1、 年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:基金项目:四川文化产业职业学院校级项目(编号:D )作者简介:张露(),女,硕士,助教,研究方向为区域地理空间发展.通讯作者:李勇(),男,教授,博士生导师,研究方向为沉积盆地与造山带.基基于于PP OO II数数据据的的成成都都市市“三三生生”空空间间功功能能识识别别与与空空间间自自相相关关分分析析张 露,李 勇,李成绕(四川文化产业职业学院,四川 成都 ;成都理工大学,四川 成都 ;成都师范学院 史地与旅游学院,四川 成都 )摘要:为有效
2、识别城市“三生”空间,促进城市国土空间的合理规划与科学利用.基于P O I数据,采用层次分析法、G I S空间分析法对成都市中心城区的生产生活生态空间进行了定量识别,并运用空间自相关方法探讨了其集聚规律.结果发现:成都市中心城区“三生”空间以生活空间为主,在空间分布格局上主要为生产空间和生态空间呈聚合分布,生活空间随机分布;“三生”空间具有明显的空间自相关性,其中生活空间集聚程度最高.证明了P O I数据在城市“三生”空间识别方面具有科学性和实用性,可为城市国土空间规划和合理利用提供有益参考.关键词:P O I;“三生”空间;空间自相关;成都市中图分类号:TU 文献标识码:A文章编号:()F
3、u n c t i o n a l I d e n t i f i c a t i o na n dS p a t i a lA u t o c o r r e l a t i o nA n a l y s i so fP r o d u c t i o nL i v i n g E c o l o g i c a l S p a c e i nC h e n g d uB a s e do nP O ID a t aZ h a n gL u,L iY o n g,L iC h e n g r a o(S i c h u a nV o c a t i o n a lC o l l e g eo
4、 fC u l t u r a l I n d u s t r y,C h e n g d u,S i c h u a n ,C h i n a;C h e n g d uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,C h e n g d u,S i c h u a n ,C h i n a;H i s t o r yC u l t u r e a n dT o u r i s mC o l l e g e,C h e n g d uN o r m a lU n i v e r s i t y,C h e n g d u,S i c h u a n ,C
5、 h i n a)A b s t r a c t:T h ee f f e c t i v e i d e n t i f i c a t i o n t h ep r o d u c t i o n,l i v i n g,a n de c o l o g i c a l s p a c eo f a c i t y i sb e n e f i c i a l f o rt h er a t i o n a l p l a n n i n ga n ds c i e n t i f i cu t i l i z a t i o no fu r b a n l a n ds p a c e
6、B a s e do nt h eP O Id a t a,t h ep r o d u c t i o n l i v i n g e c o l o g i c a l s p a c e i nt h ec e n t r a lu r b a na r e ao fC h e n g d uw a sq u a n t i t a t i v e l y i d e n t i f i e db yu s i n gt h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sa n dG I Ss p a t i a la n a l y s i
7、 sm e t h o d,a n dt h es p a t i a la u t o c o r r e l a t i o nm e t h o dw a su s e dt oe x p l o r e i t sa g g l o m e r a t i o n l a w T h es t u d y f o u n dt h a t t h ep r o d u c t i o n l i v i n g e c o l o g i c a l s p a c ei nt h ec e n t r a lu r b a na r e ao fC h e n g d u i sd
8、o m i n a t e db y l i v i n gs p a c e I nt h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o np a t t e r n,t h ep r o d u c t i o ns p a c ea n de c o l o g i c a l s p a c e a r em a i n l ya g g r e g a t e d,a n d t h e l i v i n gs p a c e i s r a n d o m l yd i s t r i b u t e d T h e“p r o d u c t i
9、o n l i v i n ge c o l o g i c a l s p a c e”h a so b v i o u ss p a t i a la u t o c o r r e l a t i o n,a m o n gw h i c ht h el i v i n gs p a c eh a s t h eh i g h e s td e g r e eo f a g g l o m e r a t i o n T h er e s u l t ss h o wt h a tP O Id a t a i ss c i e n t i f i ca n dp r a c t i c
10、a li nt h e i d e n t i f i c a t i o no f u r b a n p r o d u c t i o n l i v i n g e c o l o g i c a l s p a c e,w h i c hc a np r o v i d e au s e f u l r e f e r e n c ef o ru r b a nl a n ds p a c ep l a n n i n ga n dr a t i o n a lu t i l i z a t i o n K e yw o r d s:P O I;p r o d u c t i o n
11、 l i f e e c o l o g i c a l s p a c e;s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n;C h e n g d uC i t y张露,等:基于P O I数据的成都市“三生”空间功能识别与空间自相关分析地理与规划 引言随着我国城镇化和工业化进程的加快,国土空间格局发生了急剧变化,引起了相关部门和社会各界的广泛关注,并成为众多学者研究的热点 .为了科学进行国土空间规划,党的“十八大”提出了构建“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的“生产生活生态”空间(以下简称“三生”空间),为实现区域协调发展和科学开
12、展国土空间规划指明了重要方向.因此,研究城市的空间形态,不仅有助于空间优化的战略性提升,而且有助于完善城市规划,促进城市空间向“集约高效、宜居宜业、环境优美”的方向发展.关于“三生”空间识别的研究内容已十分丰富,但主要集中于采用归并分类的方法利用土地利用类型对“三生”空间功能进行合并和分类,得到生产空间、生活空间和生态空间 .然而此类方法具有较强的空间尺度依赖性,并且没有适当考虑“三生”空间的空间异质性和功能复杂性.兴趣点(P O I)数据具有数据样本量大、覆盖广、更新频率快、获取和处理成本低等独特优势,并且包含大量生产、生活、生态空间信息,为准确识别城市“三生”空间提供了可能 .如韩株桃等
13、基于P O I数据及四叉树思想对西安市中心城区“三生”空间定量识别,识别结果正确率 以上.王庆等 基于P O I数据,通过构建“影响力空间面积”权重模型定量识别了乌鲁木齐市“三生”空间.赵宏波等 采用随机森林模型识别了郑州市“三生”空间,并分析了其时空演变.曹根榕等 利用P O I数据并采用网格分析法、样方比例法、层次分析法、G I S空间分析法进行了“三生”空间识别和分析.总体来看,近年来利用P O I数据进行城市“三生”空间识别研究,已成为国土空间规划的新方法 ,但是该方法存在对P O I数据属性挖掘不够详尽的不足,且注重识别方法的应用而缺少对识别出的各类空间分布特征、模式的深入分析.本文
14、以成都市中心城区为例,通过构建基于P O I数据的城市“三生”空间分类系统,采用层次分析法、A r c G I S空间叠加法准确识别“三生”空间,并利用空间自相关对“三生”空间进行异质性分析与探讨,从而为国土空间规划提供有益参考.研究区概况与数据源 研究区概况选取成都市五大主城区作为研究范围,包括锦江区、武侯区、青羊区、金牛区、成华区.五大主城区是成都市传统老城区,人口密度大,商业活动繁荣,是成都市乃至四川省的人口与经济中心.综合考虑研究区范围大小,本文以 m m的网格作为研究单元识别“三生”空间,共获得 个研究单元.数据源于数据预处理本文采用网络爬虫技术的方法,编写p y t h o n语言
15、,从高德地图爬取成都市主城区P O I数据.P O I数据的属性包括P O I名称、类型、类型代码、联系方式、经度、纬度、地址等字段.经过去重、筛选等处理,共挑选出 条有效P O I数据.研究方法“三生”空间P O I数据分类体系构建参照 城市土地分类与规划建设用地标准(G B )和 国民经济产业分类(G B/T ),借鉴F u等的研究成果,遵循P O I数据 的一致性和 通用性原则,构建了成都市主城区“三生”空间P O I数据分类体系(表).表“三生”空间P O I数据分类体系空间类型大类中类AH P权重影响度综合权重生 产 空 间生产性服务业空间公司企业 金融机构 工业空间汽车相关 交通空
16、间交通设施服务 生 活 空 间生活性服务业空间餐饮服务 购物服务 生活服务 科教文化服务 医疗保健服务 运动健身服务 休闲娱乐服务 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期续表空间类型大类中类AH P权重影响度综合权重酒店住宿服务 居住空间商务住宅服务 生态空间绿地空间公共绿地 风景名胜 综合权重计算鉴于P O I数据是不具有面积等属性的点元素,需要计算P O I数据与“三生”空间的相关程度(即相关值),计算地理实体所在区域对“三生”空间的影响程度(即影响值).采用层次分析法确定分
17、类系统元素层中各元素的权重值作为相关值();由于地理实体的大小不同,每个要素所代表的“三生”功能的数量也不同.为此,根据公众对地理实体面积的认知和赵卫锋等 的测量模型,本文将值分配给每个元素作为影响值(),分配区间为,.最后,为了更准确地识别“三生”空间,将相关值()和影响值()相乘,计算出各要素的综合权重(W)(表),即W.“三生”空间的测度使用A r c G I S将武汉中心城区的P O I数据与研究区的格网进行空间连接,并统计落入格网单元中每个元素的兴趣点数量.此外,使用以下公式计算识别单元中生产功能、生活功能、生态功能的数量:FiNiWi,i,n()式()中,Fi为识别单元中第i类元素
18、的功能个数,Ni为识别单元中第i类元素的P O I数据个数,Wi为第i类元素的综合权重.将识别单元中各类要素的功能个数相加,得到识别单元中生态功能、生产功能和生活功能的总数.公式如下:SniNiWi,i,n()式()中,S是识别单元中目标层的所有元素的函数之和,Ni和Wi如式()给出.“三生”空间的识别将上述计算得到的生态功能、生产功能、生活功能的结果进行空间叠加,利用空间分析法和样方比法对“三生”空间进行识别,以及相交空间(即混合空间).样方比法的公式如下:RjSjnjSj,j,()式()中,Rj为单元格网格中第j类功能元素的比例值,Sj为单元格网格中第j类功能元素的个数.当Rj大于 时,认
19、为j型函数为主导函数,单元格网格为单函数空间;当Rj小于 时,单元格网格被认为是混合功能区,单元格网格空间被认为是混合空间.空间自相关M o r a n sI可 用 于 检 验 空 间 自 相 关 是 否 存在 ,本文选择M o r a n s I进行空间自相关检验,公式如下:M o r a n s I nninjWi j(xix)(xjx)(ninjWi j)ni(xix),(ij)()式()中,xi,yj分别为研究区域内研究单元i和j的点密度;n是研究领域的研究单位数量;Wi j为空间权重;x为平均密度.结果与分析“三生”空间识别结果分析基于P O I数据根据表对成都市主城区“三生”空间进
20、行识别,结果如图所示.通过对每一种空间单元网格数和面积进行统计可知,成都市主城区生产空间识别单元 个,面积 k m,生活空间识别单元 个,面积 k m,生态空间识别单元 个,面积 k m,混合空间识别单元 个,面积 k m.由此可见,成都市主城区以生活空间为主,生产空间次之.表成都市主城区“三生”空间识别结果空间类别网格数/个面积/k m最近邻指数生产空间 生活空间 生态空间 混合空间 N od a t a “三生”空间分布格局分析采用平均最近邻指数法分析“三生”空间,定量评价空间聚集度.结果表明,生产空间的平均最近邻指数为 ,生产空间呈现聚合分布;生活空间的最近邻指数为 ,生活空间随机分布;
21、生态空间的最近邻指数为 ,生态空间呈聚集分布;混合空间的最近邻指数为 ,混合空间呈现聚合分布.张露,等:基于P O I数据的成都市“三生”空间功能识别与空间自相关分析地理与规划图“三生”空间识别结果(笔者自绘)将“三生”空间各自的识别结果转化为点,进行核密度分析,探索各自的空间分布格局.“三生”空间分布格局如图所示.生产空间 图(a)主要分布于五大城区周边外围,其中尤以青羊区分布较密集.生活空间 图(b)集中于五大城区连接地带,这是成都市传统老城区中心,人口和商业活动最为密集.生态空间 图(c)呈分散状零星分布在自然环境和风景名胜区附近.混合空间分布格局来看 图(d),混合空间分布较为集中,且
22、主要集中在五大城区连接地带,这些区域是成都市典型的老城区,这里有大量的商业、办公和生活区域,同时还包含服务设施和住宅用地,因此该地区拥有强大的功能混合.图“三生”空间核密度图(笔者自绘)“三生”空间分布特征自相关分析本文构建了一个 m m的网格单元,利用G e o d a软件探讨了成都市主城区“三生”空间自相关性(图),分析结果通过 显著性检验,M o r a n s I值分别为 、.结果表明:“三生”空间具有明显的空间自相关性,空间上 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期图“
23、三生”空间单变量自相关(笔者自绘)具有显著的集聚特征;特别是生活空间集聚程度最高.讨论与结论 讨论与以往的“三生”空间识别方法相比,P O I数据可以更深入到中心城区层面,以更简单、更准确的方式识别中心城区的“三生”空间.同时,还可以区分功能空间组合,分析“三生”空间格局演化规律及其在网格尺度上的相互关系,为完善空间优化理论、丰富调控策略奠定基础.虽然P O I数据可以有效地表示地理信息,但仍存在一些不足.鉴于P O I数据本质上是点要素,很难准确表达大面积的地理实体的区域信息,这会导致某些地理要素的空间分布表达不准确.此外,“三生”空间P O I分类体系尚未形成统一标准,有待完善.应与社会经
24、济数据、遥感数据结合进行深入研究,才能更科学地为国土空间规划做出更大的贡献.结论本文以成都市中心城区为研究对象,基于P O I数据,采用层次分析法、G I S空间分析法,对成都市中心城区的“三生”空间进行定量识别,并利用空间自相关方法探讨了“三生”空间的集聚规律.研究结论如下.()基于P O I数据的识别方法能较好地识别“三生”空间,成都市中心城区“三生”空间以生活空间为主,生产空间次之.()成都市中心城区“三生”空间分布格局主要为生产空间和生态空间呈聚合分布,生活空间随机分布.()成都市中心城区生产、生活和生态空间具有明显的空间自相关性,空间上具有显著的集聚特征;特别是生活空间集聚程度最高.
25、参考文献:周岚,施嘉泓,崔曙平,等新时代大国空间治理的构想 刍议中国新型城镇化区域协调发展路径J城市规划,():王少伯如何深刻理解“优化国土空间布局,推进区域协调发展和新型城镇化”J党课参考,(Z):王业强“十四五”时期新型城镇化的空间冲突与战略调整J中共南京市委党校学报,():常江,钱尤馨,顾思浩,等基于P O I数据的河岸带“三生功能”解译与空间格局分析 以煤炭资源型城市古交为例J安全与环境学报,():X i a o q i a n gT,C h u nF,A nH,e t a l D B S C ANs p a t i a l c l u s t e r i n ga n a l y s
26、 i so fu r b a n“P r o d u c t i o nl i v i n ge c o l o g i c a l”s p a c eb a s e do nP O I d a t a:Ac a s e s t u d yo f c e n t r a l u r b a nW u h a n,C h i n aJ I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a lR e s e a r c ha n dP u b l i cH e a l t h,()冀正欣,许月卿,黄安,等冀北山区“三生
27、”空间识别与演化特征分析 以张家口市为例J北京大学学报(自然科学版),():冀正欣,刘超,许月卿,等基于土地利用功能测度的“三生”空间识 别 与 优 化 调 控 J农 业 工 程 学 报,():李欣,方斌,殷如梦,等村域尺度“三生”功能与生活质量感知空间格局及其关联 以江苏省扬中市为例J地理科学,():C h u nF u,X i a o q i a n gT,A nH I d e n t i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fp r o d u c t i o nl i v i n ge c o l o g i c a
28、 l s p a c e i nac e n t r a l u r b a na r e ab a s e do nP O ID a t a:Ac a s es t u d yf o rw u h a n,C h i n aJS u s t a i n a b i l i t y,()万江琴,费腾基于街景图像的“三生空间”识别方法研究J地球信息科学学报,():李娜,吴凯萍基于P O I数据的城市功能区识别与分布特征研究J遥感技术与应用,():张家瑜,袁阳,周梦涵,等基于P O I的街道类型精细化识别和分布特征研究 以福州主城区为例J西安建筑科技大学学报(自然科学版),():(下转第 页)年月
29、绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期旅游竞争力评价研究J中国市场,():,潘辉基于熵权T O P S I S法的皖北六市旅游竞争力评价J旅游纵览,():史刘洁,沈冰洁延安红色文化旅游产业竞争力之提升 基于因子分析法的视角J北方经贸,():郭艳俊,杨林娟,柴洪,等基于因子分析法的河西走廊五市旅游竞争力分析J中国沙漠,():徐彩虹,方忠权湖北省城市旅游目的地竞争力研究J北方经贸,():李虎峰,赖启福,苏慧娟,等粤闽浙沿海城市群旅游竞争力评价研究 基于全局主成分分析法J河南科技大学学报(
30、社会科学版),():王佳莹,张辉“一带一路”沿线国家旅游竞争潜力评价与竞争力研究J青海社会科学,():,吴姗姗,吴晋峰,王云弟,等国家旅游竞争力与游客感知的关系研究 以旅华欧美游客为例J干旱区资源与环境,():倪向丽我国省际旅游产业竞争力因子聚类评估J统计与决策,():李博,秦欢,余建辉,等中国省域旅游资源竞争力评价及其格局演变J经济地理,():李国兵,田亚平珠三角区间旅游资源竞争力比较及其效度分析J经济地理,():孙黄平,张允翔,申鹏鹏,等基于熵权集对分析的新阶段城市群旅游竞争力研究 以长三角城市群为例J资源开发与市场,():王新越,朱文亮山东省乡村旅游竞争力评价与障碍因素分析J地理科学,(
31、):陈沛然,张落成广东省城市旅游竞争力评价与发展对策J中国科学院大学学报,():(上接第 页)宋戈,王越松嫩高平原土地利用格局变化时空分异J农业工程学报,():张芳芳陇东南地区土地利用变化及驱动力分析J山西师范大学学报(自然科学版),():李谢辉,王磊河南省土地利用/覆盖景观格局变化分析J水土保持研究,():刘纪远,张增祥,庄大方,等 世纪 年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析J地理研究,():贾科利,张俊华宁夏中部干旱带土地利用变化及驱动力分析J水土保持研究,():史培军,陈晋,潘耀忠深圳市土地利用变化机制分析J地理学报,():姜楠,贾宝全,宋宜昊基于L o g i s t i c回归模
32、型的北京市耕地变化驱动力分析J干旱区研究,():武鹏,郭伟玲 年离石区土地利用变化及驱动因素J安徽农业科学,():,镇江统计年鉴委员会镇江统计年鉴 M北京:中国统计出版社,徐新良,庞治国,于信芳,等土地利用/覆被变化时空信息分析方法及应用M北京:科学技术文献出版社,:葛欣怡,李宗怡苏州市土地利用变化及其驱动力研究J中国林业经济,():付小艳,陈婕,王占岐土地利用变化的驱动力分析J安徽农业科学,():,韩会然,杨成凤,宋金平北京市土地利用变化特征及驱动机制J经济地理,()史利江,王圣云,姚晓军,等 年上海市土地利用时空变化特征及驱动力分析J长江流域资源与环境,():(上接第 页)韩株桃,石杰锋,
33、吴金华,等基于P O I数据及四叉树思想的“三生空间”识别方法J地球信息科学学报,():王庆,王承武大数据视角下的城市“三生”空间识别及分布特征研究 以乌鲁木齐市中心城区为例J资源开发与市场,():赵宏波,魏甲晨,孙东琪,等基于随机森林模型的“生产生活生态”空间识别及时空演变分析 以郑州市为例J地理研究,():曹根榕,顾朝林,张乔扬基于P O I数据的中心城区“三生空间”识别及格局分析 以上海市中心城区为例J城市规划学刊,():张桂琴,李建华,赵倩倩,等基于灯光遥感和兴趣点数据的城乡结合部空间识别 以银川市为例J兰州大学学报(自然科学版),():刘子菲,郭鹏,孙艳玲,等基于P O I数据的珠海
34、市中心城区公共服务设施集聚特征分析J地域研究与开发,():H uC,L i uW,J i aY,e t a l C h a r a c t e r i z a t i o no f t e r r i t o r i a l s p a t i a l a g g l o m e r a t i o nb a s e do nP O Id a t a:Ac a s es t u d yo fN i n g b oC i t y,C h i n aJ S u s t a i n a b i l i t y,()薛冰,赵冰玉,肖骁,等基于P O I大数据的资源型城市功能区识别方法与实证 以辽宁省本
35、溪市为例J人文地理,():赵卫锋,李清泉,李必军利用城市P O I数据提取分层地标J遥感学报,():朱文彬,贾绍凤,吕爱锋,等柴达木盆地植被覆盖度的分析与模拟 空间自相关方法的运用(英文)J J o u r n a lo fG e o g r a p h i c a lS c i e n c e s,():W a n gAJ,C h e nJ,L iDY,e t a l S p a t i a l v a r i a t i o n s o f c a r b o na n dn i t r o g e n i nc o a s t a lw e t l a n ds e d i m e n t so fQ u a n z h o uB a yi nC h i n aJH u a nJ i n gK e X u e,():