張 萍 宋吉祥

基于GIS的上海郊區(qū)大型社區(qū)公共設(shè)施空間布局評(píng)析*

張 萍 宋吉祥

張 萍

同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室講師，博士

宋吉祥

上海師范大學(xué)旅游學(xué)院碩士研究生

0 引言

近年來，推進(jìn)保障性住房建設(shè)是我國各地城市改善民生的重要工作。2009年，上海開始規(guī)劃建設(shè)以保障性住房為主的近郊六大動(dòng)遷配套基地。2009年下半年，又確定了第二批23個(gè)大型社區(qū)的規(guī)劃選址，2010年開始啟動(dòng)其中9個(gè)基地的控制性詳細(xì)規(guī)劃編制和開發(fā)建設(shè)。隨著以上15個(gè)大型社區(qū)（第一批中的6個(gè)和第二批中的9個(gè)）的建設(shè)，將有約200萬的居民生活在這些社區(qū)。社區(qū)公共設(shè)施空間布局不僅是社區(qū)規(guī)劃理論的重要內(nèi)容，同時(shí)也構(gòu)成居民日常活動(dòng)的場所和地點(diǎn)，直接關(guān)乎社區(qū)生活環(huán)境的質(zhì)量[1-2]。

本文關(guān)注的問題是：位于郊區(qū)的大型社區(qū)，其公共設(shè)施實(shí)際形成的空間布局形態(tài)具有怎樣的特征？與中心城社區(qū)公共設(shè)施在空間布局上是否存在差異？如何用定量方法進(jìn)行公共設(shè)施空間布局的解析？

興趣點(diǎn)（POI）作為一種新的空間數(shù)據(jù)源，擁有信息量大、數(shù)據(jù)類型覆蓋面廣、獲取相對(duì)容易等優(yōu)勢，其分布模式、分布密度在城市空間分析中具有重要的意義[3-6]。本文利用POI數(shù)據(jù)，借助ArcGIS空間分析方法，量化研究上海郊區(qū)大型社區(qū)實(shí)際形成的公共設(shè)施空間布局特征，并與中心城社區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，為上海郊區(qū)大型社區(qū)的后續(xù)規(guī)劃和優(yōu)化提供研究基礎(chǔ)。

圖1 研究社區(qū)

圖2 點(diǎn)事物空間分布特征示意圖

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及研究社區(qū)

POI數(shù)據(jù)泛指一切可以被抽象為點(diǎn)的地理實(shí)體，尤其是與人們生活密切相關(guān)的設(shè)施，是電子地圖上的某個(gè)地標(biāo)，并包含經(jīng)緯度、地址、名稱、類型等屬性信息[7]。電子地圖中每一個(gè)地名、建筑、公園、學(xué)校、醫(yī)院、公司、商場等都是一個(gè)興趣點(diǎn)。本文POI數(shù)據(jù)（2015年）在百度地圖上爬取，經(jīng)過去重、糾偏與空間匹配，提取得到上海市POI數(shù)據(jù)394 037條。根據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50180—93）及居民對(duì)日常生活設(shè)施的需求，篩選出教育、醫(yī)療衛(wèi)生、金融郵電、市政公用、商業(yè)服務(wù)、文化體育6大類，每大類下又分為若干小類，共得到25小類公共設(shè)施（表1），將POI數(shù)據(jù)與公共設(shè)施類型進(jìn)行匹配，共得到POI數(shù)據(jù)115 784條。

表1 社區(qū)公共設(shè)施分類

以城市內(nèi)環(huán)和外環(huán)為界可以將上海市劃分為中心區(qū)、外圍區(qū)和郊區(qū)，外環(huán)以內(nèi)的中心區(qū)和外圍區(qū)統(tǒng)稱中心城區(qū)。研究選取的6個(gè)案例社區(qū)，都是遠(yuǎn)離市級(jí)公共中心和區(qū)級(jí)公共中心、以居住為主的社區(qū)，分別是位于中心區(qū)的長壽路社區(qū)、位于外圍區(qū)的大華社區(qū)，以及位于郊區(qū)的顧村社區(qū)、吳涇社區(qū)、桃浦社區(qū)和江橋社區(qū)（圖1）。

1.2 研究方法

1.2.1 核密度估計(jì)法

核密度估計(jì)法被廣泛應(yīng)用于空間熱點(diǎn)分析與探測研究中，可以量化分析社區(qū)公共設(shè)施分布的集中度，以及設(shè)施集中熱點(diǎn)在空間上的分布特征[8-9]。它是利用ArcGIS中的空間平滑技術(shù)，對(duì)點(diǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，以此來估算樣本點(diǎn)周圍的密度。在二維空間中，核密度函數(shù)公式一般為：

1.2.2 平均最鄰近距離

平均最鄰近距離法是通過計(jì)算最鄰近點(diǎn)的平均距離與隨機(jī)分布模式中的最鄰近點(diǎn)的平均距離比率R，來判定點(diǎn)事物的空間分布特征。采用平均最鄰近距離法量化分析社區(qū)公共設(shè)施的空間布局特征，可以判斷公共設(shè)施是均勻分散分布、集聚分布、還是“集中+分散”的隨機(jī)分布（圖2）。其中均勻分散分布表示每個(gè)點(diǎn)與其他的最鄰近點(diǎn)的距離大致相等，集聚分布表示存在一組或一組以上的點(diǎn)群，每個(gè)點(diǎn)與其最鄰近各點(diǎn)的距離很小，而另外的很大區(qū)域則沒有點(diǎn)。隨機(jī)分布表示有些點(diǎn)較為集中，有些點(diǎn)較為分散[11-12]。

該比率R的公式為：

式中di為公共設(shè)施之間最鄰近距離平均的實(shí)測值， do為公共設(shè)施之間最鄰近距離的期望值， N為公共設(shè)施的數(shù)量， A為區(qū)域的面積。

當(dāng) R＜1時(shí)，表示公共設(shè)施為集聚分布；當(dāng)R>1時(shí)，表示公共設(shè)施為均勻分散分布；當(dāng)R=1時(shí)，表示公共設(shè)施為既有集中又有分散的隨機(jī)分布。R的范圍是0≤R≤2.14。此外R值有標(biāo)準(zhǔn)差，用Z表示：

Z值的臨界值為2.58、1.96、1.65，對(duì)應(yīng)p值為0.01、0.05、0.10。當(dāng)p值大于0.05時(shí)，則不能拒絕零假設(shè)，公共設(shè)施表現(xiàn)為隨機(jī)分布。

圖3 上海市社區(qū)公共設(shè)施空間布局圖

圖4 上海市社區(qū)公共設(shè)施核密度圖

表2 上海市社區(qū)公共設(shè)施數(shù)量的空間分布

表3 研究社區(qū)單位面積公共設(shè)施量表

2 上海社區(qū)公共設(shè)施空間布局特征

基于篩選的6大類、25小類社區(qū)公共設(shè)施POI數(shù)據(jù)，采用ArcGIS的核密度估計(jì)法，分析上海全市社區(qū)公共設(shè)施的空間布局和公共設(shè)施的核密度分布特征（圖3-圖4）。從全市來看，上海社區(qū)公共設(shè)施分布總體呈現(xiàn)大集聚、小分散的空間格局，設(shè)施數(shù)量呈現(xiàn)由中心城區(qū)向郊區(qū)遞減趨勢，同時(shí)在郊區(qū)又形成多個(gè)規(guī)模較小的集聚中心。

（1）上海社區(qū)公共設(shè)施量的66%，集中在外環(huán)以內(nèi)的中心城區(qū)域，其中中心區(qū)設(shè)施量占總量的27.5%，外圍區(qū)設(shè)施量占總量的38.5%。上海外環(huán)以內(nèi)社區(qū)公共設(shè)施形成連片的集聚，其中核心集聚主要在黃浦區(qū)和靜安區(qū)，次級(jí)集聚主要在徐匯區(qū)北部、長寧區(qū)東部、普陀區(qū)東部、虹口區(qū)南部、楊浦區(qū)南部和浦東新區(qū)西部（表2）。

（2）上海外環(huán)以外的郊區(qū)社區(qū)公共設(shè)施呈現(xiàn)分散布局的同時(shí)，也形成小規(guī)模的設(shè)施集聚核，主要分布在松江新城、青浦新城、嘉定新城、金山新城、南橋新城、城橋新城等郊區(qū)的新城中心，以及發(fā)展較好的安亭鎮(zhèn)、惠南鎮(zhèn)、川沙新鎮(zhèn)、江川路街道等。此外，郊區(qū)公共設(shè)施集聚核大都有軌道交通相連，并且靠近軌道交通站點(diǎn)。

（3）整體來看，上海郊區(qū)大型社區(qū)處于中心城區(qū)公共設(shè)施大集聚核的邊緣，以及郊區(qū)公共設(shè)施次級(jí)集聚核之間的洼地。相較中心城區(qū)社區(qū)，郊區(qū)大型社區(qū)公共設(shè)施建設(shè)明顯落后，設(shè)施可達(dá)性也相對(duì)較差。

圖5 上海公共設(shè)施密度衰減曲線示意圖

為了進(jìn)一步探索上海社區(qū)公共設(shè)施的分布特征，根據(jù)核密度估算圖，抽象出公共設(shè)施密度空間模式，呈現(xiàn)由中心城區(qū)向郊區(qū)密度非均勻衰減的倒“S”型曲線空間模式（圖5）。具體表現(xiàn)為內(nèi)環(huán)內(nèi)社區(qū)公共設(shè)施高度集聚，內(nèi)環(huán)到外環(huán)間形成緩慢下降曲線ab，而到外環(huán)以外密度又迅速下降，形成衰減曲線bc。值得關(guān)注的是，在郊區(qū)的部分新城中心和鎮(zhèn)區(qū)形成密度小高峰曲線cd，隨之又形成平緩下降曲線de。

3 郊區(qū)大型社區(qū)公共設(shè)施空間布局評(píng)析

3.1 單位面積設(shè)施量的比較

對(duì)6個(gè)研究社區(qū)的公共設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表3。位于中心區(qū)的長壽路社區(qū)單位面積設(shè)施量最高，達(dá)到每平方公里366處；其次是位于外圍區(qū)的大華社區(qū)，每平方公里155處；郊區(qū)社區(qū)的單位面積設(shè)施量遠(yuǎn)低于中心區(qū)。這與上海全市社區(qū)公共設(shè)施的密度衰減曲線呈現(xiàn)的態(tài)勢是一致的，表明中心城區(qū)社區(qū)公共設(shè)施配套數(shù)量較大，而郊區(qū)的江橋社區(qū)、顧村社區(qū)設(shè)施配建滯后。

3.2 公共設(shè)施布局的核密度分析

通過核密度估計(jì)法，進(jìn)一步分析公共設(shè)施在社區(qū)空間上是如何集聚、如何布局的（圖6）。

（1）在中心城的長壽路社區(qū)和大華社區(qū)，公共設(shè)施主要沿社區(qū)主要道路布局，此外也沿組團(tuán)內(nèi)小支路布局。而對(duì)于吳涇等郊區(qū)社區(qū)，公共設(shè)施布局在社區(qū)主要道路沿線，支路上設(shè)施布局很少。

圖6 研究社區(qū)公共設(shè)施密度分布圖

（2）中心城社區(qū)公共設(shè)施在形成1—2個(gè)核心集聚基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)沿路分散布局。而吳涇、桃浦等郊區(qū)社區(qū)，則形成了多個(gè)集聚中心、沿路相對(duì)集中的布局。

（3）郊區(qū)社區(qū)設(shè)施數(shù)量相對(duì)少，為滿足更多的居民需求，設(shè)施集聚中心往往沿主要道路交叉口布置，中心城社區(qū)則在道路沿線也會(huì)形成設(shè)施集聚中心。

3.3 公共設(shè)施布局與軌道站點(diǎn)的關(guān)系

2016年底，上海軌道交通運(yùn)營里程達(dá)617 km，規(guī)劃到2020年將形成超過800 km的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，郊區(qū)的軌道交通將作為建設(shè)重點(diǎn)。由此在軌道進(jìn)入郊區(qū)居住社區(qū)的情況下，軌道站點(diǎn)周邊的用地規(guī)劃問題，以及社區(qū)公共設(shè)施布局和站點(diǎn)的關(guān)系問題成為一個(gè)重要建設(shè)實(shí)踐需求。為了分析目前郊區(qū)社區(qū)公共設(shè)施布局和軌道站點(diǎn)的關(guān)系，并增強(qiáng)不同區(qū)域的可比性，本文選取7號(hào)線位于中心區(qū)的長壽路站、昌平路站、常熟路站和東安路站，位于外圍區(qū)的大華三路站和位于郊區(qū)的顧村公園站、劉行站、潘廣路站。13號(hào)線位于中心區(qū)的長壽路站，及位于郊區(qū)的金運(yùn)路站（圖7）。以地鐵站點(diǎn)為中心選取周邊以居住為主的社區(qū)，劃分0—50 m，50—100 m，100— 150 m，150—200 m，200—250 m，250—300 m共6個(gè)圈層。采用ArcGIS緩沖區(qū)分析，統(tǒng)計(jì)分析各圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施特征（圖8）。

無論是位于中心城區(qū)，還是位于郊區(qū)，軌道站點(diǎn)周邊0—50 m圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施量均低于6處。但兩個(gè)區(qū)域在50—100 m圈層的設(shè)施數(shù)量差距開始增大，中心城區(qū)7號(hào)線的長壽路站在該圈層的設(shè)施數(shù)量高達(dá)26處，而郊區(qū)的潘廣路站在該圈層的設(shè)施量僅為3處。在100—150 m、150—200 m圈層內(nèi)，中心城區(qū)設(shè)施數(shù)量快速增加，如7號(hào)線的長壽路站在該圈層的設(shè)施量達(dá)40多處，郊區(qū)設(shè)施數(shù)量沒有明顯變化，依舊低于6處。在200—250 m、250—300 m圈層內(nèi)，中心城區(qū)設(shè)施數(shù)量呈波動(dòng)上升趨勢。

總體來看，郊區(qū)軌道站點(diǎn)周邊各圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施分布較為均質(zhì)，且設(shè)施低于10處。而中心城區(qū)軌道站點(diǎn)各圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施數(shù)量變化顯著，呈波動(dòng)上升趨勢，且設(shè)施數(shù)量較多（圖9）。表明郊區(qū)社區(qū)公共設(shè)施布局與軌道站點(diǎn)聯(lián)系緊密度較小，而中心城區(qū)設(shè)施布局與軌道站點(diǎn)結(jié)合緊密。

4 郊區(qū)大型社區(qū)分類公共設(shè)施空間布局評(píng)析

圖7 研究軌道站點(diǎn)分布

圖8 軌道站點(diǎn)周邊各圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施分布

圖9 軌道站點(diǎn)不同服務(wù)范圍內(nèi)社區(qū)公共設(shè)施量曲線示意圖

由于設(shè)施服務(wù)屬性的差異，分析社區(qū)各類公共設(shè)施小類的空間布局特征，采用平均最鄰近距離法計(jì)算最鄰近指數(shù)，并根據(jù)所得的z值、p值確定研究社區(qū)不同類型公共設(shè)施的布局形態(tài)：集聚布局、既有集聚又有分散的隨機(jī)布局、均勻分散布局，如果設(shè)施為0或1處則不予計(jì)算（表4）。

計(jì)算結(jié)果表明，無論社區(qū)區(qū)位是位于郊區(qū)，還是中心區(qū)和外圍區(qū)，基本呈集聚布局形態(tài)的設(shè)施是餐飲、便利店、理發(fā)店、商場、自動(dòng)取款機(jī)；呈集聚和分散相結(jié)合布局形態(tài)的設(shè)施包括藥店、果品店、蔬菜市場、超級(jí)市場、銀行；中學(xué)、小學(xué)、幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生中心基本上呈現(xiàn)均勻分散布局形態(tài)。

隨著社區(qū)區(qū)位的不同，娛樂設(shè)施呈現(xiàn)不同的布局形態(tài)，在中心城社區(qū)，娛樂設(shè)施是集聚布局；而在郊區(qū)社區(qū)，娛樂設(shè)施是集聚和分散相結(jié)合，或分散布局。公園、影劇院、運(yùn)動(dòng)健身場館在中心城有布局，在郊區(qū)社區(qū)則沒有設(shè)施或僅有1處設(shè)施。在中心城外圍區(qū)和郊區(qū)的研究社區(qū)，都沒有醫(yī)院設(shè)施布局。

5 結(jié)論和討論

（1）社區(qū)公共設(shè)施的實(shí)際空間布局形態(tài)和理論布局模式的差異及演變

我國城市社區(qū)正在由封閉的住區(qū)走向開放的住區(qū)（圖10）。基于封閉住區(qū)模式，社區(qū)公共設(shè)施注重自我配套的完整性，在空間布局上按“居住區(qū)級(jí)中心”、“小區(qū)或組團(tuán)中心”分級(jí)進(jìn)行均勻布局，形成了內(nèi)向封閉的“幾菜一湯”式的社區(qū)公共設(shè)施布局的規(guī)劃理論模式。

但是，根據(jù)案例社區(qū)公共設(shè)施POI分布和核密度分析，實(shí)際的空間布局形態(tài)基本是沿著社區(qū)道路集聚的“廊道型”或“網(wǎng)絡(luò)型”開放式布局。中學(xué)、小學(xué)、幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生中心等由政府投資的公益性設(shè)施，一般按照服務(wù)半徑要求分散布局在組團(tuán)中心，而商業(yè)服務(wù)、金融、娛樂等商業(yè)性設(shè)施，則按照市場選址需要，沿著社區(qū)道路集中布局，形成“廊道型”或“網(wǎng)絡(luò)型”的設(shè)施布局形態(tài)。因此，在大型社區(qū)后續(xù)規(guī)劃中，建議基于社區(qū)公共設(shè)施空間選址布局由封閉到開放的內(nèi)在規(guī)律性，一方面強(qiáng)化設(shè)施沿社區(qū)生活性街道集聚布局，包括餐飲、便利店、理發(fā)店、商場、自動(dòng)取款機(jī)等，另一方面引導(dǎo)部分設(shè)施均衡分散布局，如中學(xué)、小學(xué)、幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生中心等。

（2）基于公共設(shè)施的自身服務(wù)屬性，不同類型設(shè)施的布局特征具有差異性

圖10 公共設(shè)施布局模式演變

圖11 各類設(shè)施空間分布特征示意圖

表4 研究社區(qū)各類公共設(shè)施布局形態(tài)

研究采用平均最鄰近距離法計(jì)算最鄰近指數(shù)，確定不同類型的公共設(shè)施具有不同的布局特征（圖11）。在社區(qū)公共設(shè)施“廊道型”或“網(wǎng)絡(luò)型”的布局形態(tài)下，各類設(shè)施由于自身服務(wù)屬性的差異，其選址布局具有各自特征，有的設(shè)施傾向于“集聚布局”，有的設(shè)施傾向于“集聚+分散布局”，有的設(shè)施傾向于“分散布局”。選擇集聚布局的設(shè)施包括餐飲、便利店、理發(fā)店、商場、自動(dòng)取款機(jī)；呈集聚和分散相結(jié)合布局的設(shè)施包括果品店、蔬菜市場、超級(jí)市場、銀行、藥店；呈現(xiàn)分散布局的設(shè)施包括中學(xué)、小學(xué)、幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生中心。

（3）郊區(qū)社區(qū)公共設(shè)施布局和軌道交通站點(diǎn)的關(guān)系

采用ArcGIS緩沖區(qū)分析，統(tǒng)計(jì)獲得郊區(qū)軌道站點(diǎn)周邊各圈層內(nèi)的社區(qū)公共設(shè)施分布均質(zhì)，且設(shè)施數(shù)量較少。而中心城區(qū)軌道站點(diǎn)在100—200 m圈層公共設(shè)施數(shù)量較多，且各圈層內(nèi)設(shè)施數(shù)量相比郊區(qū)都多。表明郊區(qū)社區(qū)公共設(shè)施布局和社區(qū)內(nèi)軌道站點(diǎn)的關(guān)系較弱，和社區(qū)道路的關(guān)系比較緊密，主要沿著社區(qū)道路形成“廊道型”或“網(wǎng)絡(luò)型”布局。

根據(jù)本研究已進(jìn)行的郊區(qū)大型社區(qū)居民出行調(diào)查分析，公共交通特別是軌道交通是郊區(qū)居民日?；顒?dòng)的主要出行方式之一，軌道站點(diǎn)能夠覆蓋一定的客流。因此要進(jìn)一步研究郊區(qū)居民一天的活動(dòng)內(nèi)容，特別是居民選擇軌道交通出行時(shí)，傾向于在軌道站點(diǎn)周邊順便進(jìn)行的活動(dòng)，從而在站點(diǎn)周邊用地規(guī)劃中進(jìn)行相應(yīng)的公共設(shè)施布局。這樣，既有利于推進(jìn)軌道交通進(jìn)入郊區(qū)社區(qū)所帶來的站點(diǎn)周邊的用地規(guī)劃和開發(fā)，又能引導(dǎo)郊區(qū)社區(qū)居民在日?；顒?dòng)中更多選擇軌道交通出行。

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ZHANG Ping, SONG Jixiang

圍繞推進(jìn)保障性住房建設(shè)，上海開始推進(jìn)量大面廣的大型社區(qū)規(guī)劃和建設(shè)。利用POI數(shù)據(jù)，借助ArcGIS空間分析方法，量化研究郊區(qū)大型社區(qū)實(shí)際形成的公共設(shè)施空間布局特征，并與中心城社區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，社區(qū)公共設(shè)施的實(shí)際空間布局形態(tài)基本是沿著社區(qū)道路集聚的“廊道型”或“網(wǎng)絡(luò)型”開放式布局，和社區(qū)內(nèi)軌道站點(diǎn)的關(guān)系較弱。同時(shí)在總體布局形態(tài)下，餐飲、便利店、理發(fā)店、商場等設(shè)施傾向于“集聚布局”，果品店、蔬菜市場、超級(jí)市場、銀行等設(shè)施傾向于“集聚+分散布局”，中學(xué)、小學(xué)、幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生中心等設(shè)施傾向于“分散布局”。對(duì)實(shí)際形成的社區(qū)公共設(shè)施空間布局進(jìn)行評(píng)析，為后續(xù)大型社區(qū)規(guī)劃提供了研究基礎(chǔ)。

Around the promotion of affordable housing construction, Shanghai began to promote a wide range of large-scale community planning and construction. This paper takes POI as base data and uses GIS spatial analysis method to study quantitatively on the spatial layout characteristics of public facilities in suburban large communities, and then compares with communities in central city. The results show that there are differences between the actual spatial layout and the theoretical layout of community public facilities, which are basically open layouts gathered along the community roads like 'corridor' or 'network', and the relationship with the railway stations in the community is weak. At the same time, in the overall layout, restaurants, convenience stores, barber shops, and shopping malls tend to gather together; fruit shops, vegetable markets, supermarkets, and banks tend to gather and scatter; middle schools, primary schools, kindergartens, and community health centers tend to decentralized. This paper evaluates the spatial layout of community public facilities in reality, providing a research foundation for the follow-up planning of large-scale communities.

郊區(qū) | 社區(qū)公共設(shè)施 | GIS | 空間布局

Suburbs | Neighborhood facilities | GIS | Spatial layout

1673-8985（2017）03-0090-06

TU981

A

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于活動(dòng)行為的郊區(qū)保障性社區(qū)公共服務(wù)設(shè)施空間布局模式研究——以上海為例”（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：51378358）。