基于多源數據的中小城市商業空間特征研究

楊大偉 李軍社

隨著時代的進步，城鄉規劃和研究都對理論和技術提出了新的要求。以統計數據和大數據集合而成的多源數據，具有來源的廣泛性、背景的多元性、格式的多種性和視角的多樣性等特點，適合當前對城市中微觀尺度空間特征的研究。以渭南市大荔縣這一典型的關中平原城市群的中小城市為研究對象展開分析，通過一系列的空間數據指標，揭示大荔縣老城區商業空間的布局特征關系，從規劃層面闡述了其城市規劃中需要面對的問題及解決的方法。通過本研究發現，多源數據的應用，有助于城市空間的識別，對于城市規劃和城市設計的研究和實踐具有良好的提升效果。

隨著21世紀WEB技術和GIS技術的不斷發展，數字化生活已經深入到城市中方方面面，以大數據為背景的多源數據（Multi-Source Data）的研究在城鄉規劃學科得以蓬勃的發展。多源數據具有來源的廣泛性、背景的多元性、格式的多種性和視角的多樣性等特點，涵蓋了不同時空和不同結構的數據模型，可以對不同來源、格式、特點和性質的要素數據和屬性數據進行物理和邏輯層面的集成，并針對時間、表達、特征進行全面而系統的考慮。

一、研究背景

城市的商業活動發展水平是衡量一個城市或地區發展水平的重要指標之一，是城市經濟健康繁榮發展的重要組成部分，其空間布局勢必影響著城市整體的空間結構。城市商業活動在為城市人口提供就業、增加城市居民收入、促進內需等方面對城市社會經濟的發展起著重要的作用。

多源數據特別是POI數據作為直觀的地理空間數據被越來越多的應用在城市地理研究中，在城市空間布局、城市等級結構、城市的各種設施布局研究等方面取得了多樣化的成果。 它既可以采用大數據的空間要素和屬性要素數據，也可以采用傳統統計數據的人口、零售額等數據這兩者的結合，對于城市商業空間的識別和分析具有重要的意義。

二、研究對象

（一） 研究區域

大荔縣南接渭河與潼關縣、華陰為鄰，西與渭南市臨渭區毗鄰，北與澄城、合陽縣接壤，東沿黃河與山西省永濟市隔河相望。老城區位于大荔縣城中心，西距西安市105km、渭南市52km。與G312相鄰，與S202相距663米，交通非常便利。老城區地處渭河斷陷盆地東部偏北拗陷區，屬渭河斷陷地塹構造。地質構造屬于渭河四級階地，海拔在350～380米，地貌形態是北高南低。總面積約1.5平方公里，地塊內現狀土地使用性質復雜且分散。大部分土地為居住用地，公共設施及服務類用地較少，商業用地明顯不足，缺少大型的商業及比較集中的商業用地。

（二）研究數據

1.統計數據

本數據通過現場調查獲取，主要包括：①城市政府的各職能部門提供的統計調查數據，包括統計部門提供的統計年鑒、公安機關提供的城市人口數據、土地管理部門提供的各類用地使用情況數據和交通部門提供的各類居民出行調查數據。②項目組通過現場調查所獲得的數據，包括反映城市發展問題、記錄城市特征的數據。

2.地形數據

本數據由當地人民政府城鄉規劃管理部分提供，城市區域的自然地理要素、地表人工設施等相關空間位置信息的數據。數據采用的地理坐標系為西安80坐標系，高程坐標系為1985國家高程基準坐標系。項目組可直接從地形數據中提取高程點進行高程、坡度和坡向的分析。

3.POI數據

本文采用2019年大荔縣商業、零售業POI數據作為數據源，數據以關鍵詞搜索方式由高德地圖獲取，零售業分類標準按照國家標準《零售業態分類》（GB/T18106—2004）進行劃分，其中有店鋪零售業態，共計12小類。通過邊界篩查， 在高德地圖中共采集數據3427條，有效數據3418條。

三、研究過程

（一） 研究過程

1.指標選取

依據層次分析法的指標體系原則，將指標共分為三層指標體系。A為目標層，B為準則層，C為指標層。依照商業空間的規律和吸引特點，準則層分為B1社會屬性、B2經濟屬性、B3地理屬性和B4景觀屬性。指標層為C1廣場影響范圍、C2中學影響范圍、C3小學影響范圍、C4醫院影響范圍、C5人口密度、C6零售業密度、C7坡度、C8高度、C9道路影響范圍。

2.權重確定

熵值法是一種客觀權重確定的方法，其最早由信息論的創始者香農從熱力學領域引入。這種方法依據指標判斷矩陣，以相互的熵值比例關系來確定權重的大小，整個方法分成四步完成。

公式1：將數據做歸一化處理，并計算第j個指標所占的比重。

公式2：計算第j個指標的熵值。

公式3：計算第j個指標的差異指數。

公式4：計算第j個指標的權重。

將研究數據帶入公式，得出準則層權重矩陣為W=[0.312，0.357，0.184，0.147]。這個權重矩陣可以看出，對總體影響最大的權重是經濟屬性，其次是社會屬性、地理屬性和景觀屬性，這和傳統經地理學的判斷是保持一致的。從指標層權重看，影響最大的是零售業密度，權重達到0.251，也說明零售業的現狀是決定其未來空間分布的重要因素。

3.模型建立

根據本研究對象及指標的特點，建立5種不同的模型類型，它們分別是點狀距離衰減模型、空間統計模型、核密度模型、自然斷裂點模型和線性距離衰減模型。其中，由于社會屬性的點狀性和不可移動性，因此其全部選擇點狀距離衰減模型;人口密度數據由統計數據得來，因此，其選擇空間統計模型作為研究工具;零售業密度數據得自POI數據，根據當前主流的研究成果，選擇核密度模型比較恰當;地理屬性較為簡單，可選擇自然斷裂點模型作為研究工具;道路的線性和連續性，決定其相對較好的模型為線性距離衰減模型。

4.研究結果

采用ArcGIS10.2軟件，將所有的空間柵格數據在ArcGIS平臺下進行加權疊加，則得出最終的研究成果。

（三）研究結論

1.現狀特點

（1）大荔縣城市商業空間特點與現狀商業POI核密度及人口分布高度吻合，空間自相關性分別達到0.89和0.72，說明其具有相關性。

（2）商業空間特點呈現出西高東低、南高北低的特點，主要圍繞著西大街、北大街、西環路等展開，商業的核心區位于同州廣場西側。東大街、南大街有部分的商業布局，而整個城區東北部和東南部城市商業氛圍不夠，幾乎無商業布局。

（3）大荔縣中心城區內無特別明顯的商業核心，呈現出相對低端散點式發展模式，沒有形成商業極核。

2.規劃注意

（1）重視東北角和東南部的商業開發問題，這是城市密集區內部的商業低值區，從長遠角度考慮，應帶動本區域發展。

（2）在主城區內形成商業基核，強化商業密度和開發模式，不建議大量的小規模的商業模式，應采取集中密度布局商業的方式，進行商業開發。

（3）主城區內應強調人口密度，人口密度與商業發展具有自相關性，因此，應在主城區內布局相應的具有一部分密度的人口，而不是以純商業為主，這樣，可以強化商業和人口的互動作用。

四、結語

隨著時代的進步，城鄉規劃和研究都對理論和技術提出了新的要求。以統計數據和大數據集合而成的多源數據，具有來源的廣泛性、背景的多元性、格式的多種性和視角的多樣性等特點，適合當前對城市中微觀尺度空間特征的研究。以渭南市大荔縣這一典型的關中平原城市群的中小城市為研究對象展開分析，通過一系列的空間數據指標，揭示大荔縣老城區商業空間的布局特征關系，從規劃層面闡述了其城市規劃中需要面對的問題及解決的方法。通過研究發現，多源數據的應用，有助于城市空間的識別，對于城市規劃和城市設計的研究和實踐具有良好的提升效果。

（作者單位：1.西安工業大學建筑工程學院;2.國機集團機械工業勘察設計研究院有限公司）

本研究受機械工業勘查設計院科研基金項目《基于POI數據的城市空間分異研究》資助。