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地球信息科学学报 >

2022 , Vol. 24 >Issue 8: 1589 - 1603

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2022.210787

地理空间分析综合应用

长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究

  • 杨友宝 , 1 ,
  • 李琪 2 ,
  • 韩国圣 , 3, * ,
  • 马丽君 4
展开
  • 1.湖南师范大学旅游学院,长沙 410081
  • 2.湖北文理学院美术学院,襄阳 441000
  • 3.山东大学（威海）商学院,威海 264209
  • 4.湘潭大学商学院,湘潭 411105
*韩国圣（1975— ）,男,山东济宁人,博士,副教授,硕士生导师,主要从事区域旅游地理与旅游规划研究。 E-mail:

杨友宝（1987— ）,男,山东胶州人,博士,讲师,硕士生导师,主要从事都市游憩休闲与地理大数据应用研究。E-mail:

收稿日期: 2021-12-07

  修回日期: 2022-01-17

  网络出版日期: 2022-10-25

基金资助

国家自然科学基金项目(41871123)

国家自然科学基金项目(41971188)

国家自然科学基金项目(42171215)

湖南省教育厅优秀青年基金项目(18B034)

湖南省自然科学基金项目(2021JJ30062)

收起

Study on the Pattern Characteristics and Matching Relationship of Recreational and Residential Function Space in Changsha

  • YANG Youbao , 1 ,
  • LI Qi 2 ,
  • HAN Guosheng , 3, * ,
  • MA Lijun 4
Expand
  • 1. School of Tourism, Hunan Normal University, Changsha 410081, China
  • 2. College of Fine Arts, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441000, China
  • 3. College of Business, Shandong University, Weihai 264209, China
  • 4. College of Business, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China
*HAN Guosheng, E-mail:

Received date: 2021-12-07

  Revised date: 2022-01-17

  Online published: 2022-10-25

Supported by

National Natural Science Foundation of China(41871123)

National Natural Science Foundation of China(41971188)

National Natural Science Foundation of China(42171215)

Excellent Youth Foundation of Hunan Education Administrative Department(18B034)

Natural Science Foundation of Hunan Province(2021JJ30062)

Fold

摘要

伴随新型城镇化和全面休闲化时代到来,游憩-居住两大功能空间关系研究成为新时期城市地域结构领域的重要关注议题。基于POI地理空间大数据,通过运用Ripley's K函数、同位区位商、“不一致指数”定量模型和采用全局空间自相关、核密度估计等ArcGIS空间分析方法,探究了长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系特征。研究发现：① 两大功能空间均具有显著的空间正相关性,形态格局差异鲜明且均呈以“空间极核”为导向的集聚模式,各类型功能空间集聚强度表现为“居住空间>文化休闲空间>体育健身空间>商业娱乐空间>自然生态空间”;② 两大功能空间存在基于“距离-数量”的函数衰减关系,距离居住空间3000 m半径环带是游憩空间集中分布以及居民日常游憩休闲的重要活动范围;③ 居住空间具有“临近”游憩空间布局的指向特征,但反之不显著,两大功能空间呈单向吸引“非对称性”错位临近关系,居住空间临近不同类型游憩空间的指向强度呈“体育健身空间>文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间”位序格局;④ 游憩-居住功能空间协调关系具有较强的空间异质性,湘江西岸整体上优于东岸,岳麓区、望城区为游憩-居住协调型,天心区、芙蓉区、雨花区、开福区为游憩滞后居住型,长沙县为游憩超前居住型。本研究通过聚焦新型城镇化和全民休闲时代的城市游憩设施配置及其与居住空间的关系问题,将为丰富传承新背景趋势下的城市公共设施区位理论、城市空间结构理论等提供重要的理论探索方向,并为长沙市及国内同类大都市合理布局城市游憩休闲设施、优化调整城市空间结构和建设休闲宜居城市等提供科学参考。

关键词： 游憩空间; 居住空间; 格局特征; 匹配关系; 地理大数据; 长沙市

本文引用格式

杨友宝 , 李琪 , 韩国圣 , 马丽君 . 长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究[J]. 地球信息科学学报, 2022 , 24(8) : 1589 -1603 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2022.210787

Abstract

In an era of rapid urbanization and competitive entertainment, the relationship between recreational and residential function space has become an important issue in the field of urban regional structure. Based on POI geographic big data, by using the quantitative models such as Ripley's K function, colocation quotient, and inconsistency index, and adopting the ArcGIS spatial analysis methods for global spatial autocorrelation and kernel density estimation, this paper explores the spatial characteristics of recreational and residential function space and their relationships in Changsha. The results show that: (1) The two function spaces have significantly positive correlation at the spatial domain. The spatial patterns of different types of function spaces are significantly different but both present an agglomeration mode of "polar core of space". The agglomeration intensity of all types of function spaces is characterized by "residential space>cultural leisure space>sports and fitness space>commercial entertainment space>natural ecological space"; (2) The two function spaces have a function attenuation relationship based on "istance-quantity", and the circle radius of 3000m from the residential space is an important spatial area for the centralized distribution of recreational space and the residents' daily recreation; (3) The residential space has the spatial feature of "approaching" recreational space, but the reverse is not significant. The two function spaces show the "asymmetric" relation of one-way attraction, and the attraction level different types of recreational spaces to residential spaces is in the order of "sports and fitness space>cultural leisure space>natural ecological space>commercial entertainment space"; (4) There is strong spatial heterogeneity in the coordinated relation between recreational-residential function spaces. The west bank of Xiangjiang River is superior to the east bank. The Yuelu and Wangcheng Districts belong to recreational-residential coordination types. The Tianxin, Furong, Yuhua, and Kaifu districts are the recreation lagging residence type, while Changsha County is the type of the recreation advancing residence. This study focuses on the allocation of urban recreational facilities and their relationship with residential space in the era of new urbanization and national leisure, it provides theoretical exploration for enriching and inheriting urban public facilities location theory and urban spatial structure theory, and also provides scientific references for Changsha and other similar metropolises to rationally arrange urban recreational facilities, optimize urban spatial structure, and construct leisure livable city.

Key words： recreational space; residential space; pattern characteristics; matching relationship; geographic big data; Changsha city

1 引言

公共服务设施是城市社会服务的依托载体,是由政府直接或间接供给,服务于社会大众的教育、医疗、文体、商业等社会性基础设施[1]。1968年,美国经济学家Teitz[2]提出了公共设施区位理论,考虑在效率与公平的前提下如何最优布局城市公共设施问题,开创了城市地理学研究的新领域,此后历经数量时代、后数量时代和后现代地理学思想的继承发展,公共设施区位理论体系日趋完善,并成为引导城市公共设施规划布局和保障城市健康发展的重要理论工具。目前,随着我国进入以人为本、追求高质量发展的新型城镇化阶段,实现公共服务均等精准配置,重构居民日常生活空间体系和提升生活品质成为新时期城市发展的重要目标任务。游憩空间作为承载居民日常游憩休闲需求的物质载体,是城市功能空间的重要组成部分,居住空间作为社会最基本的民生需要,是依托居民的居住活动而形成的一种客观存在的城市空间单元[3],也是游憩空间价值实现的重要市场载体。随着我国全面进入休闲化时代,居民游憩休闲需求日趋常态化,游憩-居住空间交互关系构成了现代城市人们日常生活体系的重要内容,并日益引起城市地理、旅游地理、城市规划等多学科领域的广泛关注,游憩休闲设施供给布局及其与居住空间协调配置水平成为衡量居民生活品质和城市社会文明进步程度的重要标尺,对于优化城市人居环境、全面建设小康社会和提升人类福祉等具有重要现实意义。
城市游憩与居住空间作为地理学长期关注 的重点研究议题,尤其在游憩与居住空间结构模 式[4⇓-6]、格局形态[7-8]、动态演化与形成机制[9⇓-11]等方面做了诸多探索,为本文开展研究提供了重要成果借鉴。此外,亦有学者从游憩设施供给水平、空间可达性与公平性、供需平衡性、居民生活满意度、主观幸福感等角度,对游憩空间配置状况进行分析评价,国外方面,Mafrolla研究了意大利政府公共休闲支出与游憩设施供给问题[12],Higgs[13]、Perry[14]分别以体育休闲设施和城市公园为对象,探讨了城市游憩空间可达性,Gatersleben[15]、Sajin[16]等分析了游憩休闲设施供给与居民生活质量及幸福满意度之间的关系,也有相关学者强调游憩空间配置应充分考虑人居需求[17]、关注弱势群体[18]等;国内方面,陈秋晓[19]、李孟桐[20]等以城市公园绿地为对象,对城市游憩空间可达性予以评价,木皓可[21]、吴健生[22]等从供需平衡视角,探究城市游憩空间分布的公平性,姚雪松[23]、李鑫[24]等通过纳入人口要素与需求变量,探究城市游憩空间供给水平,也有学者基于主观感 知[25]、游憩幸福感[26]等调查分析,对城市游憩空间供给配置状况展开探究。综合来看,既有成果一方面对游憩空间与居住空间予以割裂进而独成体系开展研究,或者以某种特定类型游憩休闲场所为例（公园、绿地、广场等）,基于供需平衡性、机会公平性、可达性、满意度等分析视角,探究游憩休闲设施配置布局的合理性问题,而关于两大功能空间匹配协调关系的直接研究成果较为鲜见,游憩-居住功能空间关系研究整体仍处于探索起步阶段,两大功能空间学术研究已明显滞后于实践发展需要,这与我国落实新型城镇化战略、推进大众休闲战略普及、打造幸福宜居城市、构建居民日常“休闲生活圈”等现实背景需求存在明显脱节。
由此,面向居民生活方式变革、城镇化模式转型和城市可持续发展挑战,开展游憩-居住功能空间关系研究显得尤为必要,本文基于POI地理空间大数据,以长沙市主城区为研究区域,通过探究游憩-居住功能空间基本格局及其匹配关系特征,揭示两大功能空间的关联特性,以期为丰富完善公共设施区位理论、城市空间结构理论等提供实证研究成果,进一步透视新背景趋势下城市公共服务设施区位布局规律和城市内部地域空间结构特征,并为推进城市公共资源均等配置、优化城市功能空间格局和创新城市规划与管理等提供参考依据。

2 研究区概况、数据来源与技术路线

2.1 研究区概况

长沙市地处我国湖湘文化圈核心腹地,文化底蕴深厚,山、水、林、城交相辉映,是全国知名优秀旅游城市和历史文化名城,也是我国中部崛起和长江中游城市群的重要战略支点。近年来,随着城市“南拓西进”战略推进和地域空间迅速扩张,游憩-居住功能空间关系不断发生重构,老城区游憩设施陈旧匮乏、新城区闲置过剩的现象仍十分突出,游憩-居住空间失配与供需错位成为制约城市可持续发展的严峻挑战。因此,以长沙市作为案例地开展游憩-居住功能空间匹配关系研究具有较强的典型性,并对国内其他同类城市具有重要的借鉴参考价值。本文主要以长沙市绕城高速界线以内的主城区为研究区域,涉及面积约879.826 km2,包括芙蓉区、岳麓区、天心区、开福区、雨花区、望城区以及长沙县的部分区域（图1）。
图1 研究区域与样点分布

Fig. 1 Research area and sample distribution

2.2 数据来源及处理

近年来,随着信息技术及互联网地图平台的快速发展,以POI（Point of Interest）为代表的点状地理空间大数据逐渐成为城市空间研究的重要素材,本研究所用游憩与居住空间基础数据采集于2018年12月,通过参考借鉴相关研究成果[27-28],本文所指游憩空间是集中分布于大都市中心城区,与居民惯常生活环境密切相关,以满足居民日常游憩活动需求为核心价值取向,以原始自然生态空间、人工建筑景观及其附属设施等为物质载体,兼具生态观光、商务娱乐、购物休闲、体育健康、休闲度假、科教文化、历史教育等多重游憩功能属性,面向社会公众的开放性、公共性、共享性城市功能空间体系,其基础数据则是借助于Python爬虫程序从高德地图开放平台获取,主要包括城市公园、绿地、广场、科教、文化、体育、购物、商务、娱乐场所等地理空间实体,同时参考相关学者分类体系[27,29],将上述地理空间实体整合聚类为“自然生态类、商业娱乐类、文化休闲类、体育健身类”四大游憩空间主类,居住空间数据则借助Python爬虫程序采集于安居客、二手房网站等互联网平台,并借助高德地图,对每个居住小区进行坐标定位,并经数据纠偏、空间匹配、去重、筛选、补充等清洗过程,最终获得居住空间有效初始数据3337个,游憩空间有效初始数据1228个。在此基础上,进一步运用ArcGIS软件平台,将上述有效初始数据解析转化为ESRI Shape 格式点数据,并将地理坐标系由初始的火星坐标系转换为WGS-84坐标系,再投影至UTM 投影坐标系,进而得到长沙市游憩空间与居住空间点状数据库,并以地图可视化方式直观揭示两大功能空间的分布格局（图1）。

2.3 技术路线

基于POI地理大数据的长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究主要包括4个步骤,研究技术路线如图2所示。① 借助Python爬虫程序从安居客、二手房网站、高德地图开放平台等采集居住空间与游憩空间基础数据,进而经坐标定位、数据纠偏、空间匹配、数据清洗、坐标与投影转换等过程对原始数据进行处理,以此构建游憩空间与居住空间POI地理空间数据库;② 分别运用全局空间自相关、Ripley's K函数、核密度估计等分析方法,对游憩空间与居住空间的集聚格局和空间形态予以识别分析,并解析相关格局形态形成的内在机制或原因;③ 运用缓冲区分析、同位区位商、不一致指数等分析方法,从“数量-距离”函数衰减关系、临近指向关系、平衡协调关系3个方面探究游憩空间与居住空间的匹配关系特征,并阐释相关形成机理;最后,提出长沙市游憩-居住功能空间匹配关系优化的对策建议。相关分析过程主要通过Geoda、ArcGIS等软件平台完成。
图2 技术路线

Fig. 2 Flow chart

3 研究方法

3.1 全局空间自相关

全局空间自相关是分析区域内对象属性值空间分布状态及模式的重要方法,本研究运用该方法探究游憩空间与居住空间的集聚特征以及平均关联程度,其中,Moran'I指数是计算全局空间自相关的常用指标,其公式为[30]：
I = n ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n w i j ( x i - x - ) ( x j - x - ) ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n w i j ∑ i = 1 n ( x i - x - ) 2 = ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n w i j ( x i - x - ) ( x j - x - ) S 2 ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n w i j
S 2 = 1 n ∑ i = 1 n ( x i - x - ) 2
x - = 1 n ∑ i = 1 n x i
式中： S 2为游憩或居住空间数量的总体方差, x -为游憩或居住空间数量总体平均值, n为行政单元个数（本文取 n = 7,下同）,i、j为行政单元序号, x i、 x j为行政单元内的游憩或居住空间分布数量,Wij为空间权重。Moran' I取值范围为[-1, 1],若 I >0,表示游憩或居住空间呈空间正相关,即呈集聚分布模式;I <0,表示游憩或居住空间呈空间负相关,即呈离散分布模式;I=0,表示游憩或居住空间不具有空间相关性,即呈随机分布模式。Moran' I指数绝对值越大,表示游憩或居住空间分布相关性越大。
对于游憩或居住空间分布是否存在空间自相关性,常采用统计检验方式,即使用Z检验标准化Moran' I值,Z值为正且显著时,表明存在正空间自相关;Z值为负且显著时,表明存在负空间自相关;Z值为零时,观测值呈独立随机分布,检验公式为：
Z ( I ) = [ I - E ( I ) ] / V a r ( I )
式中： E ( I )为Moran' I的数学期望值; V a r ( I )为 Moran' I的方差。

3.2 Ripley's K函数

Ripley's K函数是点格局分析的一种重要方法,它不仅可以反映点格局在整个空间范围内的变化特征,而且可以按不同的空间尺度判断点要素的分布格局,适合多尺度的空间格局分析。计算公式为[31]：
K ( d ) = A ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n d i j ( d ) n 2 ( i , j = 1,2 , … , n , d i j ≤ d )
式中： A为研究区域面积; n为游憩空间或居住空间点要素个数; d为距离尺度; d i j是点要素i与j之间的距离, d i j ( d ) = 1 ( d i j ≤ d )或 d i j ( d ) = 0 ( d i j > d )。为了使期望值线性化并保持方差稳定,Besag重新标准化方程构造了 L ( d )函数,公式为：
L ( d ) = K ( d ) π - d
式中：在样点完全空间随机分布的假设下, L ( d )期望值为0,若 L ( d ) > 0表示游憩或居住空间具有空间集聚分布趋势; L ( d ) < 0表示游憩或居住空间具有离散分布趋势; L ( d ) = 0表示游憩或居住空间呈完全随机分布。 L ( d )函数的显著性可以通过Monte Carlo法进行检验,并得到 L ( d )函数的置信区间上限与下限,即上、下包迹线。如果 L ( d )观测值大于上包迹线,表明游憩或居住空间呈集聚分布; L ( d )观测值位于上下包迹线之间,则表示游憩或居住空间呈随机分布; L ( d )观测值小于下包迹线,则表示游憩或居住空间呈离散分布。观测值 L ( d )与预期值之差DiffK的第一个有效峰值为游憩或居住空间的最大集聚强度;d值则为该最大集聚强度下所对应的尺度距离。

3.3 核密度估计

核密度估计法常用来反映点要素空间分布的相对集中程度,其主要借助于一个规则移动样方对空间点要素分布的集聚程度进行估计[32],计算公式为：
f ( x ) = 1 n h ∑ i = 1 n k x - x i h
式中： f ( x )为游憩或居住空间核密度估计值; n为游憩或居住空间点要素个数; h为带宽; k x - x i h为核函数; ( x - x i )表示估计要素点 x到样本要素点 x i处的距离。

3.4 同位区位商

“同位区位商”（the colocation quotient,CLQ）是区位商的衍生形式,可用于测度不同类型点状要素之间分布的“临近”程度,Leslie等[33]对同位区位商公式进行了验证和完善,目前国内对于这一方法的使用较为鲜见,本研究运用该方法分析游憩-居住功能空间的“临近指向”关系,计算公式为：
C L Q A → B = C A → B / N A N B / ( N - 1 )
式中：若A、B分别代指居住空间与游憩空间, C L Q A → B指居住空间被游憩空间“吸引”的同位区位商; C A → B指居住空间距游憩空间距离近（相当于居住空间本身）的个数; N A和 N B分别指居住空间和游憩空间个数; N为居住空间和游憩空间总个数。若 C L Q A → B < 1,表示居住空间趋向于远离游憩空间; C L Q A → B = 1,表示居住空间与游憩空间呈随机分布; C L Q A → B > 1,表示居住空间趋向于靠近游憩空间。若反之,则代表内涵随之相反。

3.5 不一致指数

为了直观揭示游憩-居住功能空间的平衡协调状况,通过参考相关研究[34-35],构建游憩与居住空间地理集中度相对比例模型,即游憩-居住空间分布“不一致指数”,计算公式为：
I i = l e i i / ∑ i = 1 n l e i i r e s i / ∑ i = 1 n r e s i
式中： I i表示长沙市 i区（县）游憩-居住功能空间分布不一致指数; l e i i、 r e s i分别表示 i区（县）游憩空间与居住空间数量;n代表研究区域内行政单元个数; ∑ i = 1 n l e i i、 ∑ i = 1 n r e s i分别表示研究区域游憩空间和居住空间总量。 I值越大,表明游憩空间在某行政单元内的集聚程度越超前于居住空间;反之,则越滞后于居住空间。

4 长沙市游憩-居住功能空间格局特征

4.1 游憩-居住功能空间集聚特征

为了揭示长沙市游憩空间与居住空间的集聚分布特征,运用ArcGIS软件平台分别对两大功能空间进行全局空间自相关分析,表1显示,两大功能空间Moran' I指数均为正值,其中,游憩空间Z得分为2.354 726,大于正态分布95%置信区间的临界值1.96（P<α=0.05）,表明通过了显著性水平α=0.05的检验,居住空间Z得分为46.348 700,远大于正态分布99%置信区间的临界值2.58（P<α=0.01）,即通过了显著性水平α=0.01的检验,综上说明长沙市游憩空间与居住空间均存在显著的空间正相关性,即呈集聚分布模式,从Moran' I指数对比来看,居住空间大于游憩空间,表明居住空间相较于游憩空间集聚程度更高,这与相关学者关于城市居住小区与休闲点空间集聚强度对比的研究结论相吻合[36],主要原因在于居住空间作为居民的基本生活载体与民生需要,受长期以来我国“单位制度”影响,单位大院构成人们日常生活的基本单元,职住空间邻近,城市居住生活空间较为紧凑,同时,受市场经济条件下城市地价和建设用地集约管控及人口密度等因素影响,其空间分布往往更趋向于集中,而游憩空间由于受自然、社会、经济等多因素影响,其规划建设多依托城市特定区位展开,或者镶嵌于居住空间内部,连通性与邻接性相对较差,空间分散性与疏离性特征突出,进而对其空间集聚程度产生明显弱化效应。
表1 游憩空间与居住空间全局空间自相关计算结果

Tab. 1 Global spatial autocorrelation results of recreational space and residential space

功能空间 Moran' I指数 预期指数 方差 Z得分 P值
游憩空间 0.172 236 -0.000 815 0.005 401 2.354 726 0.018 536
居住空间 0.452 252 -0.000 300 0.000 095 46.348 700 0.000 000
为了进一步验证游憩空间与居住空间的集聚分布特征,并对比分析不同空间尺度下的集聚强度差异,通过运用Ripley's K函数分析法,并采用Monte Carlo法进行显著性检验,得到 L ( d )观测值、DiffK、上包迹线、下包迹线与距离t的函数关系 （图3）,以此判识两大功能空间的集聚强度差异及其尺度分布特征。结果显示,游憩与居住空间 L ( d )曲线均大于上包迹线,进一步验证了两大功能空间的集聚分布模式,从DiffK曲线峰值来看,呈现“居住空间(3678.69)>文化休闲空间(2030.41)>体育健身空间(1683.14)>商业娱乐空间(1640.97)>自然生态空间(1105.3)”的位序格局,表明不同功能空间的集聚强度差异显著,其中,居住空间集聚强度远大于各类游憩空间,反映了居住空间分布的“高密度、强凝聚”特性。从各功能空间最大集聚强度所对应的尺度距离来看,依次为“文化休闲空间(6837.64 m)>自然生态空间(6796.17 m)>商业娱乐空间(6693.53 m)>体育健身空间(6511.02 m)>居住空间(6351.52 m)”,表明各类功能空间集聚所波及的尺度范围差距并不明显,值得注意的是,在各类功能空间的位序对比中,居住空间集聚强度最高,尺度距离却最低,即出现集聚强度与尺度距离的位序倒置现象,再次验证居住空间分布的“集中紧凑”特性,而游憩空间则相对“稀疏分散”,两大功能空间集聚态势存在“相悖”现象,地域组合关系有待调整优化。
图3 游憩空间与居住空间分布Ripley's K分析

Fig. 3 Ripley's K analysis of recreational space and residential space distribution

4.2 游憩-居住功能空间形态特征

通过核密度分析来看（图4）,游憩与居住空间分布形态存在显著差异,但整体上均呈现以“空间极核”为导向的集聚特征。其中,居住空间广泛分布于湘江与浏阳河之间的老城区,呈南北连绵铺展格局,由五一大道、芙蓉路、人民路、二环线、浏阳河等形成的围合区域是居住空间分布的高度密集地带,同时,湘江西岸沿岳麓大道南侧区域也逐步发育为以学校、医院、沿江商圈等为载体的中密度居住空间集聚核心,表明老城区居民传统生活空间格局和新时期新城区开发建设是长沙市居住空间形态形成发育的重要载体条件;商业娱乐空间与居住空间存在一定的关联性,大致呈现“极核+组团”状形态格局,以五一广场、芙蓉广场为核心的城市商圈是商业娱乐空间分布的高度密集区域,同时,长沙火车站、长沙汽车南站、麓谷高科技工业园区等周边区域逐渐形成多个中等密度商业娱乐空间分布组团,主要原因在于高度密集的城市人流和旺盛的消费需求是城市商业、娱乐业等产业形态生存发展的必要前提,而居住空间往往孕育了庞大的市场群体与消费潜力,进而为城市商业、娱乐业成长发育提供了市场门槛条件,由此诱发城市商业娱乐空间与居住空间关联集中布局;文化休闲与商业娱乐空间具有较强的地域重叠,整体呈现以五一广场、芙蓉广场为中心的“单核极化”形态特征,核密度分布呈中心向外围不断递减的“圈层状”演替规律,这主要由于上述区域是长沙市传统“商圈”集聚核心与文化旅游休闲胜地,人流密度大,商业、娱乐业、旅游业高度发达,历史文化底蕴深厚,城市商务、娱乐、购物、旅游、休闲等多功能相互叠加,进而成为长沙市文化休闲与商业娱乐空间的高度重叠区域;体育健身空间高密度片区主要位于芙蓉路、二环线、人民路所形成的围合区域,呈南北辐射延伸态势,湘江沿岸、岳麓大道-三一大道沿线形成以滨江景观带、城市公园、休闲广场等为载体的多中心体育健身空间,整体表现为“片区+轴带+多中心”形态格局;自然生态空间分布较为广泛,具有跨行政区连片集群以及“大分散、小集中”分布特征,岳麓区政府-湘江西岸地带、二环线与三一大道交汇处、芙蓉路与人民路交汇处形成三大集聚核心,主要原因在于上述区域内分布有湘江景观带、浏阳河景观带、月湖公园、天心公园等多个自然生态空间载体,城市水域、森林、植被、山岳等分布相对集中,致使核密度值由三大集聚核心向外围区域逐渐降低,“中心-外围”结构特征发育明显。
图4 游憩空间与居住空间分布核密度

Fig. 4 The nuclear density of recreational space and residential space distribution

5 长沙市游憩-居住功能空间匹配关系

5.1 游憩-居住功能空间“数量-距离”函数衰减关系

随着与居住空间距离变化而产生的游憩空间数量演变是表征两大功能空间匹配关系的重要方面,通过借助缓冲区分析与相交分析工具,发现长沙市98.37%的游憩空间分布在距离居住空间0~3000 m范围内,进而以居住小区为参考中心,分别以500、1000、1500、2000、2500、3000 m为半径做缓冲区分析,将研究区域划分为0~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500、2500~3000 m共6个同心环带,将每个环带与游憩空间POI数据进行相交分析,以判识游憩空间与居住空间的“数量-距离”关系特征。
图5显示,随着与居住空间距离增加,游憩空间分布数量呈函数衰减规律,且在不同空间距离约束下,游憩空间分布数量衰减速率存在显著差异,其中,居住空间0~500 m半径范围是游憩空间分布的核心地带,约占6个环带内游憩空间总量的88.16%,各类游憩空间的分布比例依次为“文化休闲类>商业娱乐类>体育健身类>自然生态类”,居住空间500~1000 m半径范围游憩空间分布数量衰减速率最快,所占比重由前一环带的88.16%急剧降至6.62%,且衰减速率依次为“体育健身类>商业娱乐类>自然生态类>文化休闲类”,居住空间1000~1500、1500~2000、2000~2500、2500~3000 m范围内,游憩空间分布绝对数量及其比重整体较小,四大环带合占比重约为5.22%,且随着半径距离增加,自然生态类、商业娱乐类游憩空间数量分布逐步趋向于0,即完全超出居民日常游憩活动的可达范围。由此,距离居住空间3000 m半径环带是城市游憩空间集中分布以及居民日常游憩休闲的重要活动空间,这主要由于该空间范围是居民日常“生活圈”的重要可达空间,是居民以家为中心,开展包括购物、休闲、通勤（学）、社会交往和医疗等各种活动的重要行为空间[37],圈域内人口分布集中、交通条件便利、出行通勤时间短、居民游憩休闲需求强烈,进而为游憩空间规划建设提供了重要支撑条件,成为城市游憩空间分布的密集地带。因而,面向大众休闲时代背景,不断完善该圈域内游憩休闲设施以及优化与居住空间的配置关系,将不仅对居民日常生活质量产生直接影响,同时对于加快构建城市日常休闲“生活圈”体系、基于日常休闲行为需求配置公共游憩资源和践行“以人文本”城市发展观等具有重要意义。
图5 游憩与居住空间“数量-距离”函数衰减关系

Fig. 5 The "quantity-distance" function attenuation relationship between recreational and residential space

5.2 游憩-居住功能空间临近指向关系

5.2.1 游憩空间与居住空间临近匹配关系的“非对称性”

运用同位区位商分析法,对游憩-居住功能空间的“临近指向”关系进行测度,结果显示,居住空间具有“临近”游憩空间布局的指向特征,反之,游憩空间“临近”居住空间布局的倾向并不明显,说明游憩-居住功能空间呈单向吸引的“非对称性”错位临近关系,两大功能空间的地域组织结构和空间配置关系有待优化,这与国内相关学者关于居住空间与城市公共服务设施“空间临近”关系的研究结论保持一致[38]。一方面,从居住空间“临近”游憩空间的指向特征来看,CLQ居住空间→自然生态空间、CLQ居住空间→体育健身空间、CLQ居住空间→文化休闲空间、CLQ居住空间→商业娱乐空间分别为6.476、7.578、7.329、5.340,均远大于1,说明居住空间具有明显靠近游憩空间布局的指向特征,其主要原因在于,城市公园绿地、运动健身场所、文化休闲设施、商业娱乐设施等分布密集区域往往依托良好的生态环境、深厚的文化底蕴、便利的生活条件等而成为房地产开发商和购房者的青睐之地,游憩空间“磁力吸引”效应显著,进而在很大程度上左右着居住空间的区位选择与建设布局,如近年来以城市空间扩张和新城建设为契机,引发了长沙市新一轮城市商品房建设热潮,以城市水体、森林、湿地、文化、商圈等为游憩资源载体,形成了以湘江景观带、岳麓山风景名胜区、滨江新城、洋湖湿地公园、梅溪湖公园等为空间支撑的多个高端商品住宅集聚片区;另一方面,从游憩空间“临近”居住空间的指向特征来看,CLQ自然生态空间→居住空间、CLQ体育健身空间→居住空间、CLQ文化休闲空间→居住空间、CLQ商业娱乐空间→居住空间分别为0.913、0.949、0.973、0.974,均趋近于1,即接近随机分布,表明游憩空间布局基本不受居住空间的约束,游憩空间“临近”居住空间布局的指向特征不明显,这主要由于游憩空间的形成演变多是城市自然地理条件、人文历史基础、政府规划调控等多种因素综合作用的结果,居住空间分布格局并非是影响游憩空间布局的唯一因素,甚至众多游憩空间的产生仅是被动响应社会游憩需求的政策产物。实质上,多数游憩空间布局更多考虑资源的共享性、需求的门槛性和交通的可达性等,进而倾向于选择特定地理区位予以布局,由此导致其临近居住空间布局的“指向性”并不明显。

5.2.2 居住空间与不同类型游憩空间临近强度的异质性

从居住空间“临近”不同类型游憩空间的强度对比来看,依次为“体育健身空间>文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间”。其中,居住空间“临近”体育健身空间的指向程度最高,反映了体育休闲健身设施对于居住空间区位选择具有较强的空间引导效应,也说明随着大都市生活节奏加快和“全民健康”战略理念普及,人们对体育健身空间的能动选择倾向不断加强,较具代表性的如湘江沿线城市休闲健康步道、滨江休闲广场的建设等,对于吸引城市人口置业定居、扩大常住人口密度、拉升住宅价格等具有重要意义;其次为文化休闲空间,源于城镇居民家庭恩格尔系数下降以及人口受教育程度和国民素质整体提升,城市良好的文化氛围、优质的教育机会、完善的文化设施等成为影响居住空间建设布局和居民购房决策的重要因素,如近年来长沙市岳麓山国家大学科技城的建设强化了社会购房需求,周边区域住房供需趋紧等即证实了这一点;再者为自然生态空间,这是由于绿地、森林、水系等作为城市重要的自然生态基底,受舒适宜居的生活环境需求驱动,良好的生态景观往往成为社会竞相争夺的稀缺宝贵资源,自然生态环境对居住空间区位选择尤其是房价的影响显而易见,较为典型的如梅溪湖、滨江新城、洋湖湿地公园等城市高端住宅集聚区的发育成熟与社会公众对生态宜居自然环境的需求息息相关;最后为商业娱乐空间,便捷的商业与娱乐生活设施是影响居住空间建设布局的重要因素,也是决定人们日常生活便利程度的前提,但是由于城市不同服务等级的商业娱乐网点数量众多以及城市轨道交通网络的日趋完善,商业娱乐空间的覆盖面与服务范围不断扩大,导致其对居住空间布局的约束作用趋于减弱,其影响程度相比于其他3类游憩空间也相对不为显著,如地处长沙市都市南郊的红星现代商贸中心、洞井商贸城、通城商业广场等,均是高密度商业集聚板块,却并非发育为高端商品住宅空间集聚片区即说明了这一点。

5.3 游憩-居住功能空间平衡协调关系

运用式（9）,以区（县）为空间单元,得到各类型游憩空间与居住空间的不一致指数,进而采用 Jenks自然断裂法对不一致指数进行区间划分,并对应界定不同的关系类型,以此探究两大功能空间的平衡协调关系特征,具体如表2所示。
表2 游憩-居住功能空间协调关系划分类型

Tab. 2 The division types of coordination relationship between recreational space and residential space

游憩空间类型 不一致指数
游憩滞后居住型 游憩-居住协调型 游憩超前居住型
自然生态类 0.497~0.952 0.952~1.597 1.597~14.964
商业娱乐类 0.679~0.847 0.847~1.612 1.612~19.785
文化休闲类 0.000~0.597 0.597~1.207 1.207~19.258
体育健身类 0.000~0.559 0.559~1.159 1.159~19.741
依据上述划分标准,得到长沙市各区（县）游憩-居住功能空间协调关系类型分布状况。表3显示,在区（县）尺度下,不同类型游憩空间与居住空间协调关系类型分布对比鲜明,“协调”、“滞后”、“超前”类型出现的频率依次为50%、35.71%、14.29%,从综合评价结果来看,隶属于“协调”类型的行政单元数量仅有2个,占比为28.57%,综合表明长沙市游憩-居住功能空间整体协调水平不高,空间异质性特征突出,具体来看,湘江西岸游憩-居住功能空间协调性整体上要优于东岸,其中,岳麓区、望城区均为游憩-居住协调型,这主要在于两大行政区作为湘江新区核心板块,经济社会发展进程较快,区域生态环境优良,山水资源丰富,文化底蕴深厚,居住环境优越,近年来随着新城区开发步伐加快以及商业、娱乐、体育、文化、科教、商务、生态等游憩休闲设施日趋完善,大大提升了区域游憩-居住功能空间协调水平,成为新时期长沙市休闲宜居城市建设的重要样板区域;天心区、芙蓉区、雨花区、开福区为游憩滞后居住型,主要原因是四大行政单元均位于湘江东岸老城区,城市开发历史较久,人口分布密集,游憩休闲需求旺盛,但由于长期以来受“重城市生产、轻生活服务”等传统发展惯性影响,导致游憩空间总量相对不足且分布不均,老城区游憩设施陈旧老化、供需失衡的现象突出,对区域游憩-居住功能空间关系优化产生较强阻滞效应;长沙县为游憩超前居住型,该县地处都市近郊区域,是长沙国家级临空经济示范区的核心组成部分,先后获得“国家园林县城”“国家生态示范县”“中国人居环境范例奖”等系列殊荣,近年来通过秉持“生态立县”“文化兴县”“产业强县”等战略理念,重点发展旅游度假、体育健康、科教文化、商务娱乐、创意会展等现代休闲服务产业,区域所承载的游憩休闲功能日益凸显,游憩空间建设集聚水平远远超前于居住空间。
表3 长沙市各区（县）游憩-居住功能空间协调关系类型分布

Tab. 3 The type distribution of coordination relationship between recreational space and residential space in Changsha

空间划分 区（县） 自然生态类 商业娱乐类 文化休闲类 体育健身类 综合评价
湘江东岸 天心区 滞后 滞后 协调 协调 滞后
芙蓉区 滞后 滞后 协调 滞后 滞后
雨花区 滞后 滞后 滞后 协调 滞后
开福区 滞后 滞后 协调 协调 滞后
长沙县 超前 超前 超前 超前 超前
湘江西岸 岳麓区 协调 协调 协调 协调 协调
望城区 协调 协调 协调 协调 协调

6 结论与讨论

6.1 结论

以长沙市主城区为研究区域,通过利用城市公园、绿地、广场、文化、科教、体育、商业、商务、娱乐等游憩休闲场所和居住小区POI数据,并引入点要素空间分析模型和借助ArcGIS软件平台,分析了游憩-居住空间格局特征及其匹配关系,主要结论如下：
（1）游憩空间与居住空间均具有集聚分布特征,在不同尺度距离约束下,各类型功能空间集聚强度表现为“居住空间>文化休闲空间>体育健身空间>商业娱乐空间>自然生态空间”,但各功能空间最大集聚强度所对应的尺度距离依次为“文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间>体育健身空间>居住空间”,居住空间在一定尺度范围内呈“集中紧凑”布局特征,游憩空间则相对“稀疏分散”,两大功能空间呈“相悖”集聚态势。
（2）各类型功能空间形态特征差异鲜明,但整体上均呈以“空间极核”为导向的集聚模式,居住空间广泛分布于湘江与浏阳河之间的老城区,呈南北连绵铺展格局,商业娱乐空间与居住空间存在一定的关联性,大致呈现“极核+组团”状形态格局,文化休闲与商业娱乐空间具有较强的地域重叠,整体呈现以五一广场、芙蓉广场为中心的“单核极化”形态特征,体育健身空间呈南北辐射延伸态势,整体表现为“片区+轴带+多中心”形态格局,自然生态空间分布较为广泛,具有跨行政区连片集群以及“大分散、小集中”分布特征。
（3）游憩-居住功能空间存在基于“距离-数量”的函数衰减关系,居住空间0~500 m半径范围是各类游憩空间分布的核心地带,居住空间500~1000 m半径范围内各类游憩空间分布数量衰减速率最快,距离居住空间3000 m半径环带是游憩空间集中分布以及居民日常游憩休闲的重要活动范围。
（4）CLQ居住空间→自然生态空间、CLQ居住空间→体育健身空间、CLQ居住空间→文化休闲空间、CLQ居住空间→商业娱乐空间分别为6.476、7.578、7.329、5.340,均远大于1,居住空间具有“临近”游憩空间布局的指向特征,且“临近”指向强度呈“体育健身空间>文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间”的位序格局,而CLQ自然生态空间→居住空间、CLQ体育健身空间→居住空间、CLQ文化休闲空间→居住空间、CLQ商业娱乐空间→居住空间分别为0.913、0.949、0.973、0.974,均趋近于1,接近随机分布,游憩空间“临近”居住空间布局的指向特征不明显,两大功能空间呈单向吸引的“非对称性”错位临近关系。
（5）在区（县）尺度下,不同类型游憩空间与居住空间协调关系分布的空间异质特性突出,湘江西岸协调关系整体上优于东岸,其中,岳麓区、望城区为游憩-居住协调型,天心区、芙蓉区、雨花区、开福区为游憩滞后居住型,长沙县为游憩超前居住型。

6.2 讨论

总之,如何落实“以人文本”新型城镇化战略,推动公共服务设施均等精准配置,有效应对居民日益增长的美好生活需要,已成为现代城市发展的重要使命,也是新时期城市规划与管理者亟需思考的问题。基于此,本文针对游憩休闲设施优化布局提出 3点对策建议：
（1）以国家“十四五”规划开启、城镇化转型发展和“大众休闲”时代来临为契机,促进游憩设施数量、类型、质量、区位等与居住空间协调配置,中心城区在“退二进三”战略政策指引下,应强化提升游憩功能用地供给能力,加快老城区更新改造步伐,新城区则应基于人口规模、发展潜力等合理评估游憩设施需求水平并预留游憩用地空间,发挥游憩空间规划建设对于推动城市地域空间重构调整的作用功能;
（2）要注重不同类型游憩空间规划布局,严格抑制城市建成区空间扩张对水体、绿地、森林、山岳等自然生态空间的侵袭,推动中心城区生态空间存量更新重塑,不断提升自然生态空间面积比重,以城市区位、人口、交通等为导向,增强居住空间与商业娱乐空间互动演化的关联性,通过配建不同规模级别和业态类型的商业娱乐设施,引导城市商业娱乐空间向网络化、多元化和等级化方向发展,坚持“自下而上”文化休闲设施规划方针,通过综合考虑不同居民群体对文化休闲设施的需求程度和类型,引导文化设施均衡集约配置,构筑城市传统文化空间与现代创意空间有机协同发展格局,以提高居民生活质量和满足居民体育休闲生活需求为主线,注重多样化、基础性、生活化群众体育休闲设施建设,将公共体育休闲空间纳入城市规划建设整体框架,满足不同社会群体、不同社会阶层和不同闲暇时段的体育休闲需求;
（3）结合新时期城市居民生活方式和行为特征加速变革等时代特征,以计算机模拟算法、GIS集成分析、地理大数据等为技术支撑,推动城市公共设施区位传统理论体系与实践应用融合创新,实现城市公共设施规划布局决策与时俱进,科学引导公共游憩设施布局“社区下沉”,以面向居民日常游憩行为需求为指向推动居住区规划理念更新,加快构建城市“15分钟社区休闲生活圈”,将打造优质便捷的社区公共空间作为提升居民生活品质和增进民生福祉的战略基石。
本文基于地理大数据、数学建模和ArcGIS空间分析等数据方法,对城市游憩-居住功能空间匹配关系进行了尝试性探索,进一步拓展了城市功能空间研究的数据来源与方法手段,且基于“数量-距离”函数衰减性、临近指向性、平衡协调性等分析维度,探究游憩-居住功能空间关系问题,创新了已有研究侧重于从公平性、可达性、满意度等方面探究城市游憩设施配置的分析角度,进而为城市功能空间关系研究提供了新的切入视角与探索方向。同时,本文通过面向新型城镇化、全民休闲等时代背景,立足于城市游憩与居住两大功能空间关系分析,探究新背景趋势下的游憩休闲设施配置与城市空间结构问题,传承呼应了传统公共设施区位理论强调城市公共设施布局应以“社会福利”为出发点、以“公平和效率”为主线的理论精髓,并为丰富完善城市同心环模式、扇形模式、多核心模式等传统城市空间结构理论进行了有益探索。但较为遗憾的是,本文仅以POI点状地理数据为基础对游憩与居住空间进行近似抽象表征,并未融合AOI、土地利用和卫星遥感影像等面状数据,由此对两大功能空间关系的全面探究存在局限,同时,由于POI数据在历时性、尺度性等方面存在缺陷,本文仅从时间静态角度以及全市或区（县）尺度单元对游憩-居住空间关系开展分析,因而进一步拓展游憩与居住空间基础数据来源,融合POI与AOI“点-面”地理大数据以及传统土地利用、卫星遥感影像数据等,开展长时间序列的动态数据跟踪,并基于街道、社区等微观尺度单元进行两大功能空间关系的具体实证研究,将是未来持续深化探索的重要方向。另外,本文仅从“数量-距离”函数衰减性、临近指向性、平衡协调性等方面对游憩-居住空间关系进行了初步探讨,缺乏对于两大功能空间匹配机制、匹配模式及形成因子等方面的深入探究,基于详实的地理空间数据、社会经济统计数据和问卷调查数据等,并引入覆盖指数、耦合度、空间回归、地理探测器、因子分析等方法模型,对两大功能空间关系进行理论与实证研究也是未来重要的探索议题。

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