基于多源数据的中小城市商业空间特征研究
杨大伟 李军社
随着时代的进步，城乡规划和研究都对理论和技术提出了新的要求。以统计数据和大数据集合而成的多源数据，具有来源的广泛性、背景的多元性、格式的多种性和视角的多样性等特点，适合当前对城市中微观尺度空间特征的研究。以渭南市大荔县这一典型的关中平原城市群的中小城市为研究对象展开分析，通过一系列的空间数据指标，揭示大荔县老城区商业空间的布局特征关系，从规划层面阐述了其城市规划中需要面对的问题及解决的方法。通过本研究发现，多源数据的应用，有助于城市空间的识别，对于城市规划和城市设计的研究和实践具有良好的提升效果。
随着21世纪WEB技术和GIS技术的不断发展，数字化生活已经深入到城市中方方面面，以大数据为背景的多源数据（Multi-Source Data）的研究在城鄉规划学科得以蓬勃的发展。多源数据具有来源的广泛性、背景的多元性、格式的多种性和视角的多样性等特点，涵盖了不同时空和不同结构的数据模型，可以对不同来源、格式、特点和性质的要素数据和属性数据进行物理和逻辑层面的集成，并针对时间、表达、特征进行全面而系统的考虑。
一、研究背景
城市的商业活动发展水平是衡量一个城市或地区发展水平的重要指标之一，是城市经济健康繁荣发展的重要组成部分，其空间布局势必影响着城市整体的空间结构。城市商业活动在为城市人口提供就业、增加城市居民收入、促进内需等方面对城市社会经济的发展起着重要的作用。
多源数据特别是POI数据作为直观的地理空间数据被越来越多的应用在城市地理研究中，在城市空间布局、城市等级结构、城市的各种设施布局研究等方面取得了多样化的成果。 它既可以采用大数据的空间要素和属性要素数据，也可以采用传统统计数据的人口、零售额等数据这两者的结合，对于城市商业空间的识别和分析具有重要的意义。
二、研究对象
（一） 研究区域
大荔县南接渭河与潼关县、华阴为邻，西与渭南市临渭区毗邻，北与澄城、合阳县接壤，东沿黄河与山西省永济市隔河相望。老城区位于大荔县城中心，西距西安市105km、渭南市52km。与G312相邻，与S202相距663米，交通非常便利。老城区地处渭河断陷盆地东部偏北拗陷区，属渭河断陷地堑构造。地质构造属于渭河四级阶地，海拔在350～380米，地貌形态是北高南低。总面积约1.5平方公里，地块内现状土地使用性质复杂且分散。大部分土地为居住用地，公共设施及服务类用地较少，商业用地明显不足，缺少大型的商业及比较集中的商业用地。
（二）研究数据
1.统计数据
本数据通过现场调查获取，主要包括：①城市政府的各职能部门提供的统计调查数据，包括统计部门提供的统计年鉴、公安机关提供的城市人口数据、土地管理部门提供的各类用地使用情况数据和交通部门提供的各类居民出行调查数据。②项目组通过现场调查所获得的数据，包括反映城市发展问题、记录城市特征的数据。
2.地形数据
本数据由当地人民政府城乡规划管理部分提供，城市区域的自然地理要素、地表人工设施等相关空间位置信息的数据。数据采用的地理坐标系为西安80坐标系，高程坐标系为1985国家高程基准坐标系。项目组可直接从地形数据中提取高程点进行高程、坡度和坡向的分析。
3.POI数据
本文采用2019年大荔县商业、零售业POI数据作为数据源，数据以关键词搜索方式由高德地图获取，零售业分类标准按照国家标准《零售业态分类》（GB/T18106—2004）进行划分，其中有店铺零售业态，共计12小类。通过边界筛查， 在高德地图中共采集数据3427条，有效数据3418条。
三、研究过程
（一） 研究过程
1.指标选取
依据层次分析法的指标体系原则，将指标共分为三层指标体系。A为目标层，B为准则层，C为指标层。依照商业空间的规律和吸引特点，准则层分为B1社会属性、B2经济属性、B3地理属性和B4景观属性。指标层为C1广场影响范围、C2中学影响范围、C3小学影响范围、C4医院影响范围、C5人口密度、C6零售业密度、C7坡度、C8高度、C9道路影响范围。
2.权重确定
熵值法是一种客观权重确定的方法，其最早由信息论的创始者香农从热力学领域引入。这种方法依据指标判断矩阵，以相互的熵值比例关系来确定权重的大小，整个方法分成四步完成。
公式1：将数据做归一化处理，并计算第j个指标所占的比重。
公式2：计算第j个指标的熵值。
公式3：计算第j个指标的差异指数。
公式4：计算第j个指标的权重。
将研究数据带入公式，得出准则层权重矩阵为W=[0.312，0.357，0.184，0.147]。这个权重矩阵可以看出，对总体影响最大的权重是经济属性，其次是社会属性、地理属性和景观属性，这和传统经地理学的判断是保持一致的。从指标层权重看，影响最大的是零售业密度，权重达到0.251，也说明零售业的现状是决定其未来空间分布的重要因素。
3.模型建立
根据本研究对象及指标的特点，建立5种不同的模型类型，它们分别是点状距离衰减模型、空间统计模型、核密度模型、自然断裂点模型和线性距离衰减模型。其中，由于社会属性的点状性和不可移动性，因此其全部选择点状距离衰减模型;人口密度数据由统计数据得来，因此，其选择空间统计模型作为研究工具;零售业密度数据得自POI数据，根据当前主流的研究成果，选择核密度模型比较恰当;地理属性较为简单，可选择自然断裂点模型作为研究工具;道路的线性和连续性，决定其相对较好的模型为线性距离衰减模型。
4.研究结果
采用ArcGIS10.2软件，将所有的空间栅格数据在ArcGIS平台下进行加权叠加，则得出最终的研究成果。
（三）研究结论
1.现状特点
（1）大荔县城市商业空间特点与现状商业POI核密度及人口分布高度吻合，空间自相关性分别达到0.89和0.72，说明其具有相关性。
（2）商业空间特点呈现出西高东低、南高北低的特点，主要围绕着西大街、北大街、西环路等展开，商业的核心区位于同州广场西侧。东大街、南大街有部分的商业布局，而整个城区东北部和东南部城市商业氛围不够，几乎无商业布局。
（3）大荔县中心城区内无特别明显的商业核心，呈现出相对低端散点式发展模式，没有形成商业极核。
2.规划注意
（1）重视东北角和东南部的商业开发问题，这是城市密集区内部的商业低值区，从长远角度考虑，应带动本区域发展。
（2）在主城区内形成商业基核，强化商业密度和开发模式，不建议大量的小规模的商业模式，应采取集中密度布局商业的方式，进行商业开发。
（3）主城区内应强调人口密度，人口密度与商业发展具有自相关性，因此，应在主城区内布局相应的具有一部分密度的人口，而不是以纯商业为主，这样，可以强化商业和人口的互动作用。
四、结语
随着时代的进步，城乡规划和研究都对理论和技术提出了新的要求。以统计数据和大数据集合而成的多源数据，具有来源的广泛性、背景的多元性、格式的多种性和视角的多样性等特点，适合当前对城市中微观尺度空间特征的研究。以渭南市大荔县这一典型的关中平原城市群的中小城市为研究对象展开分析，通过一系列的空间数据指标，揭示大荔县老城区商业空间的布局特征关系，从规划层面阐述了其城市规划中需要面对的问题及解决的方法。通过研究发现，多源数据的应用，有助于城市空间的识别，对于城市规划和城市设计的研究和实践具有良好的提升效果。
（作者单位：1.西安工业大学建筑工程学院;2.国机集团机械工业勘察设计研究院有限公司）
本研究受机械工业勘查设计院科研基金项目《基于POI数据的城市空间分异研究》资助。
