西安市郵政公共服務設施空間布局分析

李鵬飛，彪蔚然，毋建宏

(1.西安郵電大學 經濟與管理學院, 陜西 西安 710061； 2.西安郵電大學 現代郵政學院, 陜西 西安 710061)

隨著電子商務、快遞業的蓬勃發展，郵政公共服務業務范圍更加廣泛，用郵量急劇增長，各類郵政服務點不斷增加，但設施布局不合理已成為當下郵政公共服務發展模式的主要問題[1]。科學合理的設施空間布局是保證郵政公共服務正常開展的基本條件，對于保障公民享有公共服務的公平性，提升公共服務水平具有重要現實意義[2]。

研究者們對公共服務設施空間布局方面的研究大致分為以下4個階段：1)Teitz于1968年提出了公共設施區位理論[3]，開啟了公共服務設施理論體系的研究，包括將城市區位理論與地理學相結合的中心地理論、工業地域空間位置選擇的工業區位論，以及關于農業經營方式區位布局的農業區位論等，此時的參數目標均局限于利潤最大化；2)定量與定性相結合的時代，綜合運用標準化假設和統計學算法研究公共服務設施布局問題[4]；3)公共服務設施布局將設施可達性、供需關系和布局均等化等納入考量，使得布局理念更加全面[5]；4)開始針對公共服務設施的空間配置問題展開研究，考慮從設施選址、布局標準和水平評價等方面，對不同地域環境下的公共服務設施進行實證研究與探討[6-7]。但是，郵政領域學術成果較少，研究視角多集中于設施布局對策、機制和評價等理論性研究[8]，空間分布研究仍然不多，實證量化研究單薄。在研究方法方面，傳統空間分析方法在空間的分割中會造成重疊、空白，ArcGIS分析法優勢在于創建視覺上可直接進行量化分析的地圖，并可通過數據分析功能提取額外信息，常集中于地理學、測量學和生態學等領域的研究[9-10]，公共服務設施布局領域應用相對較少，郵政方面更是如此。

針對以上文獻存在的問題，基于ArcGIS在空間布局分析中的優勢，采用Voronoi圖法、核密度分析法以及方向分布分析法，探究西安市郵政公共服務設施空間布局特征及優化措施對策，以期為西安市郵政公共服務的空間布局和優化發展提供依據，為POI數據在城市規劃中的應用做進一步的探索。

1 研究區域概況

西安市作為特大城市、國務院批復確定的關中平原地區核心城市，在實施國家中心城市戰略規劃進程中，仍陷入人口數量激增、人均GDP偏低、公共服務資源稀缺且發展不平衡等困境。西安市郵政公共服務體系具有社會保障功能，是西北地區統籌城鄉規劃，加強社會治理能力現代化建設的重要手段，是彰顯城市核心競爭力的重要承載體。

西安市地處渭河流域中部關中盆地，東經107.40°～109.49°，北緯33.42°～34.45°。東臨零河灞源，西靠太白臺塬，南至秦嶺北脊，北抵渭河水源，是陜西省地理中心的重要門戶[11]。境內東西長約204 km，南北寬約116 km，行政區域總面積10 096.81 km2(西安統計年鑒2020)，常駐人口1 020.35萬人，生產總值為10 020.39億元，人口和生產總值增速超全國3%，巨大的人口和經濟體量為西安市社會公共服務體制建設，特別是為郵政公共服務領域提供了充足的人力和物質保障。

西安市下轄未央區、雁塔區、碑林區、新城區、蓮湖區、長安區、鄠邑區、灞橋區、閻良區、高陵區和臨潼區等11個區以及藍田縣和周至縣等2個縣。中國將郵政公共服務使命賦予郵政企業[12]，經過近10年的快速成長，郵政公共服務設施至今已覆蓋全市各區縣，形成以郵政網點為根本，結合運輸網和信息網搭建郵政公共服務網絡，有力推動了郵政公共服務水平的提升，但是運轉仍處于困境，較為突出的問題有基礎設施薄弱、布局規劃不合理和難以保障公民需求等[13]。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源及處理

分析西安市郵政公共服務設施空間布局特征，郵政公共服務營業場所名錄來源于西安市郵政管理局。截至2020年11月，共有304處郵政公共服務營業場所，通過百度地圖API獲取POI數據共302條，其中坐落于灞橋區的電廠南路郵政所和未央區的珠江路郵政所實地查無，存在拆除或搬遷的可能性。通過ArcGIS10.2軟件進行數字化處理，與“全國地理信息資源目錄服務系統”出臺的西安市行政區劃相匹配，繪制西安市郵政公共服務設施空間分布圖，如圖1所示。

圖1 西安市郵政公共服務設施空間分布

由圖1可以看出，郵政公共服務設施點在所有行政區域內均有布局，主要集中在主城區，其中新城區、碑林區和雁塔區分布比較密集，閻良區分布相對較少。

2.2 研究方法

基于POI數據，以ArcGIS為工具，綜合運用Voronoi圖法、核密度分析法和方向分布分析法，探討西安市郵政公共服務設施空間布局特征。

2.2.1 Voronoi圖法

對空間分布進行測度時，Voronoi圖法能精確反映事物在空間的分布狀態，確保測量點要素的空間分布與實際分布一致，以期得出相對準確的西安市郵政公共服務空間分布類型。

Voronoi圖的基本思想是將空間平面分成n個，任一區域尚且僅有一個核心點(即Voronoi圖的質心或發生元)，使得區域內的任意點到核心點的距離小于其到其他區域核心點，且相鄰種子點的垂直平分線構成Voronoi圖的邊。

Voronoi圖常采用方差估計計算變異系數值(Coefficient of Variation，CV)衡量其面積的變化程度，其計算公式為

(1)

其中：S表示Voronoi圖面積標準差；A表示Voronoi圖面積平均值。CV值優勢在于不僅能夠有效判斷事物在空間層面的相對變化程度，當其較高時，表示面積的變化程度較大，反之亦然；同時，具有顯著規律性的點集也會使得其較高。法國學者Duyckaerts和Godefroy將其劃分為以下3個區間范圍：當CV值低于33%時為均勻型布局模式；當CV值介于33%～64%之間時為隨機型布局模式；當CV值高于64%時為凝聚型布局模式[14]。

2.2.2 核密度估計法

核密度估計法(Kernel Density Estimation，KDE)是一種不需要附加假設條件，依托數據本身的空間分析法，屬于非參數估計法。即以任一移動的單元格為基礎，核算給定區域的點(線)元素的聚集情況[15]，其優勢在于可以運用核函數確定點元素在其相鄰區域中單位面積的密度值，xi處的核密度估計函數計算公式為

(2)

式中：h為搜索半徑；n為要素點個數；k是核函數；xi-xu表示估計點xi到已知點xu的距離，核密度分析中,f(xi)值越大，表示此區域郵政公共服務設施分布越密集。h是決定計算結果的重要參數，h值越大，空間上點密度的變化越平滑，但是一定程度上遮蓋了點密度的內在結構；h值越小，空間上點密度的變化凹凸不平，細節反映更明顯。在實際應用中h的取值不受約束，需要通過多次試驗，選取最適合的h值進行核密度分析，進一步剖析點密度曲面的光滑程度[16]。

2.2.3 方向分布分析法

方向分布分析法(Standard Deviational Ellipse，SDE)又稱標準差橢圓分析法，由美國南加州大學社會學教授Lefever于1926年提出，同時，對點的方向和分布進行分析，用于探究空間分布的中心趨勢、離散和發展趨向[17]。該方法以平均中心為起點(即中心點)，位于整個點集的中心位置，長短半軸分別表示點集的方向走勢和覆蓋范圍，其差值越大(即扁率越大)，點集的方向越鮮明；短半軸越短，點集的向心力越顯著，反之點集的離散程度越大。通過計算點集二維坐標的標準差，形成標準差橢圓，具體計算公式[18]為

(3)

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3 公共服務設施空間布局分析

3.1 基于Voronoi圖的空間分布測度

空間分布測度是衡量點要素空間布局特征的首要任務，是進一步確定西安市郵政公共服務設施空間布局模式的重要手段。以西安市郵政公共服務設施POI數據為基礎，運用ArcGIS10.2中ArcToolbox工具下的鄰域分析創建泰森多邊形，得到西安市郵政公共服務設施Voronoi圖，如圖2所示。圖中每個點要素(郵政公共服務設施營業網點)將目標區域分割成302個大小不一的不規則多邊形。

由圖2可以看出，每一個不規則多邊形區域內尚且僅有一個郵政公共服務設施點，且區域內的任意離散點到設施點的距離小于其到其他區域設施點。單個不規則多邊形所覆蓋范圍不一致，主城區輻射范圍較小，周至縣、藍田縣輻射范圍較大。結合圖2，以西安市各區縣為研究單元，統計西安市各行政區劃的平均面積、標準差以及郵政公共服務設施點的斑塊個數等數據，通過Voronoi圖的CV值公式，計算并明晰出全西安市13個行政區劃的變異系數值和布局模式，相關數據分別如表1和表2所示。

圖2 西安市郵政公共服務設施Voronoi圖

表1 西安市郵政公共服務設施Voronoi圖相關指數統計

表2 西安市各區域郵政公共服務設施Voronoi圖模式統計

由表1和表2可以看出，從區縣尺度上分析，碑林區、臨潼區、藍田縣的CV值低于33%，屬于均勻型布局模式；長安區、高陵區的CV值在33%和64%之間，屬于隨機型布局模式；雁塔區、未央區、閻良區、新城區、灞橋區、蓮湖區、鄠邑區、周至縣的CV值高于64%，屬于凝聚型布局模式，該區域城鎮化發展較完善，經濟發展水平較高，因此凝聚性程度較高。其中，蓮湖區、灞橋區和鄠邑區的CV值在64%附近，趨向于隨機型布局模式，稱作隨機-凝聚型布局模式。總而言之，西安市302處郵政公共服務設施點，對3種空間布局模式均有涉及，各行政區劃存在的自然資源環境差異、區域經濟差異以及公共服務投入力度差異是引起西安市郵政公共服務設施空間布局模式多元化的主要原因。

在ArcGIS 10.2中，以生成的Voronoi圖的元素屬性表為依據，能夠直接運算出各區域面積的平均值和標準差，取值分別為185 183 80.62 m2和31 128 522.38 m2，計算得出全市的CV值為59.49%，因此，西安市郵政公共服務設施整體上的空間布局模式為隨機型分布。西安市郵政公共服務設施在空間布局呈現凝聚的特征為西安市社會公共服務保障體系建設整合資源、提升城鎮化發展水平、改善居民生活質量、提高郵政均等化和可及性提供可能。通過以點帶面形式，以持續性拓展核心點的凝聚-擴散功能為主，以政策支持為輔，有助于推動西安市郵政公共服務水平的全面協調可持續發展和不斷提升。

西安市城六區約86.3%的郵政公共服務設施點屬于凝聚型分布模式，郵政公共服務設施點通常會安置在社會經濟基礎和地理環境較好的區域，如城市化水平更高處，居民點更密集處，道路條件便捷處等。考慮到西安市各行政區劃內人口密度情況、交通便捷性、資源配置以及經濟綜合發展水平具有較為鮮明的地域差異，因此，呈現為“整體隨機、局部凝聚、少數均勻”型分布模式。

3.2 基于核密度的空間分布密度

為進一步探究西安市郵政公共服務設施空間布局均衡性特征，以POI數據為基礎，運用ArcGIS10.2中Spatial Analyst工具下的核密度分析模塊對其空間分布密度進行分析。分類方法選擇自然間斷點分級法，其優勢在于不僅對數據本身進行分析，而且在其基礎上核算出自然斷點并進行分組，促使分類下各組數據差異化最小。對于精細化到區縣尺度來說，選取自然間斷點分級法可以更為精確地表示其真實的數據分布情況。經過反復測算，確定輸出像元大小為100 m，搜索半徑為2 000 m，構建西安市郵政公共服務設施核密度圖，具體如圖3所示。

圖3 西安市郵政公共服務設施核密度圖

從圖3可以看出，西安市郵政公共服務設施在空間分布上呈現出“全市整體均衡、局部相對集中”的現象，存在明顯的向心性。郵政公共服務設施核密度的中高值區幾乎覆蓋市中心六大市轄區(新城、蓮湖、碑林、灞橋、雁塔和未央區)，具有相對明顯的規模優勢，呈現出連片分布的特征。核密度值由此向外圍逐級擴散呈面狀成片發展，其他城區的郵政公共服務設施規模較小且分散，具有相互獨立的分布態勢。考慮郵政公共服務設施有著以保障居民基本通信為目標的市場定位，因此，郵政公共服務設施的布局依賴于人口密集及交通便利城區。

此外，郵政公共服務設施的高密度區向外圍城區輻射的態勢更加明顯，位于城六區之外的臨潼、長安、閻良、高陵和鄠邑區均呈現出郵政公共服務業態的區域中心。隨著城鄉一體化建設的不斷推進，逐漸出現由城內向城外的人口遷出潮，進而在郊區形成新的居民聚集點，郵政公共服務設施也隨之駐扎進入這些城郊結合帶，滿足居民基本用郵需求。同時，這些區域的地租相對于城六區便宜，降低了郵政公共服務體系的運營成本，也成為郵政公共服務駐扎進入的主要驅動力之一。周至縣和藍田縣未形成相對規模的中高密度區，需要進一步加強對邊緣地區的郵政公共服務設施建設。

3.3 基于方向分布的空間分布趨勢

Voronoi圖法和核密度分析法只能明晰西安市郵政公共服務設施空間布局模式和均衡程度，無法明確其空間分布趨勢。為了定量分析西安市郵政公共服務設施在其整個區域上的總體發展方向和分布重心，基于西安市郵政公共服務設施POI數據，選用ArcGIS10.2中空間統計工具下度量地理分布內的標準差橢圓模塊進行分析，標準差級別(Standard Deviation,SD)分別選取一級、二級和三級，表示生成的橢圓能夠包含68%、95%和99%的興趣點，以便分級觀察西安市郵政公共服務設施的空間分布趨勢，如圖4所示。以3種標準差橢圓為基礎，增添二維坐標，得到西安市郵政公共服務設施方向分布空間表示圖，具體如圖5所示。同時，對ArcGIS 10.2方向分布模塊的元素屬性表進行核算，統計得出西安市郵政公共服務設施標準差橢圓分析相關指數，如表3所示。

圖4 西安市郵政公共服務設施方向分布

圖5 西安市郵政公共服務設施方向分布空間表示圖

表3 西安市郵政公共服務設施標準差橢圓分析相關指數統計

由圖4和圖5可以看出，追溯西安市城市空間格局演變的歷程，在地形地貌、資源環境等自然因素的限制，以及社會經濟發展水平、交通便利性、人口密度的綜合作用下，形成了如今由“城六區向四周擴散”的城市空間形態格局。3個級別的中心點坐標均為108.948631°E，34.246141°N，位于碑林區，表示西安市郵政公共服務設施的最佳服務范圍是相同的，資源分布集中度很高，具有一致的向心力；集聚區域大致呈東北-西南方向分布，偏心率小于90°且相同，說明朝這個方向發展的趨勢最為明顯。表3包含3個級別下西安市郵政公共服務設施標準差橢圓分析相關指數統計值，如99%標準差橢圓下，可以囊括西安市約99%的郵政公共服務設施，并且覆蓋西安市幾乎整個區域。

西安市的城市重心按照“十四五”規劃正向南移，與其城市空間格局發展方向基本吻合，也與核密度分析下的空間分布態勢大致相同。進一步說明，當前西安市郵政公共服務設施布局的發展方向具備一定的合理性和可持續性。

4 結語

通過對西安市郵政公共服務設施空間布局進行分析，以西安市郵政公共服務設施POI數據為基礎，通過數據核查、糾偏和投影等方式，建立空間數據集，以ArcGIS軟件為工具，綜合運用Voronoi圖法、核密度估計法和方向分布分析等方法，從不同角度探討了西安市郵政公共服務設施興趣點的空間布局特征。主要得出以下結論。

1)西安市132處郵政公共服務設施點在空間分布上呈現出顯著的“整體隨機、局部凝聚、少數均勻”型布局模式特征，有助于運用“以點帶面”的方式推動西安市郵政公共服務體系的建設，進而實現各行政區縣間的協調發展。均勻型布局模式主要位于碑林、臨潼和藍田區域，居民點布局較集中，應適度增加設施點的建設，提高郵政公共服務可達性。隨機型布局模式區域下的設施分布規律性欠缺，缺乏規劃引導，高陵區和長安區北部緊鄰主城區，經濟發展較快且居民點較密集，應采取撤并方式以提高服務效益，而長安區南部山地眾多，則應結合交通及環境因素進行布局優化。凝聚型布局模式區域原則上以減量為主，合理規劃布局結構，優化郵政公共服務設施結構。

2)西安市郵政公共服務設施的空間分布密度呈現“全市整體均衡、局部相對集中、市中密外圍疏”的基本形態，位于市中心的碑林、蓮湖和雁塔區為最高密度區，周至縣和藍田縣密度特征不明顯，其余行政區域相對集中分布，這表明西安市郵政公共服務設施總體空間布局較合理，但需注意對各行政區縣內，尤其是非城六區內的空間布局進行調整優化，應因地制宜輔助政策工具，加大對農村和邊緣地區郵政公共服務設施的建設力度，提高郵政公共服務城鄉一體化水平，進而實現郵政公共服務營業場所鄉鎮全覆蓋，推動實施鄉村振興戰略。

3)西安市郵政公共服務設施的空間分布方向在3個不同級別的標準差橢圓分析下基本一致，發展方向以東北-西南方向為主，總體呈現“東強西弱”的特征。為了推動整個西安市郵政公共服務的發展，應充分考慮西部區縣的地形地貌、人口數量、政策支持等因素，積極推動郵政公共服務設施納入城鄉建設規劃中，為提高郵政公共服務的終端投遞深度和廣度提供支撐。

基于POI數據的西安市郵政公共服務設施空間布局分析，從類型、均衡性和趨勢性3個方面進行了定量分析，反映了空間分布特征的原因和問題所在，為西安市郵政公共服務設施布局規劃提供支持，推動郵政公共服務均等化和可及性的進一步發展。