn)、回郭鎮(zhèn)、芝田鎮(zhèn)的三處高中，保留縣城區(qū)內四處高中，未來集中到縣城內接受高中教育。

3.5 體育設施的現(xiàn)狀評價及規(guī)劃對策

1)體育設施的現(xiàn)狀評價。鞏義市共有6處體育設施(除去學校中的體育設施)，分別為鞏義市體育館，夾津口鎮(zhèn)公共健身廣場，大峪溝鎮(zhèn)足球場、籃球場，芝田鎮(zhèn)專門體育訓練場和新中鎮(zhèn)茶店村燈光球場。分別以10 min，15 min為服務半徑，網絡分析結果如表5所示。

表5 體育設施服務區(qū)統(tǒng)計

從表5可知，體育設施10 min覆蓋人口為33.30萬人，服務人口比為40.73%，覆蓋面積為204.76 km2，服務面積比為19.67%，15 min覆蓋人口為55.08萬人，服務人口比為67.39%，覆蓋面積為422.38 km2，覆蓋面積比為40.57%。

結合圖6可知，具有體育設施的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和市區(qū)具有較好的體育設施覆蓋，對于體育設施需求較大的康店鎮(zhèn)、河洛鎮(zhèn)、魯莊鎮(zhèn)，體育設施覆蓋較差，雖然體育設施的覆蓋面能夠連成片，但是遠離主要干道，鎮(zhèn)區(qū)使用體育設施需要花費更長的時間，很容易降低群眾的鍛煉意向。

2)體育設施的規(guī)劃對策。體育設施的問題主要集中在用地方面，市域現(xiàn)狀體育設施用地嚴重不足，雖然體育設施覆蓋面積和覆蓋人口較大，但是考慮到服務設施的承載能力，6處體育設施不能滿足全市81萬人口的需求。第一，建議在新城區(qū)增加一處大型市級體育館；第二，補足片區(qū)級和社區(qū)級體育設施體系，重點在回郭鎮(zhèn)、芝田鎮(zhèn)和小關鎮(zhèn)增加三處體育場館，以滿足居民的需要。

3.6 公共服務設施服務區(qū)綜合分析與規(guī)劃對策

1)公共服務設施的綜合評價。通過對以上五大類公共服務設施服務區(qū)進行加權疊加分析，通過專家打分方法確定每個因子的權重，其中福利設施權重0.1，文化設施權重0.15，體育設施權重0.15，衛(wèi)生設施權重0.3，教育設施權重0.3。按前文分析所得，將每類服務設施服務區(qū)分為三級，疊加五大類設施綜合得分大于0.8，公共服務設施覆蓋性好，在0.6分～0.8分覆蓋性較好，0.4分～0.6分覆蓋性一般，0.2分～0.4分較差，小于0.2分差。分析結果如表6，圖7所示。

表6 公共服務設施覆蓋性等級

可以看出，公共服務設施覆蓋性好的區(qū)域面積為171.53 km2，占市域面積的18.75%，主要分布在市區(qū)孝義街道、紫荊街道、新華路街道、杜甫街道及永安路街道，回郭鎮(zhèn)，芝田鎮(zhèn)及其他鎮(zhèn)域的鎮(zhèn)區(qū)，魯莊鎮(zhèn)、河洛鎮(zhèn)基本不含公共服務設施覆蓋性好的區(qū)域。而公共服務設施覆蓋差的區(qū)域面積為256.51 km2，占比28.04%，主要分布在康店鎮(zhèn)、河

洛鎮(zhèn)，以及南部山區(qū)。

2)綜合評價結論。隨著未來城市發(fā)展方向轉向伊洛河兩岸發(fā)展，河岸南部的現(xiàn)狀城區(qū)公共服務設施綜合較好，河岸北部地區(qū)缺少高等級的公共服務設施，建議未來增大市級文化休閑、醫(yī)養(yǎng)健康設施的投入，重點布局康店鎮(zhèn)醫(yī)養(yǎng)健康設施，河洛鎮(zhèn)文化休閑設施，提升伊洛河北岸的服務設施水平。

通過公共服務設施評價，設施覆蓋性方面比較完整，但是設施等級差距較大，因此要完善公共服務設施的配置等級，根據(jù)服務人口規(guī)模和服務范圍，按照等級分明、聯(lián)系方便、服務半徑合理的要求進行公共服務設施的配置，形成“中心城市—副中心城市—小城鎮(zhèn)”的三級配置體系，重點加強中心城市的文化、教育、體育等綜合服務水平，副中心城市(西部回郭鎮(zhèn)、東部小關鎮(zhèn))主要服務市域東西兩側地區(qū)，形成公共服務的副中心，加大市級公共服務設施的配置。

4 局限與展望

本文是將基于GIS的網絡分析手段應用于公共服務設施現(xiàn)狀分析及布局優(yōu)化的一次探索。文章對鞏義市的教育、文化、體育、衛(wèi)生、福利設施分別進行了網絡分析和綜合疊加分析，加深了對公共服務設施現(xiàn)狀分布的科學精確認識，對公共服務設施的布局優(yōu)化提供了有益的參考。但由于方法限制，在分析中也存在不足，如缺乏對設施規(guī)模質量，道路等級等因素的綜合考慮，分析方法有待完善。