基于GIS技术的城市体育空间与中小学生体育活动特征的联动研究——以上海市静安区为例

杨 剑，郭正茂，季 浏，赵 丹，廖晓玲

基于GIS技术的城市体育空间与中小学生体育活动特征的联动研究
——以上海市静安区为例

杨 剑1，2，郭正茂1，2，季 浏1，2，赵 丹1，2，廖晓玲3

（1.华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室，上海200241；2.华东师范大学体育与健康学院，上海200241；3.上海市真如中学，上海200333）

以上海市静安区为例，采用ArcGIS等分析方法揭示城市体育空间与中小学生体育活动特征间的联动关系。研究发现：1）上海市静安区中小学生参加体育活动与体育空间等级相关，等级由高到低，锻炼随机性依次增加，总体遵循就近锻炼的原则，其出行距离具有明显的圈层结构特征；2）体育活动空间感知包括体育活动空间吸引力感知、空间舒适性感知和空间可达性感知3个维度，是影响中小学生参加体育活动的重要因素；3）上海市静安区体育空间整体上呈现“核心－边缘”布局特征，城市体育空间密度与居住空间结构整体耦合性较好，但基层体育空间建设不足，总体服务水平不高。

城市体育空间；体育活动特征；GIS技术；中小学生

1 提出问题

2016年8月，上海市政府颁布了《上海市总体规划（2016—2040）》，规划明确提出“构建15分钟生活圈”，到2040年，上海市将实现基本卫生、教育、医疗、养老等公共服务设施信息联动、各类社区公共服务设施与场地将更开放，服务效率更高，服务机制更完善［1］，这其中就包含城市体育空间的整体规划。体育空间的合理规划对中小学生体育活动热情的激发、健康生活方式的形成具有重要的载体作用，与此同时，也面临规划、选址与城市总体发展相协调一致的问题［2－3］。本研究基于城市发展视角，运用城市地理学、体育学等相关理论，揭示上海市静安区体育空间与中小学生体育活动特征间联动关系，为科学制定上海市“十三五”体育场地建设规划，构建覆盖健全的健身公共服务体系提供理论和实践依据。

2 研究设计

2.1 研究对象与方法

以上海市静安区体育空间与中小学生体育活动特征间的联动关系为研究对象。采用SPSS、ArGIS等分析方法探究中小学生体育活动的基本特征与影响因素，分析上海市静安区体育空间整体布局、服务水平、耦合性特征等，最终形成专题地图进行空间可视化表达。

2.2 研究工具

中小学生体育活动特征的测量选用赵丹等编制的《上海市中小学生体育活动时空特征问卷》，具有良好的信、效度［4－5］。问卷包括人口统计学因素、中小学生体育活动总体特征、体育活动空间感知3个部分。共发放问卷2 080份，回收1 894份，回收率91.1%；剔除无效问卷后，获得有效问卷1 738份，有效率91.8%。

2.3 数据来源

以全国第6次体育场地普查相关数据为基础［6］，就静安区各系统体育场地的基本标识、主要属性、使用状况等进行全面调查，建立完整的体育场地基础数据库。地图主要来源于数字测绘地形、上海分区地图、谷歌地图（上海）。

3 结果分析与讨论

3.1 中小学生体育活动特征

3.1.1 中小学生体育活动空间利用分布特征 中小学生周一至周五校外体育活动主要集中在营业性体育活动场所、社区活动中心、公园以及小区范围内，高中生在家里锻炼的人数比例明显高于小学生和初中生，而在小区和社区范围内活动的人数比例相差较小。中小学生周末体育活动场所分布与在校外体育活动场所分布相似，主要集中在小区、社区活动中心和营业性体育活动场所。早上8：00前，小学生活动场所主要集中在家里和小区内，初中生活动场所主要集中在小区及社区范围内，高中生活动场所主要集中在家里。上午8：00－11：00点以及下午13：00－21：00点，中小学生活动范围变大，去营业性体育活动场所的学生人数比例增多，去社区活动中心的人数比例仅次于营业性体育活动场所。研究表明，静安区中小学生选择体育活动场地具有一定的随机性，初中生随机性特征更加明显。随着经济的发展，商业用地比例增大，城市公共空间逐渐缩小，中小学生到营业性体育活动场所进行锻炼的人数比例逐渐增加，但表现出明显的近家倾向性。

3.1.2 中小学生体育活动空间圈层结构特征 对静安区中小学生课外体育活动的出行距离资料进行整理、分析发现，中小学生体育活动参与度随出行距离的增加而降低。在0～1.5 km范围内，中小学生活动人数下降较为缓慢，体育活动主要集中在自家小区；在1.5～3.5 km范围内；中小学生体育活动的距离快速下降，体育活动主要集中在小区或社区的范围内；3.5 km至最大活动出行距离之间仍有起伏。当居住区、居住小区内体育设施不能满足中小学生体育需求时，在交通、经济以及时间等因素能够获得满足的情况下，中小学生会适当选择距离较远的公园、体育场所及俱乐部等场所进行活动。上海市静安区中小学生体育活动空间呈现出明显的圈层结构特征，如图1所示：第Ⅰ圈层0.0＜D＜1.5 km，为强聚集地带，是中小学生进行体育活动的主要圈层，集中了40%～46%的体育活动；第Ⅱ圈层：1.5＜D＜3.5 km，为弱聚集地带，这一圈活动的人数随着距离的增大而骤降，集中了20%的体育活动；第Ⅲ圈层：3.5＜D＜4.5 km，为分散聚集地带，这一圈层，活动学生人数减缓速度变小，集中了8%～10%的体育活动；第Ⅳ圈层：405＜D＜10 km，为边缘聚集地带，此圈层活动的学生较少。

图1 中小学生体育活动空间圈层结构

研究表明：上海市静安区中小学生课外体育活动空间范围较大，按居住小区、居住区、乡镇街道、区县、城市级体育活动场所的顺序，遵循就近锻炼的原则，参加体育活动人数依次递减，这与蔡玉军研究上海城市居民体育活动特征相一致［7］。在此基础上国内学者提出“炼住距离”的概念，即锻炼场所到居住场所的距离，且炼住距离存在明显的近家集中和距离衰减特征［8－9］。研究还发现静安区中小学生参加体育活动的出行距离呈现出明显的圈层结构特征。柴彦威等研究发现老年人购物行为也存在空间圈层结构的特征，并采用出行距离、时间敏感性这两个指标对购物消费行为的空间特征进行描述［10－11］。研究得出圈层距离的划分与国内学者研究结果不一致，这可能与研究对象的选取有关，成年人、老年人、中小学生的体育活动虽然都具有圈层结构的特征，但各自圈层距离不同，总体来说D成年人＞D中小学生＞D老年人，这可能与群体活动能力、年龄等因素有关。

3.1.3 中小学生体育活动空间感知 如表1，经Levene同质检验，各空间感知因子的F值依次为0.739、0.226、0.146，均未达到显著水平。因此应将男女生在空间感知因子的方差分别视为相等。其中，空间吸引力感知性t值等于3.032，达到显著水平，表示男女生体育活动参与的空间吸引力感知有显著差异存在，其中女生的空间吸引力感知显著低于男生的。空间舒适性感知性t值等于0.470，未达到显著性水平，表示男女生体育活动参与的空间舒适性感知没有显著差异。空间可达性感知性t值等于2.134，达到显著水平，表示男女生体育活动参与的空间吸引力感知有显著差异存在，其中女生的空间可达性感知显著低于男生的。

表1 独立样本t检验结果

表2 多重比较结果

方差分析结果显示：空间吸引力感知、空间舒适性感知、空间可达性感知3组依变量的整体检验F值分别为75.380（P＝0.00＜0.05）、33.045（P＝0.00＜0.05）、24.518（P＝0.00＜0.05），均达到显著水平。表明不同学段的学生在空间吸引力感知、空间舒适性感知和空间可达性感知均有显著性差异存在。表2多重比较结果分析显示，在空间吸引力感知方面，小学生群体显著高于初中生群体，初中生群体显著高于高中生群体；在空间舒适性感知方面，小学生群体显著高于初中生群体，初中生群体显著高于高中生群体；在空间可达性感知方面，小学生群体显著高于初中生群体，初中生群体显著高于高中生群体。

随着社会经济的发展、人们教育观念的转变，中小学生体育活动的影响因素越来越复杂，包括时间、距离、服务质量等。空间感知是个体对空间、思想的重建与内在反映，是个体通过对空间结构、空间实体和空间关系的内心描绘和认识形成的空间构念［12］。研究发现，体育活动空间感知包括体育活动吸引力感知、空间舒适性感知和活动空间可达性感知3个维度，体育活动空间感知是影响中小学生参加体育活动的重要因素；男、女生参加体育活动时对空间吸引力感知存在显著性差异；不同学段的学生在空间吸引力感知、空间舒适性感知和空间可达性感知存在显著性差异。体育空间感知维度的确立也为进一步研究城市体育空间的必要性奠定坚实基础。

3.2 城市体育空间布局

3.2.1 城市体育空间整体布局特征 利用ArcGIS软件缓冲区分析功能，获得各体育活动空间辐射范围。区县级体育空间整体布局分散，而局部区域分布集中，如静安区东部体育活动空间分布呈现集中态势，且服务范围出现严重的交叉、重叠现象。乡镇街道级体育活动空间呈串珠状分布。居住区级体育活动空间建设情况较差，西北部大部分不在其辐射范围内，且大量的居住热点未被覆盖。除与居住热点并非完全一致外，其建设力度仍显不足。居住小区级体育活动空间作为最基本的城市体育空间形态，除少量居住小区内未布置体育空间外，总体建设情况良好（图2和图3）。

研究表明，上海市静安区体育空间整体上“核心—边缘”结构特征明显，体育活动空间密度分布和居住热点分布均出现由内向外逐渐降低的态势。体育活动空间分布具有区域差异性。叠加分析发现，江宁街道和曹家渡街道两个街道占静安区总面积的43%，占有静安区城市体育空间的50%，平均密度达到67.3个／km2，组成了上海市静安区城市体育活动空间中心区。这主要由于江宁街道和曹家渡街道作为城市中心区发展较早，体育活动空间配套建设较为健全。根据城市空间结构理论［13］，由于都市“摊大饼式”扩张模式的发展，远郊区体育活动空间的配套建设远不及中心区快速发展的步调。而中心区由于高密度人口压力，其商业及服务功能将逐渐增强，相反的，其居住功能不可避免地将逐步向远郊区迁移，随着城市进程化的发展，城市中心区体育活动空间总量将逐渐减少，远郊区城市体育空间将逐渐增多。相关研究者对美国一些城市的调查也佐证了这一观点，如Boulder、California等。高度发达的城市，居民偏向于选择靠近城市居住功能内容较好的远郊区作为居住地，倾向于往返城市中心区与住地之间［14］。因此，适当加大远郊区城市体育空间配套设施的构建，是削减城市中心区人口压力的重要举措，也是高度城市化进程的必经之路。

图2 上海市静安区居住区级体育空间整体布局

图3 上海市静安区居住小区级体育空间整体布局

3.2.2 各级体育空间服务负荷特征 利用ArcGIS软件邻近性分析功能，生成泰森多边形，获得各体育活动空间服务面积［15－16］。研究发现，区县级体育活动空间中，静安体育中心、静安区中小学生业余体校等区县级体育空间分布与居住热点较为一致，服务面积较大，整体负荷较大；而上海新纪元网球馆、静安体育馆、上海市棋牌管理中心等区县级体育活动空间位于静安区中心区，选址较集中，因此各自服务面积较小，整体负荷也相对较小。乡镇街道级体育空间呈现两边负荷重、中间负荷弱的趋势，位于区两边的上海市静安区南西社区体育健身俱乐部、上海市江宁社区体育健身俱乐部等负荷较大，而位于区中间的上海市静安区静安寺社区体育健身俱乐部、上海市江宁社区体育健身俱乐部、上海市石门二路社区体育健身俱乐部等负荷较小。居住区级体育空间中，武定坊居委会健身房、北京居委会健身房、淮安里居委会健身房、又一村居委会健身房、新福康里居委健身房、陕北居委健身房负荷较重，远远超过其他居住区级健身房；相反，江宁路街道宝安坊居委会健身房、蒋家巷居委会乒乓房、泰兴居委乒乓房、裕华居委乒乓房服务面积较小，负荷较小。因此，上海市静安区居住级体育空间呈现出中间服务负荷较大，四周服务负荷较小的趋势。居住小区级体育空间中，海防路100弄健身路径、新福康里居委健身路径、延中居委健身路径、中凯居委延中绿地健身步道、景华居委大胜健身路径、长寿路999弄健身路径等的服务负荷远远超过其他健身路径。而武定路600弄健身路径、西康路446号健身路径、华沁居委健身路径、华业居委健身步道、陕北居委健身步道、古柏居委鹅卵石健身步道等健身路径由于其体育空间面积均不超过15 m2，所以几乎没有承担负荷。因此，上海市静安区居住小区级体育空间服务负荷水平总体上呈现出中间小、四周大的特点（图4和图5）。

研究表明，上海市静安区基层体育空间建设不足，总体服务水平不高。从服务面积来看，居住区级体育活动空间整体服务水平高于乡镇街道级综合服务水平。《城市居住区规划设计规范（GB50180－93）》中对基层体育空间规模做出了明确的规定，但从实际情况来看，居住区级和居住小区级体育活动空间的建设仍有很大的欠缺，基层体育空间建设的缺欠导致了整个城区的总体服务水平不高。有学者也研究发现上海市中心城区公共体育空间总体服务水平不高，公共体育空间严重不足等问题［2］。在调查中发现，多数中小学生选择在小区绿地和空地进行体育活动。有研究指出，居住小区是未来城市体育发展的主要空间［17］。为保障城市居民日常健身活动的进行，西方国家对居住区和居住小区体育设施配置有明确规定，而我国在快速城市化进程中多次错失体育空间建设良机，城市体育空间不断“缩水”［18］。究其原因，在于不同利益主体对城市空间资源的激烈争夺，如房地产开发商严重压缩小区体育活动场地以攫取经济利益等。因此，在城市更新的过程中，政府部门应加强制度建设，相关部门积极发挥监察作用，在新建小区时落实体育活动空间建设标准，对于旧住宅小区则应进一步整治改造。

图4 居住区级体育空间服务负荷

图5 居住小区级体育空间服务负荷

3.2.3 城市体育空间与居住空间耦合特征 如图6，将居住空间与城市体育空间叠加后发现，上海市静安区街道居住密度依次为，曹家渡街道（23.65千户／km2），江宁街道（15.80千户／km2），石门二路街道（14.18千户／km2），南京西路街道（12.00千户／km2），静安寺街道（8.94千户／km2）。体育空间密度的万户指标依次为静安寺街道（82.76个／万户），江宁街道（79.77个／万户），南京西路街道（65.00个／万户），曹家渡街道（38.89个／万户），石门二路街道（35.97个／万户）。首先，居住人口较多的江宁路街道所对应的体育空间密度也高，而石门二路街道虽然居住小区多，但体育空间密度较低；其次南京西路街道居住小区分布虽不集中，但体育空间密度与周围居住小区局部耦合性较好。曹家渡街道与静安区街道相交处的密度比较高，但是居住小区少，体育空间密度较小的区域几乎没有居住小区分布。

图6 城市体育空间与居住空间耦合示意图

研究表明，上海市静安区城市体育空间密度与居住热点结构局部区域耦合性偏差，但整体耦合性较好。静安区各居住小区呈点状分布，街道聚集程度差异大。从居住热点与体育空间密度的对比情况来看，上海市静安区体育空间布局与居住空间结构的吻合度较高。静安区位于上海的市中心，地狭人稠，房屋覆盖率高，以致绿地稀少，从而形成明显的“热岛”效应，其体育空间结构的发展和演变是自然因素、历史因素、经济因素以及城市规划因素等综合作用的结果。但将城市体育空间规划列入城市总体规划，以人口密度、居住热点等形式相配套的城市体育空间规划建设，是缓和、解决现有问题的关键［2］。为此，“十三五”期间静安将打造15分钟体育生活圈，重点建设一批小型、灵活、多样的社区、楼宇运动设施。同时完成至少10处公共运动场，10条健身步道，80处健身苑点、健身墙、百姓健身室、楼宇健身室等公共体育设施健设。实现新增体育场地面积60 000 m2，区人均体育场地面积达到每人0.61m2。

4 结论

规划建设能够引导和激发中小学生体育活动的城市体育空间，是当前城市体育服务的重要内容，也是顺利完成全民健身计划的重要手段。研究结果表明：1）上海市静安区中小学生参加体育活动与体育空间等级相关，等级由高到低，锻炼随机性依次增加，总体遵循就近锻炼的原则，其出行距离具有明显的圈层结构特征；2）空间因素是制约中小学生参加体育活动的主要因素，包括体育活动空间吸引力感知、空间舒适性感知和空间可达性感知；3）上海市静安区体育空间整体上呈现“核心－边缘”布局特征，城市体育空间密度与居住空间结构整体耦合性较好，但基层体育空间建设总体服务水平不高。未来，城市体育空间规划建设总体应遵循公平和效率的原则，根据各级体育空间的可达性、各区域人口密度以及城市中长期发展目标构建城市体育空间发展的正确模式。

［1］新华网.市政府新闻发布会介绍最新公示《上海市城市总体规划（2016－2040）》草案主要内容［EB／OL］.［2016－08－22］. http：／／www.sh.xinhuanet.com／2016－08／22／c＿135624379. htm.

［2］蔡玉军，邵斌，魏磊，等.城市公共体育空间结构现状模式研究——以上海市中心城区为例［J］.体育科学，2012，32（7）：9－17.

［3］蔡玉军.城市公共体育空间结构研究［D］.上海：上海体育学院，2013.

［4］郭正茂.基于GIS技术的上海市静安区中学生体育活动空间特征与布局研究［D］.上海：华东师范大学，2016.

［5］廖晓玲.基于GIS的上海市静安区小学生体育活动空间分布研究［D］.上海：华东师范大学，2016.

［6］国家体育总局体育经济司.第六次全国体育场地普数据汇编［M］.国家体育总局，2015.

［7］蔡玉军，邵斌，朱昆，等.城市居民体育活动行为时空规律——以上海为例［J］.体育科研，2012，33（3）：62－66.

［8］王富百慧，王梅，张彦峰，等.中国家庭体育锻炼行为特点及代际互动关系研究［J］，体育科学，2016，36（11）：31－38.

［9］李骁天，邢晓燕.社会分层视角下中国城市社区居民体育锻炼行为分析——基于CGSS数据的实证研究［J］.北京体育大学学报，2014（9）：17－25.

［10］柴彦威，李昌霞.中国城市老年人日常购物行为的空间特征——以北京、深圳和上海为例［J］.地理学报，2005，60（3）：401－408.

［11］柴彦威，沈洁.基于活动分析法的人类空间行为研究［J］.地理科学，2008，28（5）：594－600.

［12］Glooedge R G，Stimson R J.Spatial behaviour：a geographic perspective［D］.Guilford Publications，1997.

［13］周春山，页昌东.中国城市空间结构研究评述［J］.地理科学进展，2013，32（7）：1030－1038.

［14］尹海伟.城市开敞空间：格局·可达性·宜人性［M］.南京：东南大学出版社，2008.

［15］王法辉，姜世国、滕骏华.基于GIS的数量方法与应用［M］.上海：商务印书馆，2009.

［16］周建刚.基于DEM的太深多边形计算［J］.广东水利水电，2014（5）：23－25.

［17］杨大轩，李薇.住宅小区：未来城市社区体育发展的主要空间［J］.福建体育科技，2009，28（2）：19－21.

［18］卢元镇.为社区拓展“体育空间”［J］.环球体育市场，2010（2）：16－17.

责任编辑：刘红霞

Coordinated M otion Between Urban Sports Space and Sports Activities Characteristics of Primary and M idd le School Students Based on Geographical Information System：A Case Study of Jing’an District of Shanghai

YANG Jian1，2，GUO Zhengmao1，2，JILiu1，2，ZHAO Dan1，2，LIAO Xiaoling3
（1.Key Laboratory of Adolescent Health Assessment and Exercise Intervention of M inistry of Education，East China Normal University，Shanghai200241，China；2.School of Physical Education and Health，East China Normal University，Shanghai200241，China；3.The M iddle School of Zhenru，Shanghai200333，China）

Taking the Jing’an district of Shanghai as a typical field，we use A rcGIS as analytical tool to reveal the coordinated motion between urban sports space and sports characteristics of primary and m iddle school students.The results show that：1.the principles of students’participating in sports are correlated w ith the levels of the sports space.As the level drops，the randomness gradually increased.There appears a principle of proxim ity and the layout of the sports space presents typical circle spatial characters；2.the space perception of sports activities is themain factor to affect students’sports participation.Space perception consists of attraction perception，the feeling of physical com fort of space and perception of spatial accessibility；3.The layout in Jing’an districts present score－edgemode in general.Grassroots level sports space is insufficient，the coupling betw een urban sports space density and residential spatial structure is high，but the service standard is not of a high level.

urban sports space；sports activities characteristics；GIS technologyp；rimary and m iddle school students

G804.8

A

1004－0560（2016）06－0104－06

2016-11-01；

2016-11-21

2015年度国家社科基金教育学项目：基于GIS技术的特大型城市体育空间结构与中小学生体育活动行为时空特征研究（BLA150061）。

杨 剑（1970—），男，教授，博士，主要研究方向为体育运动心理学。