基于POI 數據的城市功能區識別研究
——以呼和浩特市中心城區為例

張志沛

（ 1、內蒙古師范大學地理科學學院，內蒙古 呼和浩特010022 2、內蒙古自然資源學會，內蒙古 呼和浩特010010）

圖1 研究區示意圖

隨著經濟的快速發展，城鎮化水平不斷提高，也給帶來一些問題，如交通擁堵、城市規劃落后、環境污染、社區治理落后等[1]。城市作為人們的生產生活場所，在其發展過程中逐漸形成了各種功能區，準確識別城市街區功能及其空間結構，對于制定科學合理的規劃促進城市可持續發展具有重要意義[2]。城市功能區識別與研究大多采用實地調研數據、土地現狀數據和遙感影像等數據，這些傳統數據和方法在城市功能區識別耗時耗力不能完全滿足未來城市規劃的需求。近年來，許多學者通過獲取、整合、分析多源大數據進行城市計算，來解決城市出現的各種問題[3]。隨著計算機信息技術的發展，定位數據、POI 數據、人口熱力實時數據、實時交通態勢數據等為城市功能和城市空間結構的研究提供了新途徑[4]。POI 數據描述了地理實體的名稱、類別、地址、經緯度坐標等信息，具有數據量大、信息豐富等特點，可有效反映城市區域的功能特征[5]。

綜上，本文利用OSM路網數據對城市街區基本單元劃分，然后基于POI 數據采用核密度和頻數密度類型比例方法對呼和浩特市中心城區進行街區功能區識別，研究結果有助于展現城市街區功能分布，對呼和浩特市的未來發展有一定意義。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區域概況

2019 年末，呼和浩特市常住人口319.7 萬人，城鎮化率達71.63%。市轄區總面積2065.1 平方公里，建成區面積260.0 平方公里，是呼和浩特市的人口、經濟活動承載地和城鎮體系的核心地區，承擔著呼和浩特市行政辦公、醫療衛生、金融貿易、科研創新等重要功能。本文的研究區域為呼和浩特市中心城區，研究范圍西至西二環路，北至北二環路，東至科爾沁快速路，向至濱河北路（圖1）。

1.2 數據來源及處理

原始數據來源于2019 年高德地圖，各類數據達177782 條。按照高德地圖POI 分類體系，POI 數據大中小三個類別，其中大類包括交通設施、住宿服務、購物服務、醫療健康服務、政治機構和社會團體和科教文化服務等。種類包括停車場、旅館、超級市場等。小類包括公交站點、高等教育、圖書館、展覽廳等。因為原始POI 數據分類繁雜，各級小類中類之間存在歸屬不清的問題，因此需要對原始數據進行重新調整分類，將篩選后的POI數據重新分為8 大類，其中商業61574 個、居住3006 個、辦公6241 個、公共管理與公共服務2714 個、科教文化3641 個、醫療2698 個、交通設施4167 個、綠地廣場152 個。呼和浩特市道路數據采集于OSM（OpenStreetMap）網站，其中數據包含有鐵路、高速公路、快速路、主干道、次干道和小區到路等。由于路網存在斷頭路、重復和缺失的問題，從而對獲取的OSM路網進行拓撲處理，剔除重復道路和延長斷頭路等，并將最后結果與電子地圖進行對比。

2 研究方法

功能指數（頻數密度與類型比例模型），功能指數表示研究單元內每類功能所占的比重。借助Excel 進行計算，首先根據每一種POI 功能占整個基本研究單元數量比重，再基于功能占比求出這個基本研究單元的功能指數，從而對基本研究單元的功能性質進行劃分[6]。計算公式如下：

其中，i 表示第i 種功能類型，ni 表示街區內第i 種POI 數量，Ni 表示第i 種類型POI 總量，CRi 為種街區功能的功能指數。

3 結果與分析

3.1 城市街區劃分結果

經過處理過后的OSM路網數據，采用對城市有明顯切割的道路作為街區單元劃分的依據，以呼和浩特市中心城區快速路、主干路、次干路以及河道為邊界，在研究范圍內共劃分出320 個城市街區單元。通過與2019 年的遙感地圖對比觀察，街區劃分基本合理。

3.2 城市街區功能識別結果

圖2 呼和浩特市街區功能類型分布圖

以劃分好的城市街區為基本研究單元，將POI 數據與街區面數據進行空間連接，統計每個街區落入街區各類功能POI 的數量，計算出每一個街區的功能指數，根據計算結果對街區功能類型進行劃分識別，可得呼和浩特市街區單一功能用地、混合功能用地、未分類用地空間分布圖。根據前人研究經驗，設立功能指數為0.5 作為門檻來判斷街區單元的功能性質，當街區單元內某類POI 功能指數大于0.5 時，則此街區為單一功能街區，并將該類功能作為街區的功能，如居住街區。如果算得該城市街區各種功能指數都小于0.5 時，此時該街區為混合功能街區，以此街區中功能指數排名前二的功能來表示，如商業居住街區；若該街區單元中沒有設施分布，則劃分該街區為未分類街區。通過上述方法，識別了研究區內城市街區功能類型（圖2）；最后劃分了222 個混合功能街區，劃分了92 個單一功能街區，以及劃分了6 個未分類街區。

3.2.1 單一功能街區空間分布

居住功能的街區有11 個，其中包括商務住宅、宿舍、別墅等，大多位于研究區外圍二環路附近，城市中心有少量分布，主要有永泰城、青山水戀、富力華庭、金城百合、鄂爾多斯馨苑小區等街區。商業服務功能的街區有6 個，在空間上趨于集聚分布，主要集中在市中心，中心性明顯，主要有海亮廣場、開泰市場、美通農產品批發市場等街區。商業辦公的街區有15 個，大多分布在城市中心和東部，主要包括公司、銀行和商務寫字樓等，其空間分布有明顯的集聚，主要有內蒙古人民會堂、萬正尚都、蒙元騎士城等街區。公共管理與公共服務功能的街區有14 個，主要包括政府機構、美術館、展覽館等，大多分布于東部和北部兩個區域，主要有呼和浩特市人民政府、新城區政府、內蒙古自治區人民政府、內蒙古美術館等街區。醫療服務功能的街區有8個，包括醫院、診所、藥店服務設施，空間分布較為均勻，無明顯集聚，主要有內蒙古自治區人民醫院、呼和浩特市第一醫院等街區。科教文化功能的街區較少有6 個，分布較為分散，主要有東河御府、內蒙古工業大學等街區。交通設施功能的街區為13個，較為明顯地體現出了呼和浩特站、呼和浩特東站、通達長途汽車南站等交通設施所在地，主要有呼和浩特東站、呼和浩特站等街區。綠地廣場功能的街區數量最多，為19 個，空間上分布廣泛，與其他功能混合較少，多為城市公園綠地、風景名勝，主要有錫林公園、新華公園、大召無量寺等街區。總體來說，單一功能街區分布在城市的外圍，距離城市中心較遠。

圖3 呼和浩特市街區功能分布圖

3.2.2 混合功能街區空間分布

呼和浩特市中心城區經濟發達，人口集聚，城市功能多樣，混合程度高，城市街區功能多以混合功能為主。混合功能街區主要集中分布在中心城區的中心和東部，這些地區交通便利，基礎設施較為完備，功能多樣化程度高，混合功能街區占比較高（圖3）。其中包含居住功能的混合功能街區數量最多，為90個其中主要包括了居住商業、居住醫療居住科教等混合功能街區，主要分布在城市中心的外圍和二環路附近。包含商業服務功能的混合功能街區有45 個，以商業醫療和商業科教為主，主要分布在新華大街和學校附近。包含商務辦公功能的混合功能街區為31 個，包括辦公公共、辦公醫療等，主要分布在城市的中心和東部。總的來說，居住功能與商業服務功能之間多混合分布，綠地廣場功能則較為獨立存在，科教文化功能和醫療服務功能與大多數混合功能并存，單獨的交通功能不多，研究區內混合功能街區總體布局較為合理。綜上，混合功能街區在城市中心集聚，分布在新華大街地鐵一號線上，以及地鐵二號線上。其中典型的混合功能街區代表有民族商場街區、海亮街區和維多利摩爾長街區等。

4 結論

以呼和浩特市中心城區為例，建立POI 數據地理空間數據庫，運用核密度分析法、構建功能指數（頻數密度和類型比例模型），對呼和浩特市中心城區街區功能識別評價。研究結果表明：（1）城市街區功能分布呈近似環形空間分布。一環內的海亮廣場是城市的中心，海亮廣場附近以混合功能街區為主，二環附近則開始出現單一功能街區為主的環帶。（2）城市街區功能聚集形成多個活力極。如東部的萬達廣場和摩爾城南部的七彩城等形成城市活力中心。（3）從城市中心至外圍，城市街區功能復雜程度降低，集聚性減弱。從總體POI 核密度分析和各類功能POI 核密度分析來看，由內而外城市街區功能集聚性減弱，多樣性減少。

總體而言，根據POI 數據識別城市街區功能性質及空間布局，可以比較真實的反映出城市街區功能的真實狀態，對未來呼和浩特市城市規劃調整具有參考意義。由于POI 數據有其局限性，不具有時間變化、使用情況、人員特征屬性，并不能體現城市街區功能在時間上的變化和更為細化的研究。今后應加強多源大數據和人的空間感知相結合，提高識別技術手段，對城市街區功能進行更為深入而全面的研究。