基于GIS与POI数据的生活服务设施空间分布研究

摘 要：为满足新时代城市建设与规划要求，以哈尔滨市主城区为研究区，基于GIS技术对生活服务设施POI数据进行核密度、标准差椭圆、空间自相关等分析方法，探究哈尔滨市主城区生活服务设施的空间分布状况。结果表明，哈尔滨市主城区各类生活服务设施主要分布在南岗区、道里区、道外区及香坊区，呈现出内密外疏的分布形态；各类设施分布具有显著方向性，中心点地理位置接近；POI数据在南岗区、道里区、道外区、香坊区以及4区交界处呈现显著的空间自相关性。哈尔滨市主城区中心区域生活服务设施数量密集，配套充分，但周边区域建设仍有待完善。

关键词：POI数据；生活服务设施；空间分布；哈尔滨市主城区；GIS

中图分类号：TP984 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）31-0080-04

Abstract： In order to meet the requirements of urban construction and planning in the new era， taking the main urban area of Harbin City as the research area， based on GIS technology， analysis methods such as core density， standard deviation ellipse， and spatial autocorrelation were used to explore the spatial distribution of living service facilities in the Main City of Harbin City. The results show that： various living service facilities in the Main City of Harbin City are mainly distributed in Nangang District， Daoli District， Daowai District and Xiangfang District， showing a distribution pattern of dense inside and sparse outside; the distribution of various facilities has significant directivity， and the center points are geographically close; POI data shows significant spatial autocorrelation in Nangang District， Daoli District， Daowai District， Xiangfang District and the junction of the four districts. The number of living service facildVfPXpmW+vYVcLwIqxrOzA==ities in the central area of the Main City of Harbin City is dense and equipped， but the construction of surrounding areas still needs to be improved.

Keywords： POI data; living service facilities; spatial distribution; Main City of Harbin City; GIS

随着经济的飞速发展，服务业在其中的作用日渐凸显，生活服务业作为现代服务业的重要组成部分，其发展直接影响国民基础经济，因此需要重点关注生活服务设施空间布局的整体分析与优化。POI（Point of Internet）数据具备获取地物的种类、数量、地理坐标等信息的特点，已被广泛应用于城市规划、地理信息、时空分布等研究中。由于其具有数据量大、更新速度快、实时性强、分类明确和准确度高等特点，在研究设施空间布局中起重要作用[1]。如葛凯丽等[2]利用改进后的CRITIC等方法，分析得到杭州市的生活服务设施在主城区中心密集，并向周边不断缩减；张立群[3]根据交通设施POI数据研究合肥市交通设施的分布特征并进行对比研究，进而提出改进策略；汪章辉[4]利用中小学POI数据研究上海市教育资源的均衡性；赵哲等[5]利用GIS（Geographic Information Systems）工具与POI数据分析芝罘区文化设施分布状况与其他类别设施相关关系，并提出优化策略。刘莹等[6]利用3年POI数据分析了哈尔滨市体育中心的选址与规划。但目前POI数据在哈尔滨市的研究多集中于商业、交通、休闲设施[7-8]等方面，在生活服务业研究方面还不够充足。

哈尔滨市地处中国北方，冰雪经济给其带来新的产业转型发展的可能性，在承接2025年第九届“亚冬会”建设任务的背景下，更要抓住城市核心竞争力的建设，不断提高生活服务设施的配套建设。因此，本文以哈尔滨市主城区为研究对象，基于GIS技术与POI数据研究生活服务设施的空间分布特征，旨在对哈尔滨市生活服务设施的规划与发展提供一定参考。

1 研究区域概况与研究数据

1.1 研究区域概况

哈尔滨市是黑龙江省省会城市，位于东经125°42′—130°10′与北纬44°04′—46°40′范围内。截至2021年，哈尔滨市辖9个市辖区、7个县，代管2个县级市。

其中7个主城区自上而下分别是呼兰区、松北区、南岗区、道外区、道里区、香坊区和平房区[9]。由于哈尔滨市主城区人口密度较大，生活设施分布较密集，是哈尔滨市经济发展高速带，因此选取其作为研究区域。

1.2 研究数据

POI数据来源于高德地图及网络收集，按照哈尔滨市经纬度，借助计算机编程获取并修正得到哈尔滨市全部POI数据，选取其中6个大类和若干个子类主要进行研究，总计164 620个有效数据，其中115 126个数据位于主城区研究范围，占比约70%，由于主城区人口密度高，占地面积并不高，但POI数据密集分布，研究此区域能更好地满足人们生活服务的需求，因此主要选取主城区数据进行研究，具体结果见表1。

2 研究方法

2.1 核密度分析法

在核密度估计中，每个数据点都被视为一个独立的点，没有考虑点与点的相关性，在处理大规模数据集和复杂分布非常有效，可用于表现数据的空间集聚性，便于分析各设施的空间布局，具体计算公式如下

式中：f（x）为x所在位置的核密度函数；h为搜索半径；d为研究数据维度数；K为距离的权重，n为在搜索范围内的数据总量；（x-xi）为POI数据样本点xi与x估计点间的距离[2]。

2.2 标准差椭圆分析法

标准差椭圆分析法可以体现各类生活设施在空间分布中的方向特征。椭圆的长轴、短轴方向分别表示设施分布的主要、次要趋势方向；长短轴的长度表示各自方向上的离散程度[10]。具体计算公示如下

2.3 空间自相关法

莫兰指数（Moran's I）基于地理学第一定律原理去分析空间设施的相关性，并可以分析全局与局部空间相关性[11]。因此通过全局Moran's I指数表示哈尔滨市主城区生活服务设施设施的空间关联性，通过热点分析识别其冷热点区。计算公式如下

式中：I为莫兰指数；n为数据数量；Wij为空间权重矩阵重中的设施；yi为数据在i位置上的值；为所有数据的平均值；S2为所有数据的方差；S0为所有数据的空间权重之和。研究使用GIS软件空间统计工具进行计算，空间自相关分析结果由I值、P值、Z值组成，I值取值范围为[-1，1]，当I值大于0，数据呈现正相关；当I值小于0，数据呈现负相关。当P值为0时，数据呈现显著性。Z值和I值的绝对值越大，代表数据的空间相关性越大。

3 研究结果

3.1 生活服务业数量分布

哈尔滨市主城区6类生活服务设施主要分布在南岗区、道里区、道外区、香坊区以及4区交界处，数据占比超80%，数据呈现高度密集，并逐步hvuxRurDjSKuQjAIkJSWZA==向外缩减。通过分析生活服务设施数量得知，购物消费设施数量最多，餐饮美食设施次之；而酒店住宿设施数量最少。从区域来看，南岗区和道里区的生活服务设施数量较多，设施分布较为集中；道外区和香坊区设施数量居中，分布相对比较均衡；呼兰区、松北区和平房区的生活服务设施分布相对较少，设施不够完善，具体统计结果见表2。从各区整体POI数量分布可以看出主城区中南岗区和道里区为居民主要活动区，各类生活服务设施配备数量多，种类齐全，为主要发展区域；而呼兰区、松北区和平房区作为后发展的区域，生活服务设施还较少，对于人民生活的便利度有所影响，未来可以加强这3区的生活服务配套设施，提升人们生活便利性。

3.2 生活服务业核密度分析

根据自然间断法将哈尔滨市主城区6类生活服务业设施核密度分析数据进行分级，可知餐饮美食设施核密度值大于476.94的主要在南岗区、道里区、道外区和香坊区；购物消费设施核密度值大于903.52的主要在道外区和南岗区；交通设施核密度值大于87.21的主要在南岗区和道里区；科教文化设施核密度值大于77.04的主要在南岗区、香坊区；医疗保健设施核密度值大于126.27的主要在南岗区、道里区和道外区；酒店住宿设施核密度值大于14.35的主要在南岗区和道里区。

总的来看，6类生活服务设施主要分布在南岗区、道里区、道外区和香坊区，呼兰区、松北区和平房区3区生活服务设施分布较分散，密度值均较低，数量偏少，体现出6类生活服务设施呈“内密外疏”的空间结构。具体来看，餐饮美食设施在南岗区、道里区、道外区和香坊区具有高密度分布，高密度分布区域最多，呈现多点中心向外扩散，设施基础良好；交通设施、科教文化、酒店住宿仅在南岗区和道里区具有高密度分布，分布较餐饮美食设施分布有所减少，未来还可以加强在其他区域的配备。此外南岗区同时具有6类生活服务设施高密度区，区域设施集中，配置为几区之最，而松北区、呼兰区、平房区具有较大的土地面积，但各类生活服务设施均呈现低密度，未来还要加大对此3区的生活服务设施建设。

3.3 生活服务设施方向分析

通过GIS软件方向分布工具对主城区6类生活服务设施进行空间分布的标准差椭圆分析，并计算得到方位分布的参数，结果见表3。根据其结果得知6类生活设施长轴（Y轴）与短轴（X轴）均有差距，表明其具有明显的方向分布；中心点位置接近，大多位于哈尔滨站附近，其中餐饮美食和科教文化的分布方向类似，均沿西北—东南方向；购物消费、酒店住宿、交通设施、医疗保健空间分布均呈东北—西南方向。在6类生活服务设施中，医疗保健设施分布长轴最长，交通设施短轴最长，购物消费设施长轴与短轴长度次之，这几类设施分布范围较广泛，科教文化与餐饮美食设施的长轴与短轴分别为6类中最短，分布范围较其他4类集中，具有更大的向心力。通过分析长短轴长度及旋转角结果，可知餐饮美食与科教文化设施分布具有相似性，二者具有很好的相关性；购物消费与医疗保健设施分布具有相似性，通过此分布可以看到6类生活服务设施中心位于南岗区与道里区、道外区交界处，仍是围绕原始发展中心布局，在后发展区表现欠缺，考虑城市区域面积与已开发的情况，未来还应该不断扩大生活服务设施的建设范围，不断带动周边区域经济发展。

3.4 生活服务业空间自相关分析

通过莫兰指数计算得到哈尔滨市主城区6类生活服务设施分布全局Moran's I值，其结果见表4。根据结果可得知6类生活服务设施P值均为0，且I值与Z值均大于0，表明各类生活服务设施空间分布呈显著的正相关关系。其中交通设施的I值0.697与Z值205.962为表中计算最大值，表明交通设施具有较强的空间自相关性，在空间分布中具有明显的分布特点。

为进一步探究各类生活服务设施的空间关联特征，利用GIS软件先创建研究范围内渔网，通过空间连接将各类生活服务设施要素进行连接，最后使用热点分析工具，得到分析结果，并利用自然间断法划分等级，按顺序得到热点分析结果。根据结果可知，哈尔滨市主城区生活服务设施热点区域主要分布于南岗区、道里区、道外区与香坊区的4区交界处，通过了显著性试验；其中餐饮美食、交通设施、医疗保健的聚集热点区较为相似，除了在4区交界处为热点区外，在呼兰区西南方向区域、松北区东南区域、平房区西北方向区域也出现了不同程度的热点区域，科教文化设施、购物消费设施、酒店住宿设施热点区域类似，较前3种热点区域范围有减少。各类生活服务设施在哈尔滨市主城区分布具有明显空间自相关性。

4 结束语

基于哈尔滨市主城区6类生活服务设施的POI数据，利用GIS软件的空间统计等工具，分析主城区6类生活服务设施空间分布特征，得到如下结论：①空间分布数量及核密度分析方面，各类生活服务设施在南岗区、道里区、道外区和香坊区分布数量较多，核密度值相对较高，分布较为密集，具有更好的发展基础；呼兰区、松北区和平房区生活服务设施数量相对不足，核密度值相对较低，设施分布较为分散，发展程度较前4区略微不足。②空间分布方向方面，各类生活服务设施方向分布特征明显，中心点地理位置接近，大多围绕哈尔滨站所在位置分布，6类生活服务设施空间分布大致呈现西北—东南、东北—西南方向；根据长短轴结果分析可知，医疗保健、交通设施、购物消费设施分布较其他3类分布广泛，酒店住宿、科教文化与餐饮美食设施分布更为集中。③空间自相关分析方面，各类生活服务设施空间分布具有显著的相关关系，并在南岗区、道里区、道外区与香坊区的四区交界处出现热点区域，各类生活服务设施在该区域产生聚集，且通过了显著性检验，表明6类生活服务设施在热点区域建设较为完善。

总体来说，哈尔滨市主城区目前主要发展区集中在南岗区、道里区、道外区、香坊区以及4区交界处，并向四周扩展，未来还要加大松北区、平房区、呼兰区的生活服务设施建设，不断扩大新发展区域的生活服务设施覆盖范围，不断优化各类生活服务设施的布局，探索建设生活服务设施的影响因素，满足人们日常生活需求，为未来城市建设提供一定参考。

参考文献：

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