禚保玲张志敏高洪振王振刘冬杰
流(H)摘要：从居民日常生活需求出发，社区生活圈被认为是助力城市向精明增长方向转型的关键抓手和有效路径。基于POI 、道路网、DEM 等多源数据，构造基于路网可达的15分钟社区生活圈模型。搭建包含7项一级指标、20项二级指标的生活圈便利度指标体系，从设施总量、设施有无、设施空间相关性三个方面开展生活圈便利度评价。选取青岛市东岸城区作为实例研究，结果显示：各类设施便利度空间集聚特征显著，主要分布在发展成熟的城市建成区；单项设施达标率较高，但7项设施全部达标占比很低，设施建设多样性有待提升；按照设施空间相关性分析结果，针对898个设施极度缺乏的居民点，应在近期优先考虑设施建设。 关键词：15分钟社区生活圈；便利度；路网可达；设施总量；设施有无；空间相关；青岛市Convenience of 15-Min Community Living Circle Available Through Road Network Zhuo Baoling 1,Zhang Zhimin 1,Gao Hongzhen 1,Wang Zhen 1,Liu Dongjie 2
(1.Qingdao Urban Planning &Design Research Institute,Qingdao Shandong 266033,China;2.Shanghai Municipal Engineering Design and Research Institute (Group)No.7Design Institute Co.,Ltd.,Qingdao Shandong 266000,China)甘薯苗
Abstract :Given the daily needs of residents,community living circle is considered as a critical foot-hold and effective path in helping urban smart growth.Based on POI,road network,DEM and other multi-dimensional data,this paper develops a model of the 15-min community living circle available through road network.An indicator system consisting of 7first-level indicators and 20second-level in-dicators are established so as to evaluate the living circle convenience in three aspects:total number of facilities,facilities availability,and spatial correlation of facilities.Taking Dongan District in Qingdao as an example,the results show that the spatial clustering feature of overall convenience of facilities in well-developed urban built-up area is significant.The qualified rate of single facilities is relatively high while the proportion of the situation under which all seven facilities meet the standard is very low,and the diversity of facilities needs to be improved.By analyzing the spatial correlation of facili-ties,the construction of facilities should be given priority in the near future for the 898residential ar-eas where facilities are extremely lacking.
Keywords :15-min community living circle;convenience;road network accessibility;total number of fa-cilities;facilities availability;spatial correlation;Qingdao 收稿日期：2020-05-29
基金项目：2019年度青岛市社会科学规划项目“基于多源数据的青岛市中心城区城市空间活力特征评价及内在机制研究”(QDSKL1901279)
作者简介：禚保玲(1989—)，女，山东临沂人，硕士，工程师，主要研究方向：国土空间规划。E-mail:****************
禚保玲1，张志敏1，高洪振1，王振1，刘冬杰2
(1.青岛市城市规划设计研究院，山东青岛266033；2.上海市政工程设计研究总院(集团)第七设计院有限公司，青岛266000)
文章编号：1672-5328（2021）01-0065-09中图分类号：U491文献标识码：A DOI:10.11-5141/u.2021.0106
0引言
近年来，在大力推行供给侧改革的形势下，城市发展模式逐步从快速发展转向精明调整[1]。《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》首次提不良图片过滤
出要“打造方便快捷生活圈”后，生活圈作为衡量城市居民生活品质的重要生活空间受到越来越多城市的重视。上海市早在2016年8月就编制发布《上海市15分钟社区生活圈规划导则》，并在《上海市城市总体规划(2017—2035年)》中提出“构建多元融合的
基于路网可达的15分钟社区生活圈便利度研究
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Urban Transport of China Vol.19No.1January 2021城市交通二○二一年第十九卷第一期
15分钟社区生活圈”目标。北京市在最新一版的城市总体规划中提出到2020年基本实现“一刻钟社区服务圈”城市社区全覆盖，2035年基本实现城乡社区全覆盖。武汉、哈尔滨等城市也结合自身发展划定了15分钟社区生活圈，并结合生活圈的划定提出相应的发展目标。
生活圈概念的提出，为创建宜居城市提供抓手，但是面临资源有限而需求多元的现实情况。如何构建评价指标体系，测度生活圈现状，发现设施短板和不足，统筹现有定量资源，制定合理的设施增添计划，让居民获益最大成为众多学者关注的热点。文献[2-4]分别以上海、广州等城市为例，针对实践中遇到的政府部门难以跟踪项目全流程、居民参与深度不足等问题，梳理国内外案例，深入探讨生活圈规划实施路径。文献[5-8]将多源时空数据与传统规划思想结合，为构建居民日常生活所需设施指标体系提出了建设性的思考与建议。文献[9-10]以北京市为例，对15分钟社区生活圈进行教育、医疗、交通、购物等多维度测度，为生活圈测度探索方法。文献[11-15]对构建可达模型进行探索，为生活圈可达性评价提供理论基础。
从众多学者的研究成果来看，如何建立一套相对完善的生活圈评价指标体系，如何判断生活圈设施达标情况，此类对居民生活便利度进行分析的研究较少。本文基于兴趣点(Point of Interest,POI)、道路网、数字高
程模型(Digital Elevation Model,DEM)、国土调查等数据建立生活圈评价体系，系统分析生活圈内居民生活便利度，探索设施资源高地和洼地集聚区，为城市服务设施建设提供分类引导，为分期建设提供决策依据。
1研究采用的数据
开源数据具有覆盖范围广、空间精度高、数据可获取性强等优势，为城市研究提供新视角。本文利用大数据技术手段提取POI 、开源地图(OpenStreetMap ，OSM)、DEM 等开源数据，获取城市基础设施、道路网、地形地貌等信息。多源数据融合后应用于15分钟社区生活圈便利度评价，其数据范围及类型覆盖满足研究需要(见图1)。
1）POI 数据。
POI 泛指在地理信息系统中可以抽象为点的地理实体，可能是一个小区、一栋房子、一个商业网点、一所学校等。与传统调查数据相比，POI 具有样本量大、空间精度高、覆盖范围广等特征，在分析设
施空间分布和聚集程度方面具有不可替代的优势。目前POI 数据多为开源数据，通过调用相关平台提供的API 接口即可以免费获取。本文采用的数据从百度地图开放平台获取，包括政府机构、餐饮服务、住宿服务在内的23个大类227个子类，共计64万条数据。
2）道路网数据。
基于OSM 获取青岛市东岸城区国道、省道、城市道路、市区杂路等数据，作为后续设施可达模型的基础数据。
3）公共汽车、地铁数据。
利用自编Python 程序从高德地图上抓取青岛市东岸城区公共汽车线路、公共汽车站、地铁线路、地铁车站数据，作为后续计算公共汽车、地铁便利性指标基础数据。
3）国土调查数据。
按照国家和省工作部署，根据统一标准，以最新的正射影像图为基础，提取地类变化信息，开展实地调查，获取各地类、面积和权属变化情况。本文主要选取调查中的居住用地信息作为居民点研究的数据基础。
4）DEM 数据。
DEM 数据是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字
地形模型(Digital Terrain Model,DTM)的一个分支。
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图1主要数据源示意Fig.1Main data
sources
POI 数据
DEM 数据
禚保玲张志敏高洪振王振刘冬杰
基于路网可达的15分钟社区生活圈便利度研究
2指标体系
以改善居民生活品质、提升日常生活便利为出发点，将POI 数据按照与居民基本生活服务相关的设施重新分类为7个一级指标：医疗设施、教育设施、生活相关设施、购物设施、餐饮设施、交通设施、休闲设施，并结合实际细分为20个二级指标，构建居民点生活圈便利度评价指标体系(见表1)。
将生活圈与20项设施逐一进行空间连接，统计生活圈覆盖各类设施的总量并作为便利度测度指标之一，多则代表居民完成该项活动选择越多、生活越方便；反之则越不方便。城市规划决策阶段除了关注设施总量多少之外，同时关注设施“有、无”问题，有则可满足居民最基本需求，无则需要规划新增，是设施规划的底线要求。城市生活圈建设实施阶段，面临需求多元而资源有限的现实情况，较难逐一满足、一步到位。掌握设施空间相关特征尤为重要，通过挖掘设施资源高地和洼地，为建设时序提供数据支撑。因此，本文在进行生活圈便利度评价时从设施的总量、有无、空间相关特征三个维度展开。
3评价方法
3.1可达性
可达性是评价生活圈便利度的首要要素，指居民从居住点到达设施的方便程度，一般以时间成本为指标，花费时间越多，可达性越差。传统方法计算可达范围通常以居民点为圆心，以距离阈值为半径向外画圆，这种分析方法简单直接，但忽略了城市地形、交通网络等因素，准确性差。基于此，本文采用ArcGIS10.4软件中的网络分析法，以步行为主要交通方式，引入地形成本模型，计算可达范围。
1）构建地形成本模型。
由于地形因素导致的实际步行速度差异，使得不同区域15分钟社区生活圈实际覆盖的区域不同，故引入地形成本模型。计算公式为
v α=gv cos α，
(1)
式中：v α为不同坡度下的步行速度/(m ·s -1)；g 为纵向高程对步行速度的影响系数，取cot α；v 为正常步行速度/(m ·s -1)，取4km ·h -1；雅莱减肥饼干
α为坡度/°。
2）路网数据预处理。
将地理国情普查中的路网数据进行数据处理，去除冗余线段，保证各路段在交叉口处互联互通，计算路段长度并根据地形成本模型计算实际步行速度，进而计算每段道路的时间成本。
3）构建路网集。
通过ArcGIS10.4软件构建路网集。为更加贴合模拟真实场景，将行人在交叉口的延误时间成本设置为20s 。
电炉配料
4）计算15分钟社区生活圈可达范围。由于居民点面积各异导致居民走出居民点所耗费的时间不同，为此本文以居民从小区门口继续走15min 的范围作为生活圈范围。具体操作方法为：先计算每个居民点的理论半径及居民在其内部出行耗费的时间成本T 0，在此基础上计算时间成本为T 1=T 0+15的可达范围，结果如图2所示。
3.2设施总量
1）min-max 标准化模型。
不同种类设施总量差异显著，相互之间可比性不强。为了使不同种类设施之间具有可比性，采用min-max 标准化模型对原始数据进行标准化处理，去除数据单位限制，将其转化为无量纲纯数值，使结果在[0,1]区间，然后进行设施总量的对比分析。模型形式为
x *i =
x i -min
max -min
，
(2)
67
表1生活圈便利度评价指标体系
Tab.1Living circle convenience evaluation system
Urban Transport of China Vol.19No.1January 2021城
市交通二○二一年第十九卷第一期
式中：x *i 为数据标准化后的值；x i 为原始数据；max 为数据的最大值；min 为数据的最小值。
采用min-max 标准化模型，对生活圈覆盖的每类二级设施总量进行标准化处理，按所属大类累加获取一级设施指标，并对一级设施指标结果再标准化，累加获取综合指标。通过指标值大小反映不同居民点生活圈便利度高低。
2）IDW 插值模型。
IDW 插值模型是一种常用的空间插值模型，以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。可表示为
Z ()s 0=∑i =1
n λi Z ()s i ，
(3)
式中：Z ()s 0为预测点属性值；s 0为预测点，s i 为已知样本点；n 为已知样本点的数量；λi 为各样本点的权重；Z ()s i 为样本点属性值。
min-max 标准化模型是对已知社区生活圈便利度所做的具体计算，结果是离散存在的。然而，在城市规划中需要掌握各区域的便利度。因此，本文采用IDW 插值模型对各类指标进行插值计算，获取连续便利度指
标，以期掌握全区域便利度空间分布，为后续居民点选址评估提供数据依据。
3.3设施有无
以各居民点对应的15分钟社区生活圈可达范围为基本单元，分别评价一级指标和二级指标设施覆盖有无情况。以医疗设施为例，若生活圈中至少有一个二级指标中的基层医疗设施，则该二级指标基层医疗设施达标，否则不达标。遍历医疗设施中的其他二级指标，判断其是否达标，若均达标，则一级指标医疗设施达标，否则不达标。计算公式为
C p ,q ,l ,m =ìíî1,F l ,m ⊂Community p ,q
0,others
，(4)
式中：C p ,q ,l ,m 为p 行政区内居民点q 的15分钟社区生活圈空间内是否分布第l 大类中m 小类设施的结果值，可为0或1，0代表没
有此类设施，1代表有此类设施；p =1,2,3,⋯,n ，指不同行政区；q =1,2,3,⋯,n ，代表各居民点；l =1,2,3,⋯,7，代表
7类一级指标设施；m =1,2,3,⋯,20，代表20类二级指标设施；F l ,m 为l 大类m 小类设施的空间位置；Community p ,q 为p 行政区内居民点q 的15分钟社区生活圈的空间范围。
进一步引入达标率，以社区实际占地面积为权重计算达标占比，评价某一区域设施达标情况。计算公式为
CR p ,l ,m =
∑q =1n C
p ,q ,l ,m ×A q
∑S =1
m i
A
q
HOST 格式
，
(5)
TCR l ,m =
∑p =14
∑q =1
n C
p ,q ,l ,m
×A q
∑p =14
∑q =1
n
A
q
，
(6)
式中：CR p ,l ,m 为p 行政区中l 大类m 小类
设施达标率；A q 为居民点q 的占地面积/m 2；TCR l ,m 为全区域l 大类m 小类设施达标率。
3.4设施空间相关
空间相关分析是一种统计检验方法，在给定的显著性水平下，可以用于分析评价指
标的空间集聚特征。莫兰指数是度量空间相关性的一个重要指标，分为全局莫兰指数(Global Moran 's
I)和安瑟伦局部莫兰指数(Anselin Local Moran 's I)。全局莫兰指数是有理数，经过方差归一化之后的值为-1.0~1.0。
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中餐厅体育休闲场所便利店
地铁车站初中医院商场
基层医疗机构小学幼儿园
综合市场文化休闲场所洗衣店网络营业厅
银行美发店西餐店超市
居民点东岸城区路网15分钟步行可达范围
图215分钟社区生活圈可达范围示意Fig.2Coverage of 15-min living circle
禚保玲张志敏高洪振王振刘冬杰
基于路网可达的15分钟社区生活圈便利度研究
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Moran 's I>0表示空间正相关，值越大相关性越明显；Moran 's I<0表示空间负相关，
值越小空间差异越大；Moran 's I=0表示空间呈随机性。安瑟伦局部莫兰指数作为细粒
北
0 2.5 5.010.0单位：km
a 医疗设施
北
0 2.5 5.010.0单位：km
b 教育设施
北
0 2.5 5.010.0单位：km
c 生活相关设施
北
0 2.5 5.010.0单位：km
d 购物设施
北
0 2.5 5.010.0单位：km
e 餐饮设施
北
0 2.5 5.010.0单位：km
f 休闲设施
北
2.5 5.0
10.0单位：km
g 交通设施北
2.75 5.5
11.0单位：km
h 综合设施
图315分钟社区生活圈便利度一级指标测度示意
Fig.3Measurement of first-level indicators of 15-min living circle
高低
行政区划
东岸城区路网
设施便利度
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