基于GIS的城市居住空間生態宜居性分析
——以吉林省吉林市為例

王春蕾 劉銳 張劼 高承龍

(1. 延邊大學 a.融合學院，b.人文社會科學學院,吉林 延吉 133002；2. 哈爾濱師范大學 寒區地理環境監測與空間信息服務黑龍江省重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150025；3. 吉林市城鄉規劃研究院 規劃信息所，吉林 吉林 132000)

黨的十八大報告指出要把生態文明建設放在突出地位，明確提出經濟建設、政治建設、社會建設、文化建設與生態文明建設五位一體的戰略部署。黨的十九大報告提出要加快我國生態環境文明建設，為人民創造適宜居住的環境[1]。在當前和今后一個相當長的時期內，生態環境建設必將是政府部門、科研院所以及各行各業關心的熱點與焦點問題。

城市居住空間是城市重要的組成部分，是我國生態環境建設的關鍵環節[2]。近年來，隨著我國城市化進程的加快和住房制度的不斷完善，居住用地在城市用地比重中不斷擴大，成為發揮城市主要功能的重要載體，如何合理地規劃城市居住空間越來越受到廣泛關注。歐美學者最早進行城市居住空間研究，并從生態學視角來解釋和分析城市居住與城市空間的關系[3]。我國學者自20世紀80年代開始注重城市居住空間的研究，以全國各大中城市為例，對地域內城市居住空間結構的分異、格局及動力機制方面進行了廣泛的研究[4-5]。傳統的城市居住空間分析主要以定性描述和分析為主，并輔以部分的定量歸納分析，缺乏動態的檢測和可視化的空間分析方法。GIS技術的出現和廣泛應用，為優化城市居住空間規劃研究提供了可行的技術支持[6]。

吉林市位于東北地區腹地，戶籍人口404.7萬，是國家確定的II型大城市，也是傳統的老工業城市，在城市空間優化改造中具有代表性。吉林市在“北拓、南優、東控、西調”的城市總體空間布局發展戰略引導下，以《吉林市國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》為依據，遵循“創新、協調、綠色、開放、共享”的理念，制定了以《吉林市住房發展規劃2011—2020年》和《吉林市城市控制性詳細規劃2011—2020年(中心城區)》為主的住房規劃綱要。一是有序推進和高效引導吉林市住房發展，切實完善、優化和提升吉林市的城市功能和品質。二是著重解決新、老城市規劃與改造，加強城市居住空間的建設，為生態宜居城市建設奠定基礎。然而，在居住用地的規劃開展中，與全國其他大城市問題相似，都面臨著大型企業和棚戶區搬遷改造難、新老城區配套服務設施分配不合理、中心城區人居環境差等問題。本文利用GIS技術獲取近年城市各地塊居住點數據，進行系統的分析和研究，對城市各單元的居住空間優化規劃和城市社會經濟可持續發展具有指導性意義。

1 數據與方法

1.1 數據來源

以《吉林市城市總體規劃(2011—2020年)》[7]《吉林市住房發展規劃2011—2020年》[8]《吉林市十三五發展規劃綱要 (2016—2020年)》[9]為基礎數據來源，根據現場調研、資料收集及各個部門提供的相關信息，作為本研究的重要數據依據，研究的范圍為吉林市中心城區215平方公里，與吉林市總體規劃的范圍相一致，包含49個行政區域的695個居住點。著重考慮人們的日常生活需求，打造宜居的15min社區生活圈，即15min步行可達范圍，配備生活所需的基本服務功能與公共活動空間，形成安全、友好、舒適的社會基本生活平臺。本文提取的數據類型包含了人們日常所需求的基本功能，如全市社區中心分布、中小學分布、醫療診所分布、商業網點分布、公園綠地分布以及居民居住區等信息。

1.2 指標分析

基于GIS技術的綜合賦值疊加分析的方法，是地理信息系統最重要和最基本的空間操作功能之一[10]。根據點、線、面實體基礎，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形實體，從而實現空間數據在其領域得以擴展的信息分析方法。本文利用ArcGIS10.2軟件中Buffer功能，考慮到宜居的生活圈模式(5min—10min—15min可達區域)將提取的居民出行距離、距商服中心距離、距中小學距離、距社區中心距離、距公園綠地距離、距醫院診所距離的數據分布點進行距離中心點范圍300m、600m、900m的權重疊加分析(如圖1—圖6)。

圖1 居民出行距離

圖3 距中小學距離

圖4 距社區中心距離

圖5 距公園綠地距離

圖6 距醫院診所距離

1.3 指標體系的建立

城市宜居性指標體系是描述和評價城市人居適宜居住的可度量參數集合，對選取的各類指標因子進行打分賦值，對生成的各類多重緩沖區進行屬性賦值，添加指標因子字段、權重賦值字段及建議分值字段，對多重緩沖區的各個區域進行賦值，使其屬性信息具有完整性[11]。通過從以上6個方面建立指標體系，可以直觀地反映出城市的人居環境情況。(見表1)

表1 城市地塊宜居指標權重賦值

利用層次分析的方法，首先對指標類型和距離建立層次結構模型和判斷矩陣，通過問卷調查并結合專家意見，對地塊指標因子的重要性進行權重賦值，對因子內的300m、600m、900m的距離范圍內又進行權重賦值。最后根據6項主要因子和不同距離賦值經原始數據規范化處理后乘以各自權重的總和。計算公式為：

其中，Fi為各地塊宜居性得分，ai為某項因子經層次排序后的權重賦值，n表示評價指數的總和，i表示某個評價的地塊。通過以上的公式計算，得出吉林市49個行政區域地塊的宜居性評價屬性數值排名(見表2)。

表2 城市地塊宜居性評價排名表

2 結果與分析

2.1 主要指標結果評價

結合居住區，將中小學、商業網點、醫院診所、社區中心、公園綠地的多重緩沖區進行綜合疊加分析。通過緩沖區分析，分別建立300m、600m、900m的5min、10min、15min步行可達范圍圈，即分析在空間位置上有一定關聯的空間對象的空間特征和專屬屬性之間的相互關系，據此可以直接反映出區域的宜居性。通過疊加分析居住區出行距離、商服圈最大步行距離、中小學最大步行距離、社區中心最大步行距離、公園綠地最大步行距離、醫院診所最大步行距離發現，城區居住區主要以沿松花江走向分布為主，中心城區人口較多，居住區分布較為密集，形成的5—15min步行圈相互重疊，滿足生態宜居性指標，而新建城片區公共服務設施較少，緩沖區半徑覆蓋率有限，難以滿足城市日益發展的需要。

2.2 城市總體特征分析

2.2.1 區域布局的不均衡性

總體來看，在研究的49個城市街道單元中，宜居性良好以上的地塊占據半數以上，宜居性一般的地塊有12個，宜居性較差的地塊有5個，表明城市整體宜居性較好(見表3)。但同時也應看到，在城市發展過程中，由于地形條件、交通線、工業布局和建設用地選擇等原因，使得城市各類設施空間分布失衡，呈現出大集中、小聚集的特征。城市西南部和中部開發程度較高，其他周邊區域尤其新城開發程度低。全市12個宜居性優秀的地塊中占到8個，各類設施相對集中，交通通達性較好，宜居性較高。龍潭區遵義西路和鐵東、昌邑區北部和昌邑區東局子、豐滿區北部形成5個小聚集地塊，宜居性優秀和宜居性良好的地塊占到18個，表明核心區宜居性較高，周邊生態設施布局良好。而城市其他地區，如城市近郊和新城區則宜居性一般，宜居性較差的地塊皆分布于此，沒有形成連續的輻射面，周邊生態設施布局差，公共基礎設施有待進一步完善。

表3 宜居地塊分類統計表

2.2.2 過度沿交通線和沿江帶狀集聚

城市交通與城市居住空間的關系是密切的，便捷的交通會大大節省出行時間，提高出行效率。同時，城市河流的分割作用也會對城市的格局造成深刻的影響。通過695個居住樣點分析，發現其居住空間沿交通線和沿江聚集特征十分明顯。在地塊評價等級中也可以看出，一些宜居性較高的地塊均為交通便利的地區，而宜居性一般和較差的地塊，交通問題對區域的生態宜居性影響較大。主干路所占比重最大，次路和支路道路各類指標聚集較少，宜居程度明顯低于城市的交通干道。此外，由于地形和河流走向原因，城市的總體格局造成主要道路以沿江走向布局明顯，這就導致城市居民住宅、生活設施、綠地等多沿河流流向布局分布，生態配置從城市外延向濱江地帶聚集，但部分地區由于交通作用，導致一江之隔宜居性差異明顯，不利于城市資源的全面均衡配置，以及與新區、郊區的城市設施和生態資源共享。

3 結論與建議

研究的各地塊宜居性差異較大。基于居民出行距離、距商服中心距離、距中小學校距離、距社區中心距離、距公園綠地距離、距醫院診所距離等6項指標的GIS空間分析，得出以下結論：

(1)中心主城區各項配套設施形成5—15min步行圈相互重疊現象，可滿足城市大部分居民的生態宜居性需要。

(2)城市宜居性優秀和宜居性良好的地塊過于聚集于老城區，沒有形成連續的輻射面，城市發展布局嚴重不均衡。

(3) 城市各項設施沿交通線和沿江聚集特征十分明顯，交通和水系分割問題對區域的生態宜居性影響較大。

吉林市城市生態宜居性整體良好，人居環境得到了明顯改善，正處于快速發展的階段，這是加強城市建設和環境整治的結果。但同時也應該看到，城市的宜居性指標是多方面綜合評價的結果，而城市的整體宜居性又是由各個地塊組成，因而，城市的各個地塊宜居性直接決定了城市的整體宜居水平。基于以上主要問題的分析，提出建議如下：

(1)如果城市各項配套設施過于集中于一個區域，那么該區域的人口、產業、資源配置會越來越聚集，從而形成惡性循環，不利于城市發展。建議將配套設施過于集中區域進行重新優化，中心城區以發展綠色生態產業為主，產業和人口向城市外圍擴展，形成輻射發展模式。

(2)合理布局和完善各區域配套設施建設，發揮城市外圍城區作用，如加快推進新建城區教育、醫療、公共交通等資源配置；新建廣場或健身場地、籃球場地等，作為居民活動場地；優化社區環境、醫療、文化等公共服務功能，結合城市特點發展一中心多核心型城市結構模式[12]；增加城市自然生態環境容量和自凈力，統籌安排，帶動各區域城鄉系統協調發展。

(3)城市交通線有必要向外圍加強輻射，建議沿江地區優化和完善設施布局的同時，打通主干道，修建過江通道、跨江大橋或跨江纜車等，使得沿江兩岸齊頭并進、協調發展。加快完善基礎設施和優化城市格局[13]，有助于老工業城市轉型發展和全面實現生態宜居城市建設目標。