基于GIS的馬尾馬江片區公共廁所布局分析與優化

許章華，林 倩，鄭煒彬，范華城，王佳琪，陳少偉

（1．福州大學 環境與資源學院，福建 福州350116；2．福州大學 區域與城鄉規劃研究中心，福建 福州350116；3．福州大學至誠學院，福建 福州350002）

公共廁所是城市的重要公共服務設施之一，已成為城市形象、城市文明的“窗口”。諸多城市已意識到，公共廁所是一項民生工程，改變城市形象，應“先從方便做起”。近年來，福州市積極推進破舊公共廁所的改造，增加移動廁所的數量，甚至不乏“豪華公廁”的出現，公共廁所改變了過去僅有的生理代謝與衛生用途，增加了休息、觀賞、商業及文化功能［1－2］，滿足市民及旅游觀光者的多元化需求。即便如此，城市公共廁所的規劃與布局仍存在諸多需要改進之處［3－5］，不同功能區域的公共廁所布局數量、密度、位置的規劃與實施依據不足，缺乏足夠的理性分析 使得公共廁所的便民性體現不足 當前將公共廁所布局作為對象的研究成果尚少，與定量分析技術的結合并不緊密。GIS技術的發展為城市規劃提供了新的技術手段，使規劃成果更具理性，可實施性更強［6－9］。本文以福州馬尾馬江片區為例，基于GIS技術實現該區域公共廁所的布局分析與優化。

1 研究區概況

馬尾是中國近代海軍的搖籃、中國近代航空事業的發源地，也是著名的僑鄉，目前該區集國家級開發區、保稅區、臺商投資區、科技園區、顯示器產業園、出口加工區、生態工業園區、國家科技興貿出口創新基地等特殊經濟功能于一體，并成為福州東部新城戰略的核心區。馬江片區位于馬尾保稅區以西，地處閩江下游北岸，處閩江、烏龍江與馬江三江交匯地，是馬尾區的行政與商業文化中心，發展潛力巨大。馬江片區規劃用地面積8．55 k m2，人口規模為8．4萬人。做好公共服務配套設施規劃，是提升區域品質，實現宜業宜居的重要保障［10－11］。馬江片區位置如圖1所示。

圖1 馬江片區位置示意圖

2 數據收集與研究方法

2．1 數據收集

1）馬江片區規劃用地面積、人口規模數據及土地利用規劃圖，來源于《福州市馬尾新城三江口組團馬江片區控制性詳細規劃》；2）馬江片區道路圖，來自于百度地圖；3）馬江片區現狀公共廁所分布圖，來自于百度地圖；4）問卷調查，內容涉及馬尾居住、就業及公共服務設施等多個方面。

2．2 研究方法

2．2．1 地圖配準與矢量化

在Arc GIS 9．3平臺中，將收集的馬江片區土地利用規劃圖、道路圖及公共廁所分布圖予以配準，使各圖可實現準確疊加；建立點、線、面圖層（shapefile），利用矢量化技術分別繪制馬江片區現狀公共廁所分布點圖層 道路線圖層及土地利用面狀圖層 見圖2

圖2 馬江片區土地利用、道路、公共廁所矢量化圖

2．2．2 出行人群密度計算

出行人群是指一定范圍內處于出行狀態的當地居民或外地旅游者構成的群體，而單位面積上處于出行狀態的人數即為出行人群密度，一般用人／k m2表示［12］。由于當地居民對本住區附近公共廁所的需求有限，故僅考慮區域外的人群受該區域吸引而產生的密度。

商業、交通場站、旅游景點、教育等是吸引本區域外人群的主要因子。根據問卷調查，設定各因子吸引人數的計算原則為：1）商業因子以核心區為中心、500 m為半徑確定其吸引范圍，該范圍內吸引人數設為5 000人／k m2，其中電影院以核心區邊緣為起點，1 000 m為半徑確定其次級吸引范圍，該范圍內吸引人數設為2 500人／k m2；2）交通場站因子則主要考慮馬尾站與馬尾港，馬尾站以核心區為中心、500 m為半徑確定其吸引范圍，該范圍內吸引人數設為5 000人／k m2，馬尾港規模與人流量較大，故在該半徑范圍內馬尾港的吸引人數則為10 000人／k m2；3）旅游景點因子以中心區為核心、200 m為半徑確定其核心區吸引范圍，該范圍內吸引人數設為5 000人／k m2；若為公園，則以核心區邊緣為起點，1 000 m為半徑確定其次級吸引范圍，中法馬江海戰遺址公園、馬限山公園、羅星塔公園該范圍內吸引人數設為1 250人／k m2，船政文化景區、天馬山體育休閑公園設為2 500人／k m2，而福州馬尾海戰紀念館不考慮次級吸引范圍4教育因子主要考慮高校和中學的吸引能力，高校以中心區為核心，500 m為半徑確定其核心區吸引力的范圍，在此范圍內的出行人群密度為5 000人／k m2，中學在此范圍內的出行人群密度為2 500人／k m2，并以核心區邊緣為起點，1 000 m為半徑確定其次級吸引范圍，該范圍內吸引人數設為1 250人／k m2。由此，區域出行人群密度為：

式中：T為區域出行人群密度；Tc為商業因子吸引人群密度；Tv為交通場站因子吸引人群密度；Tt為旅游景點因子吸引人群密度；Te為教育因子吸引人群密度

2．2．3 區域繁華程度判定與公共廁所服務半徑的確定

不同區域的出行人群密度不同，依據出行人群密度的差異可判定區域的繁華程度，將區域劃分為繁華區域、較繁華區域、一般區域、清靜區域、特別清靜區域5個類別；處于不同繁華程度區域的公共廁所服務半徑不同，繁華程度越高，每個公共廁所的使用頻率越高，服務半徑越小，單位面積所需的廁所數量越多。區域繁華程度的判定標準與公共廁所的服務半徑見表1。

表1 區域繁華程度的判定標準與公共廁所的服務半徑

2．2．4 公共廁所空間布局優化算法

公共廁所優化布局需要綜合考慮數量與質量問題。若某些區域屬于公共廁所覆蓋的空白區域，則該區域公廁的增設應當成為需要首要解決的問題。算法如下：

式中：f為需增加公共廁所數量；r為公共廁所服務半徑；S為需增加公共廁所區域的面積。

3 結果與分析

3．1 馬江片區出行人群密度分析

調查發現，對區域出行人群影響最大的因子有17個，其中商業因子有6個，包括星月大廈、貿盛大廈、莊信大廈、西提城市廣場、金逸電影城和陽光鋼貿城；交通場站因子2個，分別是馬尾站和馬尾港；教育因子3個，分別是福州陽光國際學校、福建航運學校和福州大學陽光學院；旅游景點因子有6個，分別是中法馬江海戰遺址、馬限山公園、羅星塔公園、船政文化景區、福州馬尾海戰紀念館和天馬山體育休閑公園。根據各因子吸引人數的計算原則，統計得到影響因子吸引范圍及其相應的吸引人數，見表2。

據表2，綜合利用GIS緩沖區分析與疊置分析，得到不同區域的出行人群密度，并結合出行人群密度與區域繁華程度的對應關系，制作馬江片區繁華程度圖（見圖3）；其后，根據區域繁華程度與公共廁所服務半徑的對應關系，得到現狀公共廁所的服務區（見圖4）。

表2 影響因子吸引范圍及其吸引人數

續表2

圖3 馬江片區繁華程度圖

圖4 馬江片區現狀公共廁所服務區

3．2 馬江片區公共廁所空間布局的合理性分析

3．2．1 數量合理性分析

中華人民共和國建設部批準的CJJ14－2005《城市公共廁所設計標準》規定：城鎮公廁一般按常住人口1 500～2 000人設置1座。馬江片區規劃人口8．4萬人，據此測算，片區內應有42～56座完全開放的公廁。矢量化結果顯示，馬尾片區已建公共廁所共27座，明顯存在數量不足的問題。對現狀公共廁所的服務區進行統計，可知服務區僅覆蓋片區規劃范圍的38．8%，同樣暴露馬江片區現有公共廁所數量的不足，無法滿足人口增加、商業擴張、旅游及文化等產業發展對公共服務設施的配套需求。

3．2．2 質量合理性分析

除了數量上應當滿足城市發展的需求外，還應當注重公共廁所的空間分布位置。分析現狀公共廁所與繁華程度的疊加圖（見圖5），在繁華區域公共廁所的密度應較大，而在清靜區域，則并不需要過密的公共廁所分布。對相關專題圖進行解讀，不難發現，馬江片區現狀公共廁所主要集中在主要街道的繁華地段，共計15座，占已建公廁數量的55．6%，繁華街區公共廁所的質量合理性較高。但在公共廁所布局質量方面，還存在以下不足：①在繁華街區的某些路段，公共廁所的分布不滿足要求；②大面積較清靜的區域甚至是較繁華的街區存在大量公廁分布的空白區。馬江片區是福州市馬尾新城開發五大片區之一，在快速城鎮化背景下，作為重要公共基礎設施的公共廁所，顯然沒能跟上城市擴張的腳步與城市未來發展要求。

3．3 馬江片區公共廁所的優化布局

總體而言，馬江片區已建公共廁所存在數量、質量上的雙重不足，結合相關標準及馬尾片區的發展需求，對該片區公共廁所布局進行優化。對于服務區有重疊的公共廁所不作調整，主要對服務“空白區”進行公廁的優化布局。具體思路為：針對不同繁華程度的區域，依據式（1）計算需增加的公共廁所的數量；以土地利用類型為參考，確定增設公共廁所的位置。由此，共增設26座公共廁所，使該片區公共廁所的總數量達53座，數量上滿足《城市公共廁所設計標準》要求，公共廁所服務區覆蓋片區總面積的91．5%，較現狀增加了52．7%，亦提升公共廁所的空間布局質量，既滿足出行人群的需求，也未對資源造成不必要的浪費。片區公共廁所優化布局見圖6。

圖5 馬江片區現狀公共廁所與區域繁華程度的疊加圖

圖6 馬江片區公共廁所優化布局圖

4 結束語

新型城鎮化要求改變過去片面注重追求城市規劃擴大、空間擴張，改變為以提升城市的文化、公共服務等內涵為中心，真正使城鎮成為具有較高品質的適宜人居之所［13］。規劃工作的合理有效開展是推進新型城鎮化進程的重要基礎，而在信息化社會背景下，GIS技術又是科學規劃與理性發展的重要技術保障[14-15]。本文分析了馬尾馬江片區已建公共廁所的空間布局，認為該片區現有公共廁所數量與質量均無法滿足城市發展的需求；由此對片區公共廁所進行優化布局，廁所數量由現狀27座增加至53座，覆蓋片區規劃面積的91．5%，進一步明確了城市公共服務配套設施建設目標。

［1］ 吳名．淺談公廁的功能和文化內涵［J］．城市風：建設管理專刊，2001（8）：12－13．

［2］ 吳美聰．淺談市場經濟下的公廁建設與管理［J］．中國城市環境衛生，2001（5）：36－37．

［3］ 謝金寧，譚勇，劉怡妃．城市公共廁所布局合理性分析——以湘潭市雨湖區為例［J］．環境衛生工程，2011，19（6）：4－6．

［4］ 陳清．優化布局 促進公廁改造提升［J］．城市管理，2009（6）：38－39．

［5］ 劉安生，張煒，劉銘．公共廁所空間布局規劃與數字化應用初探——以常州市中心城區公共廁所空間布局規劃為例［J］．城市發展研究，2008（S1）：188－192．

［6］ 翟金慧，張和生．GIS在城市規劃中的應用［J］．測繪科學，2008，33（S3）：229－230．

［7］ 單寶艷，郭金金．基于GIS空間分析的城市避震疏散規劃研究［J］．測繪通報，2014（1）：86－89．

［8］ 尹昌應，石憶邵．規劃情景約束下的城市土地利用空間格局模擬［J］．地理與地理信息科學，2014，30（2）：66－71．

［9］ 翟健，金曉春．GIS輔助空間分析在宏觀尺度城市規劃中的實踐［J］．地理空間信息，2014，12（2）：83－86．

［10］王利光，吳曄，吳效軍．基于新用地分類標準的公共服務設施體系規劃探討——以浙江安吉為例［J］．現代城市研究，2014（1）：105－109．

［11］張琳，王敏，俞波睿，等．現代田園城市公共服務設施規劃創新［J］．城市規劃，2014（6）：83－86．

［12］馮君玲，劉養潔，王國梁，等．基于GIS的城市公共廁所空間布局的合理性分析［J］．地理空間信息，2013，11（4）：10－12．

［13］唐啟國．江蘇新型城鎮化面臨的主要問題及對策思考［J］．江南論壇，2014（6）：4－6．

［14］DANIELE L R．Accessibility to greenspaces：GIS based indicators for sustainable planning in a dense urban context［J］．Ecological Indicators，2014（42）：122－134．

［15］T HEODOR J S，RON J．A multiobjective GIS－based land use planning algorith m［J］．Co mputers，Environment and Urban Systems，2014（46）：25－34．