摘要:以POI数据为基础,利用核密度、区位商等方法,分析了青岛市东岸城区居住、办公、商业三类功能空间的分异格局,解析了功能中心体系的能级结构,并探讨了城市功能空间的复合特征,以期为青岛市城市发展相关政策的制定提供科学支撑。结果表明:(1)三类功能要素整体呈现“南密北疏、西密东疏、海密陆疏”的特征;(2)三类功能空间均呈现多中心特征,且不同能级中心差异明显;(3)综合型和复合型街道是东岸城区街道的主要组成部分,其与城市功能中心分布基本一致。
城市功能空间是城市地理学与城市规划学的研究热点之一。城市功能空间理论起源于20世纪20年代的西方国家,柯布西埃等的城市功能分区理论、沙里宁的“有机扩散理论”和芝加哥生态学派的“同心圆、扇形、多核”三大学说是城市功能空间研究的经典理论。20世纪60年代以来,面对城市过度扩张、交通拥堵等问题,国外学者们针对城市空间扩张与蔓延、产业布局、土地利用、交通组织开展了深入研究,丰富了城市功能空间相关理论。国内研究始于20世纪80年代,学者们对单一类型城市功能空间格局、形态特征等研究较多,但对多功能空间分异格局、复合特征关注相对不足。中国正处于快速城镇化时期,许多城市存在功能空间转变较快且定位混乱的现象。针对以上问题,亟需加强城市功能空间相关理论与实证研究,为制定城市规划与开发政策提供科学支撑。近些年青岛市城镇化发展迅速,城市功能空间发生了较大的变化,同样也存在功能空间紊乱的问题。本研究以青岛市为例,分析青岛市居住、办公、商业三类功能空间的分异格局,解析功能中心体系的能级结构,并探讨城市功能空间的复合特征,以期为青岛市城市发展相关政策的制定提供科学支撑,为中国其他大城市功能空间的相互作用关系研究提供借鉴。
青岛是山东省经济中心、沿海重要中心城市、国际性港口城市,是山东半岛城市群发展的核心引擎。东岸城区是青岛市三个主中心城区之一,是青岛市政治、经济、文化、金融中心,包含市南区、市北区、李沧区和崂山区,陆域面积589平方公里,人口246万。POI是一种代表真实地理实体的点状数据。本研究所用的POI数据来自高德地图,数据获取时间为2017年9月。该数据包含公司企业、商务住宅、餐饮服务、购物服务、生活服务等二十几个大类近百个小类的数据类型。考虑到该数据特点和城市功能空间内涵,结合国民经济行业分类,筛选出与居住、办公、商业相关的POI数据(共57702条)。
从空间分布来看,三类功能要素有相似的空间分布规律,即南部区域功能要素数量明显高于北部区域,西部区域功能要素数量明显高于东部区域,除环胶州湾区域外,随着距海岸线距离的增加,功能要素数量呈现减少的趋势。三类功能要素整体呈现“南密北疏、西密东疏、海密陆疏”的特征(图1)。从各辖区功能要素占比来看,三类功能要素存在一定的差异,其中市北区的居住和商业要素占比最高,均超过三分之一,表明市北区的居住和商业功能在东岸城区中具有规模优势;市南区的办公要素占比最高,市北区次之,李沧区较低,这与东岸城区“北宿南工”格局一致。进一步从密度来看,各辖区差距较大,市南区三类功能要素密度都最高,市北区次高,李沧区次之,崂山区最低。考虑到功能要素密度与人口密度存在一定的差别,将三类功能要素密度与青岛市人口密度进行相关分析,结果表明,在0.01显著水平下,居住、办公、商业三类功能要素密度与人口密度的相关系数分别为0.959、0.901、0.985,表明三类功能要素数量分布在一定程度上可以反映人口的分布特征。
图1 青岛市东岸城区功能要素分布图
利用自然断点法将核密度结果分为5级,生成各功能要素核密度图(图2)。总的来看,三类功能要素都形成了多中心分布的格局,市南区和市北区的高密度区范围相对较大,呈现连片布局的特征,较高密度区也相对密集;李沧区和崂山区高密度区范围较小,且分布相对分散。
图2 青岛市东岸城区功能要素核密度图
参考已有研究,本研究首先利用核密度法识别各功能要素的高值区,作为候选功能中心,之后通过构建微观尺度网格,统计网格内功能要素数量,进而采用局部空间自相关方法识别热点集聚区,最后将这两个结果进行叠加,得到各功能中心及边界范围。其中微观尺度网格由区域面积和POI点数量确定,本研究网格宽度为300m。
根据三类功能要素的核密度结果,筛选出候选居住、办公、商业中心分别为8、8、5个(图3),然后基于300m网格识别出三类功能要素的热点集聚区。叠加上述结果,发现候选中心均在热点集聚区范围内。另外,考虑到功能中心的内涵,剔除了面积较小的高密度区,最终得到居住、办公、商业中心分别为7、8、5个。基于核密度结果,利用自然断点法将功能中心分成三级,能级从高到低依次为一级中心、二级中心、三级中心。
居住中心识别结果表明,一级中心较少,二级、三级中心较多,说明一级中心有待发展。从能级结构来看(表1),一级中心密度值和面积较二级、三级中心有明显优势,能级结构的等级差异化现象明显;从空间布局来看,一级中心(敦化路)分布在市南区和市北区中部交界处,对应一级办公中心,二级中心分布在一级中心附近,三级中心伴随二级、三级办公中心出现,这种空间格局在一定程度上缓解了青岛市“北宿南工”的局面。
办公中心识别结果表明,一级、二级、三级中心数量相差不大,说明办公中心能级结构分布较为合理。从能级结构来看(表2),一级中心的密度和面积值明显高于二级、三级中心,表明高等级中心已形成规模优势;从空间格局来看,一级中心(香港西路和CBD)在东岸城区南部连片集聚分布,二级中心也零散分布于南部区域,北部区域仅有一个三级中心且规模偏小,这是造成青岛市“北宿南工”现象的重要原因。
商业中心识别结果表明,一级中心较多,二级、三级中心较少,说明商业空间呈现多中心特征。从能级结构来看(表2),二级、三级中心密度和面积偏小,发展较为滞后;从空间分布来看,一级中心分布(李村、香港西路、台东)较为分散,分别位于李沧区、市南区、市北区,可在很大程度满足本区商业消费需求,二级、三级中心距一级中心有一定距离,可以覆盖部分距离一级中心较远的区域。
图3 青岛市东岸城区功能中心识别及能级划分图
表1青岛市东岸城区功能中心能级结构特征表
类型 | 能级划分 | 办公中心 | 核密度估计值 | 面积(km2) |
居住中心 | 一级 | 敦化路 | 48.35 | 3.95 |
二级 | 香港中路 | 35.21 | 2.90 |
四方 | 32.11 | 1.86 |
三级 | 洛阳路 | 20.78 | 0.99 |
江苏路 | 19.89 | 0.74 |
台东 | 18.67 | 0.90 |
团岛 | 16.75 | 0.64 |
办公中心 | 一级 | 香港中路 | 205.96 | 6.80 |
CBD | 190.69 | 3.74 |
二级 | 大港 | 106.47 | 1.40 |
中山路 | 103.72 | 0.95 |
金家岭 | 100.45 | 1.27 |
三级 | 台东 | 75.55 | 0.52 |
四方 | 73.49 | 0.26 |
李村 | 68.71 | 0.38 |
商业中心 | 一级 | 李村 | 1341.24 | 2.63 |
台东 | 1118.42 | 2.68 |
香港中路 | 878.17 | 2.88 |
二级 | 中山路 | 471.54 | 1.54 |
三级 | 四方 | 228.18 | 0.86 |
将三类功能要素分别与青岛市东岸城区45个街道单元做叠置分析,然后统计各街道功能要素的数量,计算三类功能要素对应的区位商值(图4)。从功能要素数量来看,各街道或多或少均存在三类功能要素;从区位商来看,不同街道差异明显,部分街道办公功能专业化水平较高,部分街道商业功能专业化水平较高。从功能要素数量的空间分布来看,三类功能要素数量均呈现从南到北逐渐减小的趋势;从区位商的空间分布来看,三类功能要素空间格局存在明显差异,且均存在明显的专业化功能区。功能要素数量的空间格局与区位商存在一定的差异,如环胶州湾区域居住、办公要素数量较低,但其区位商较高,其原因是该区域处于发展期间,功能要素总量较低,某一功能要素数量的微小变动都会明显影响区位商值。因此在进行功能复合类型划分时,只考虑区位商指标可能会出现一定的偏差,因此本研究在划分时也参考了功能要素数量指标。
图4 青岛市东岸城区功能要素数量与区位商分布图
一般地,如果(区位商)Qi小于1.0则表明i功能要素专业化水平低于整个区域平均水平,如果Qi大于1.0则表明i功能要素专业化水平高于整个区域平均水平,如果某个区域Qi大于1.5则表明i功能要素在整个区域处于优势地位,因此可以基于区位商对城市功能复合类型进行划分。但实际上,进行划分时,如果只考虑区位商指标,可能会出现偏差,因此本研究也将功能要素数量作为参考指标,最终将城市功能复合类型分为四种,即综合型、复合型、单一型、发展型(表2)。
表2 城市功能复合类型划分标准表
功能复合类型 | 划分标准 |
综合型 | 三类要素数量都大于平均数 |
复合型 | 两类要素区位商大于1.5且大于平均数一半 |
单一型 | 一类要素区位商大于1.5且大于平均数一半 |
发展型 | 其他 |
注:城市功能要素分居住、办公、商业三类。
按照功能复合类型划分方法,生成东岸城区街道功能复合类型划分图(图5)。从组成来看,综合型和复合型占街道总量的55.6%,表明功能复合是城市功能要素的主要表现形式;单一型街道数量占街道总量的22.2%,表明单一功能街道仍是东岸城区街道的重要部分。从空间分布来看,综合型街道位于东岸城区南北轴线上,与城市功能中心分布基本一致;复合型街道位于综合型街道周边和青岛老城区,以居住办公复合功能为主;单一型街道全部位于市南区和市北区,以单一居住或商业功能为主,发展型街道主要位于东岸城区东部和环胶州湾区域。
图5 青岛市东岸城区街道功能复合类型划分图
本研究基于POI数据,利用核密度、区位商等方法,分析了青岛市东岸城区居住、办公、商业三类功能空间的分异格局和复合特征,得出如下结论:(1)三类功能要素整体呈现“南密北疏、西密东疏、海密陆疏”的特征;(2)功能中心体系能级结构差异明显,居住空间一级中心较少,二级、三级中心较多,高等级居住中心有待发展;办公空间一级、二级、三级中心数量相差不大,办公中心能级结构分布较为合理;商业空间一级中心较多,二级、三级中心较少,商业空间呈现多中心特征;(3)综合型和复合型街道是东岸城区街道的主要组成部分,其与城市功能中心分布基本一致。