基于POI 数据的聊城市主城区公园绿地空间分布特征研究

冯国庆，董家鑫，张中一，刘慧娇，褚蓉蓉，高祥斌

（聊城大学农学与农业工程学院，山东 聊城 252059）

公园绿地作为城市绿地的重要组成部分，是国家生态文明建设的核心内容之一[1]，2017 年，我国住房和城乡建设部发布了《城市绿地分类标准》，其中对公园绿地进行了权威定义。公园绿地是指向公众开放，以游憩为主要功能，同时兼具生态、景观、文教和应急避险等功能，并配有一定的游憩和服务设施的绿地，包括综合公园、社区公园、专类公园和游园，划分标准根据各种公园绿地的主要功能所决定[2]。随着中国的城市化进程的加速推进，人们更加注重高品质的户外生活，合理的公园绿地布局可以改善城市居民的居住体验，提升资源的利用效率，是保障城市居民户外生活质量的关键因素[3,4]。数据挖掘技术的飞速发展使得开放的大数据在城市地理中得到了充分的应用[5-9]，作为海量信息数据的代表，POI（Point of Interest）数据通常被称作兴趣点，泛指电子地图内的点类数据，包含名称、地址、坐标和类别四个属性，以大体量、高精度和易获取的优点而受到学者们的广泛关注[10-12]。传统的点类数据获取方式是以投入大量的人力资源和时间成本的实地调查为主，该方式收集难度较高且获取的信息时效性与准确性较差，因此，大数据的应用为探寻公园绿地的空间布局合理性提供了新的思路。

基于以上背景，本研究以聊城市主城区作为研究区域，通过POI 数据，利用最邻近指数、核密度分析和标准差椭圆分析研究不同类型公园绿地的空间分布特征，从中发现存在的问题，并为今后聊城市的公园绿地建设选址提供建议，同时为推动“公园城市”的建设提供理论支持和技术指导。

1 研究区概况

聊城市位于山东省西部（35°47'—37°02'N，115°16'—116°32'E），地处鲁西平原，冀鲁豫三省交界处，全市总面积8 628km2，人口650 万，市内水资源丰富，享有“江北水城”的美誉，黄河与京杭大运河交汇于此，中国北方最大的城市湖泊——东昌湖坐落于此。本文以聊城市外环路以内的主城区作为研究范围（见图1），该区总面积为198.69km2。

图1 研究区域示意图Figure1 Location of study area

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

本文基于地理空间数据，将聊城市主城区公园绿地POI 数据导入ArcGIS 软件，运用最邻近指数得出聊城市主城区公园绿地的最邻近指数及分布类型，通过核密度分析和标准差椭圆分析比较不同类型的公园绿地空间分布的聚集或离散情况以及研究不同类型公园绿地的空间分布特征，上述分析方法解析如下。

2.1.1 最邻近指数

最邻近指数描述了POI 点要素的空间分布类型[13]，当R＞1 时，POI 点的空间分布类型为离散型；当R=1时，空间分布类型为随机型；当R＜1 时，POI 点要素的空间分布类型为集聚型[14]。计算公式如式（1）～（2）所示。

式中：R 为最邻近指数；r1为平均最邻近距离；rE为理论最邻近距离； n 为区域内公园绿地数量；A 为区域总面积。

2.1.2 核密度分析

核密度分析是一种由Rosenblatt 和Emanuel Parzen 共同提出的用于对未知概率密度函数的非参数检验方法，运用该方法能够更加直观反映出各类公园绿地在区域内的分布情况[15]。核密度值越高，则该类公园绿地的聚集程度越高，高聚集程度区域分布越集中，则聚集面积也相应越大。计算公式见式（3）。

2.1.3 标准差椭圆分析

标准差椭圆分析是以中心、长轴、短轴、方位角为基本参数，通过椭圆的变化定量描述研究对象的空间分布整体特征[16]。椭圆的中心点表示研究对象空间分布的平均中心，长轴表示在总趋势方向上的离散程度，其中长、短轴之比则体现研究对象的空间分布形态，比值越大，表示空间分布的方向性越明显，方位角是正北方向与长轴之间左顺时针旋转所产生的夹角，其反映空间分布的主要趋势方向[17]。具体计算公式见式（4）～（6）。

式中：θ 为旋转角；n 为样本量；SDEx 表示标准差椭圆的短轴；SDEy 表示标准差椭圆的长轴。

2.2 数据来源

通过网站OpenStreetMap（https://www.openstreetmap.org/）获取研究区路网及水域数据，以高德地图作为公园绿地POI 数据的获取对象，根据建设部《城市绿地分类标准（CJJT85-2017）》中对公园绿地包含内容解释的基础上，选取综合公园、社区公园、专类公园和游园四类公园绿地POI 数据作为研究对象并对其进行筛选、投影、剔除等处理。

3 结果与分析

3.1 不同公园绿地类型及分布特点

聊城市主城区不同公园绿地数量情况如表1 所示，各类公园绿地总数为62 个，其中游园占比最高，数量为29 个，占各类公园绿地的46.78%，而综合公园占比最低，数量为8 个，占各类公园绿地数量的12.90%。

表1 聊城市公园绿地类型划分及其内容Table1 Classification of park green space types and their contents in Liaocheng

聊城市主城区公园绿地的空间分布现状如图2 所示：四类公园绿地分布于聊城市主城区古楼街道的数量最多，该区域位于主城区中心位置，国家AAAA 级旅游风景区—东昌湖风景名胜区位于该区域，区域内水资源丰富，东昌湖与小运河、徒骇河交汇于此，因此公园绿地分布更为集中。总体来看，游园的分布数量远超于其余三类公园绿地，且以古楼街道为集中分布区，而湖西街道、北城街道和阎寺街道的公园绿地分布数量相对较少。

图2 不同公园绿地的空间分布图Figure 2 Spatial distribution of different park green space

通过计算获得的聊城市主城区公园绿地的最邻近指数及分布类型如表2 所示： 综合公园实际最邻近距离大于理论最邻近距离，最邻近指数为1.25，其值大于1，说明聊城市主城区综合公园的空间分布类型为离散型，专类公园、社区公园和游园实际最邻近距离小于理论最邻近距离，最邻近指数均小于1，说明这3 类公园绿地分布类型均为集聚型。

表2 不同公园绿地的最近邻指数及空间结构类型Table 2 Nearest neighbor index and spatial structure type of different park green space

3.2 不同公园绿地核密度分析

通过核密度分析法对聊城市主城区四类公园绿地空间分布特征进行进一步分析。采用自然间断点分级法将核密度分析结果分为高、中、低3 个等级，结果如图3 所示。

图3 不同公园绿地核密度分析图Figure3 Kernel density analysis map of different park green space

1） 由图3a 可知，综合公园高密度空间分布区位于古楼街道以南，并且分布较为集中，有向南扩展形成一个核密度较高区域的趋势，经调查该区域水系资源丰富，拥有东昌湖、小运河与徒骇河三处水域，而水域又是公园建设极其重要的构成部分，对保护园内生物多样性以及维持园区地理地貌等方面有着重要作用[18]，因此该区域对于建设有水域要求的综合公园具有较好的条件。除此之外，位于研究区东部的东城街道和北部的新区街道各有一处核密度中等的区域，但都围绕着较大的水域进行建设。

2） 由图3b 可以看出，专类公园的分布较为广泛且分散，高密度分布区域位于古楼街道东昌湖附近以及新区街道徒骇河旁，包括柳园街道和位于东城街道的小湄河旁各2 处。其中古楼街道依托古城内的历史遗址以及成熟的东昌湖旅游景区，历史名园和遗址公园的分布较为集中，新区街道有一处高密度区，该区域以二干渠和徒骇河两条水系为基础建设的带状公园使得核密度值较高。另外柳园街道与东城街道以班滑河湿地公园与小湄河湿地公园两处带状公园提高了该区域的核密度值。综合来看，聊城市主城区的专类公园分布主要以带状水系为基础，在建设公园绿地过程中充分发挥了聊城市水系资源丰富的特点，遵循了“因地制宜”的原则。

3） 由图3c 可知，位于古城街道的东昌湖区域中的社区公园布局密度明显高于其他地区，主要是以清园、小西湖、巽园等开放式园林为集聚点，该区域有较多居住小区，对于社区公园的建设具备良好的条件，因此社区公园分布广泛。柳园街道湖南路大桥附近有一处核密度值中等的区域，该区域为聊城市体育公园所在地，目前正在扩建阶段，公园绿地系统尚未完善，因此核密度值中等。

4） 由图3d 可知，游园高密度空间分布集中在古楼街道、新区街道和柳园街道3 处区域，且形成一个较大范围的游园集中地。游园分布密度高的区域总体而言都集中在综合公园、专类公园和社区公园高密度分布以外的区域，且有向3 处集中区域的中心位置扩散的趋势，经调查该中心位置用地类型复杂，商业区与居民区的分布密度较高，建设有较大面积要求的公园绿地具有一定的难度，因此，面积较小且形状多样，方便居民日常开展游憩活动的游园有助于提升主城区公园绿地整体质量。

综合以上对聊城市主城区公园绿地的核密度分析可知，整体上公园绿地的分布都以古楼街道为中心向外扩散，且专类公园与社区公园的聚集地在空间上有明显的重合现象。东昌湖、徒骇河、小运河以及二干渠作为聊城市主城区的主要水系，在公园绿地的布局建设工作中发挥着重要作用，其中聊城湿地公园、湖西带状公园、清园、古城墙遗址公园等公园绿地位于东昌湖周边与古城内，公园绿地的建设经过长期的积累发展较好，徒骇河风景区、班滑河风景带、二干渠生态公园等带状公园依托丰富的水系资源推动了古楼街道、柳园街道以及东城街道的公园绿地建设，促进了聊城市“公园城市”的建设。但是，各类公园绿地在湖西街道、阎寺街道以及北城街道的分布严重不足，以上三处区域均拥有良好的水系资源周公河流经其中，但并未得到有效的发展，因此在未来城市公园绿地的建设过程中需要进一步考虑如何合理利用城区水系打造连通性高的绿地廊道。

3.3 不同公园绿地标准差椭圆分析

对聊城市主城区各类公园绿地进行标准差椭圆分析，得到各类公园绿地在研究区内的分布中心与分布方向的发展趋势，结果如图4 所示。

图4 不同公园绿地标准差椭圆分析图Figure 4 SDE analysis of different park green space

由图4 可知，公园绿地主要分布于鼓楼街道、柳园街道和新区街道，其中专类公园和社区公园分布方向大体一致，呈现出东-西走向的分布趋势，综合公园呈现出东北-西南走向的分布特征，游园则呈现出东南-西北走向的分布趋势。不同类型公园绿地的椭圆中心位置分布较分散，但是都向着丰富的水系资源附近发展。各类公园绿地的标准差椭圆参数分析结果如表3 所示。

表3 不同类型公园绿地标准差椭圆分析表Table3 Parameters results of standard deviation ellipse analysis of different park green space

由表3 可以看出，在四类公园绿地中，综合公园在空间分布上面积最大，为4 617 hm2，而扁率最小，仅有0.11，说明综合公园所覆盖的范围最广，集聚程度最低，拥有较好的布局。专类公园的长轴最长而短轴较短，扁率最大并且与社区公园的扁率接近，有0.62，表明这两类公园绿地分布的方向性较明显，这与研究范围内的带状水域大多呈南北方向分布相符合。游园的方位角最大，有107.40°，说明其受到研究范围内水域和交通线路的分布方向的影响最小。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文通过对聊城市主城区公园绿地POI 数据的爬取、筛选和纠正等处理，利用ArcGIS 软件对公园绿地的空间布局情况通过最邻近指数、核密度以及标准差椭圆进行分析，得出的结论如下：（1）四类公园绿地分布于古楼街道的数量最多，湖西街道、北城街道和阎寺街道的公园绿地分布数量较少，不同类型的公园绿地中游园的分布数量最多，数量为29 个，占各类公园绿地的46.78%，综合公园分布数量最少，数量为8 个，占各类公园绿地数量的12.90%。（2）最邻近指数分析显示综合公园实际最邻近距离大于理论最邻近距离，空间分布类型为离散型，专类公园、社区公园和游园实际最邻近距离小于理论最邻近距离，说明这三类公园绿地的分布类型为集聚型。（3）整体上四类公园绿地以古楼街道为集中分布区，专类公园与社区公园在空间上有明显重合现象，湖西街道、阎寺街道和北城街道的公园绿地分布呈严重不足状态，与相邻区域形成了断层现象。（4）不同类型公园绿地的椭圆中心位置分布较分散，但是都向着丰富的水资源附近发展，专类公园和社区公园呈现出东-西走向的分布趋势，综合公园呈现出东北-西南走向的分布特征，游园则呈现出东南-西北走向的分布趋势，其中综合公园覆盖范围最广，所覆盖的面积有4 617 hm2，专类公园和社区公园分布的方向性较明显，椭圆扁率分别为0.62 和0.56，游园受水域和交通线路分布方向的影响最小。

4.2 讨论

公园绿地的布局要建立“以人为本”的布局理念，为群众提供合理有效的游憩服务，同时，应注重公平的公园绿地资源分配，发展均衡且布局优良的公园绿地也是吸引人群的有利条件，能够促进人口集聚活动的产生[19-21]。鉴于此，聊城市主城区公园绿地在未来的发展过程中要注意均衡发展研究范围内公园绿地的整体空间布局，根据街道划分打造多中心的公园绿地集聚区。古楼街道因其发展历史悠久，总体效果较好。相反应加强湖西街道、北城街道和阎寺街道公园绿地的建设。周公河作为城区西部重要的水系资源，应充分利用，分段打造带状公园、沿河生态风光带等滨水绿地，遵循《聊城市国土空间总体规划（2021-2035 年）》，助力高铁商务风貌区与城区生态廊道的建设，促进各类公园绿地的平衡发展。

总体来看，基于POI 数据的城市公园绿地分布特征研究在一定程度上有助于提高城市规划者对公园绿地布局进行分析的科学性，具有一定的参考意义。然而，POI 数据以点的形式进行表达，并不能反映实际建设规模情况，故本研究仅从宏观的角度对公园绿地的空间布局进行分析研究，具有一定的局限性。在今后的研究中，可以结合建设规模以及居民需求等方面多角度研究公园绿地的空间分布情况并提出优化建议，助力聊城市“公园城市”的发展，进一步提升公园绿地分布的合理性。