一種POI數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的商業(yè)點(diǎn)空間分布分析

雷 靂 錢 佩 張燕旋

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

0.引言

在城市的快速建設(shè)和穩(wěn)定發(fā)展中，商業(yè)起到了不可替代的作用。商業(yè)活動(dòng)涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)方面，例如，農(nóng)業(yè)與工業(yè)、農(nóng)村與城市、生產(chǎn)與消費(fèi)等領(lǐng)域。研究商業(yè)點(diǎn)群的空間分布對于城市發(fā)展、資源分配等具有重要意義。

21世紀(jì)以來，國內(nèi)眾多專家對商業(yè)興趣點(diǎn)的分布進(jìn)行了一定研究，許學(xué)強(qiáng)等以國內(nèi)一線城市為研究范圍，以區(qū)域內(nèi)的大型商業(yè)超市、大型購物中心等大規(guī)模的零售場所為研究對象[1-6]，研究了其空間分布；王堃等對北京市的農(nóng)林牧漁企業(yè)、商業(yè)房屋、交通設(shè)施類型的城市設(shè)施興趣點(diǎn)（POI）數(shù)據(jù)建立了針對居民農(nóng)業(yè)源、生活源、交通源等非點(diǎn)源的排放清單分配方法，研究表明：利用POI數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分配可以更直觀地反映出排放源的空間分布特征[7]；龍濤利用上海市的POI數(shù)據(jù)對上海市的中心游客分布特征進(jìn)行分析，為研究游客的空間分布特征與時(shí)空分布特征提供了新的方法[8]。焦耀等利用POI數(shù)據(jù)的特征，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，分析多種要素相互影響下廣州市商業(yè)的空間布局[9]；趙曉彤在濟(jì)南市零售業(yè)發(fā)展與演變的基礎(chǔ)上，利用POI數(shù)據(jù)并運(yùn)用多種定量分析方法，研究濟(jì)南市零售業(yè)總體以及各業(yè)態(tài)空間布局特征，并對其影響空間布局的因素進(jìn)行分析，為優(yōu)化濟(jì)南商業(yè)資源在城市內(nèi)部的空間合理配置和商業(yè)規(guī)劃提供參考[10]。然而現(xiàn)有的研究主要是以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，主要以居民消費(fèi)行為的熱點(diǎn)值選擇商業(yè)圈層，研究方法也比較單一，較少涉及城市內(nèi)部不同商業(yè)形態(tài)空間集聚特征和熱點(diǎn)識別的實(shí)證研究。

對于上述情況，為了對城市空間結(jié)構(gòu)布局和商業(yè)資源的合理配置提供專業(yè)化建議，本文以衡陽市為主要研究區(qū)域，并將研究對象確定為研究區(qū)域內(nèi)廣大公眾選擇商業(yè)的興趣點(diǎn)詳細(xì)數(shù)據(jù)，將以此為基礎(chǔ)深入分析城市內(nèi)部商業(yè)聚居點(diǎn)及其主要的空間分布狀況。

1.數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

POI（Point of interest）是利用實(shí)際位置的數(shù)據(jù)所獲得的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)中集合了實(shí)際地理位置的經(jīng)緯度等。本文研究的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，從高德地圖上獲取衡陽市的商業(yè)POI數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 核密度分析法

核密度估計(jì)（Kernel Density Estimation-KDE）是目前使用最廣泛的無參數(shù)概率密度函數(shù)估計(jì)方法，該方法最大的特點(diǎn)就是能夠根據(jù)實(shí)際收集到的數(shù)據(jù)分析出數(shù)據(jù)的實(shí)際分布。該計(jì)算方法核心思路是地理學(xué)第一定律，即距離越近的空間地物相似度越高，其計(jì)算結(jié)果與距離的長度之間呈反比。

核密度分析工具通常被用于分析周圍鄰域中出現(xiàn)要素的可能性（即密度）。在實(shí)際計(jì)算過程中，通過一個(gè)移動(dòng)的單元格對該區(qū)域內(nèi)實(shí)際密度進(jìn)行近似的計(jì)算，設(shè)實(shí)際選擇的樣本變量為x1，x2，…xn，根據(jù)上述的核心估計(jì)能夠計(jì)算出數(shù)據(jù)分布量，計(jì)算二維數(shù)據(jù)時(shí)取d的值為2，其公式如式（1）所示：

式（1）中，K為核函數(shù)；（x-xi）2+（y-yi）2為點(diǎn)（xi，yi）和（x，y）之間的距離；h為帶寬；n為范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)，其中，樣本xn的維度為2。實(shí)際計(jì)算過程中h為上述所述的自由參數(shù)。

1.2.2 全局空間自相關(guān)

全局空間自相關(guān)用來判斷空間現(xiàn)象是否具有聚集特性的方法。通常情況下，會(huì)使用莫蘭指數(shù)計(jì)算衡量該指標(biāo)，該參數(shù)也是整個(gè)評級體系中最重要的一個(gè)要素。莫蘭指數(shù)（Moran’s I）可以利用式（2）進(jìn)行計(jì)算：

其中，n為格網(wǎng)單元總數(shù)；xi為單元i的值；xj為單元j的值為格網(wǎng)單元的平均值；Wij為權(quán)重，當(dāng)Wij=1表示i區(qū)域與j區(qū)域相鄰，反之，Wij=0。I∈［-1，1］，其中，I>0時(shí)，表明鄰域區(qū)域之間存在正相關(guān)相似屬性值，反之，表示該區(qū)域與其鄰域間的屬性差異較大。

1.2.3 局部空間自相關(guān)

通常情況下，局部空間自相關(guān)是用來反映聚集空間單元與整體之間的關(guān)系的一個(gè)重要衡量指標(biāo)，根據(jù)其相關(guān)性分析其顯著性。LISA（Local Indications of Spatial Association）模型是空間熱點(diǎn)分析的主要指標(biāo)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前研究空間熱點(diǎn)聚集性的指標(biāo)，LISA圖是將空間內(nèi)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行整合處理。當(dāng)?shù)趇空間進(jìn)行密度計(jì)算時(shí)，可以采用LISA公式，如式（3）、式（4）所示：

其中，n為樣本數(shù)量；wij為權(quán)重矩陣系數(shù)；xi為觀測值；x為格網(wǎng)單元的平均值。

2.結(jié)果與分析

利用ArcGIS軟件將網(wǎng)絡(luò)爬取的POI數(shù)據(jù)疊加到衡陽市行政圖上，衡陽市POI數(shù)據(jù)的分布圖（如圖1所示）。可以大致看出：衡陽市商業(yè)POI點(diǎn)群的分布情況，以此為基礎(chǔ)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)方法對POI數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。

圖1 衡陽市POI數(shù)據(jù)

從圖1中看，衡陽市的商業(yè)點(diǎn)分布整體較為均勻，局部有聚集現(xiàn)象。衡陽市中心的聚集現(xiàn)象較為明顯，祁東縣、衡南縣POI商業(yè)點(diǎn)群分布較為均勻。

2.1 商業(yè)分布的核密度分析

以衡陽市的POI數(shù)據(jù)為研究對象，運(yùn)用ArcGIS核密度分析工具得到衡陽市核密度值（如圖2所示）：

圖2 衡陽市核密度值圖

從圖2中可以看出：衡陽商業(yè)點(diǎn)高度集聚分布區(qū)域主要集中在衡陽市中心和耒陽市的中心主城區(qū)，衡陽市主要商業(yè)點(diǎn)多分布在中山路和解放路等城市主要交通干道。衡陽市解放大道是衡陽市城區(qū)交通路網(wǎng)最密集的區(qū)域，主要是因?yàn)榻夥怕肥呛怅栕钣凭玫纳虡I(yè)集散地，昔日道路兩旁聚集了國營、集體和個(gè)體近百個(gè)商店，其中，最為氣派的是衡陽百貨大樓。昔日的百貨大樓舊址處變成了繁華的商業(yè)街區(qū)，解放路商圈重新煥發(fā)出蓬勃生機(jī)，更多充滿現(xiàn)代氣息的商業(yè)集群紛至沓來。其中，中山路是衡陽歷史最悠久的商業(yè)街區(qū)，是衡陽目前人流量最大的商業(yè)街，解放路是衡陽的交通動(dòng)脈，沿線商鋪林立。耒陽市主要商業(yè)點(diǎn)多分布在五一東路、人民路等城市主要交通干道。商業(yè)點(diǎn)低度聚集區(qū)域主要集中在常寧市，常寧市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)聚集主要在常寧市城區(qū)，周圍主要是常寧市市政府、中學(xué)、小學(xué)。

根據(jù)核密度估計(jì)法提取的商業(yè)中心在等級上與其商業(yè)發(fā)展水平基本一致。分析結(jié)果表明：隨著城市中心距離增加，商業(yè)中心的核密度值會(huì)相應(yīng)減少。商業(yè)中心在交通可達(dá)性、人文環(huán)境等商業(yè)活動(dòng)影響因素上具有相對突出的區(qū)位優(yōu)勢。在交通因素方面，商業(yè)中心所處地段與城市別的商業(yè)中心的空間趨近性是城市商業(yè)點(diǎn)選址的重要因素。另外，考慮商業(yè)中心的距離總和是判斷商業(yè)點(diǎn)區(qū)位的其中一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，總距離越短，其中，交通便捷度更高，表示匯集人氣的能力越強(qiáng)。從圖2中衡陽核密度值可以看出，衡陽市中心城區(qū)相對于衡陽市其他地區(qū)的核密度值最高。衡陽市與其他商業(yè)中心實(shí)際距離總和進(jìn)行比較，解放路和中山路交通便捷度最高，其次以火車站為中心的批發(fā)區(qū)域。可見，中心城區(qū)商業(yè)中心匯集人氣的能力強(qiáng)，對周圍地區(qū)的商業(yè)輻射作用較大，外圍城區(qū)商業(yè)點(diǎn)分布受距離等其他因素的限制，不具備發(fā)揮成為城市化高等級商業(yè)中心的條件。

2.2 商業(yè)分布點(diǎn)的莫蘭指數(shù)分析

常寧市、耒陽市和衡陽市的POI值位于散點(diǎn)圖中的第一象限中，這個(gè)區(qū)域中的具體數(shù)值代表了高觀測值空間之間的具體聯(lián)系；第二象限中的衡陽縣是該區(qū)域內(nèi)低觀測值的區(qū)域代表。南岳區(qū)、祁東縣、衡東縣等位于低觀測值關(guān)聯(lián)區(qū)域的第三象限；而祁東縣與周圍低觀測值之間具有一定的空間聯(lián)系，它代表了高觀測值與低觀測值之間的空間聯(lián)系。在圖3中得到：莫蘭指數(shù)Moran’s I=0.453，即衡陽市的商業(yè)發(fā)展水平較高的區(qū)域在空間上趨于明顯集聚。其中，常寧市與耒陽市在空間分布上，都是屬于高觀測值，且數(shù)值接近于1，這是因?yàn)槌幨信c耒陽市兩市面積廣闊，人口眾多且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，支柱性產(chǎn)業(yè)強(qiáng)硬，帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，常寧市與耒陽市的商業(yè)點(diǎn)分布較多且主要集聚在中心城區(qū)。衡陽市中心在經(jīng)濟(jì)最繁榮位置，地理位置優(yōu)越，具有密集的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、完善的經(jīng)營服務(wù)功能、服務(wù)范圍廣，有著強(qiáng)大的內(nèi)聚力、輻射力、集聚力和交通力成為廣大消費(fèi)者首選的購物場所。所以，衡陽市、常寧市、耒陽市在Moran指數(shù)分析中都屬于高觀測值區(qū)域，其他縣級區(qū)域因?yàn)榻?jīng)濟(jì)相對于比較落后，沒有地理位置優(yōu)越的先天條件，以及多方面的影響，在分析結(jié)果圖中屬于低值觀測區(qū)域（如圖3所示）：

圖3 衡陽市各行政分區(qū)的商業(yè)點(diǎn)Moran散點(diǎn)圖

2.3 LISA集聚圖分析

根據(jù)Moran’s I散點(diǎn)圖來判斷衡陽各地區(qū)的關(guān)聯(lián)程度是否緊密，利用GeoDa軟件依據(jù)莫蘭指數(shù)來表示衡陽市商業(yè)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的LISA集聚圖。

通過衡陽市商業(yè)點(diǎn)分布LISA集聚圖（如圖4、圖5 所示），衡陽市商業(yè)點(diǎn)分布與經(jīng)濟(jì)具有不同的局部空間自相關(guān)特征，耒陽市呈現(xiàn)出高—高的空間自相關(guān)特征；南岳區(qū)呈現(xiàn)出低—低的空間自相關(guān)特征，常寧市的該特征則表現(xiàn)為高—低的空間分布。LISA集聚圖的繪制方法是從空間角度分析其是否通過了專業(yè)化的顯著性水平檢驗(yàn)。通過分析圖4得到：各地區(qū)中的貿(mào)易交易較頻繁的區(qū)域有多有少，呈不同狀態(tài)。首先，耒陽市及其周邊區(qū)域明顯地呈現(xiàn)出貿(mào)易交易頻繁，這種現(xiàn)象成為熱點(diǎn)分布，其特征為高—高分布；南岳區(qū)及其周邊區(qū)域明顯地呈現(xiàn)出當(dāng)?shù)刭Q(mào)易交易量少，這種現(xiàn)象稱為冷點(diǎn)分布，其特征是低—低分布；常寧市及其周邊區(qū)域具有低—高空間自相關(guān)特征，與常寧市相鄰的有耒陽市、衡南縣、祁東縣，說明常寧市與其周圍市區(qū)的商業(yè)點(diǎn)分布的系統(tǒng)協(xié)同性相差較大。

圖4 衡陽市商業(yè)點(diǎn)分布LISA集聚圖

圖5 衡陽市商業(yè)點(diǎn)分布的LISA集聚圖的POI值

城市各級商業(yè)中心所在地與其人口密度呈正相關(guān)。耒陽市城區(qū)地理面積約36km2，為全省最大的縣級城市。從衡陽市人口分布圖（如圖6所示）可以看出：耒陽市人口最多，人口超過11萬。從LISA圖中分析結(jié)果來看：耒陽市是屬于熱點(diǎn)區(qū)，呈現(xiàn)高—高空間自相關(guān)性。說明人口與商業(yè)點(diǎn)的地理聯(lián)系較為密切，其空間分布較為類似。南岳區(qū)常住人口約為5.4萬，地理面積約181.5km2，是衡陽市最小的區(qū)域面積，南岳區(qū)地理位置優(yōu)越，南岳衡山人文旅游資源和自然旅游資源都十分豐富，在全國乃至世界都有一定的知名度。南岳區(qū)每年春節(jié)接待的游客數(shù)量達(dá)到75.87萬人次，旅游業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，衡陽市南岳區(qū)的商業(yè)點(diǎn)分布比較集中，商業(yè)網(wǎng)店較多。但是南岳區(qū)區(qū)域面積較小，旅游景點(diǎn)資源過于單一，導(dǎo)致南岳區(qū)與衡陽其周圍的聯(lián)系度不高。

圖6 衡陽市人口數(shù)量圖

3.結(jié)束語

本文基于POI數(shù)據(jù)對衡陽市商業(yè)點(diǎn)空間布局特征及其影響因素進(jìn)行研究，從空間上看商業(yè)點(diǎn)呈現(xiàn)出不同布局特征，商業(yè)點(diǎn)分布在地理空間內(nèi)不是均勻分布的，其空間分布特征趨向于地理集中的區(qū)域。商業(yè)點(diǎn)分布高度集中的區(qū)域可視為城市商業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)也是城市內(nèi)部不同等級的商業(yè)中心。優(yōu)化商業(yè)資源在城市內(nèi)部空間的配置，摸清不同商業(yè)經(jīng)營形態(tài)企業(yè)的集聚特征，對城市商業(yè)點(diǎn)空間規(guī)劃與開發(fā)有重要的實(shí)踐意義。

根據(jù)衡陽市的商業(yè)區(qū)域的密度的空間分布結(jié)果，清晰地展示了衡陽市的熱點(diǎn)分布情況以及冷點(diǎn)分布情況，為衡陽市商業(yè)個(gè)體分布研究提供了思路，為政府部門前期對商業(yè)規(guī)劃和商業(yè)點(diǎn)選址研究提供參考依據(jù)和科學(xué)的決策。