基于大数据对城市高活力街道...研究——以海口市海甸岛为例_孔龄尧.pdf

118城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.03Key words POI data;LBS data;street vitality;space carrier;Haidian Island1 引言随着我国城市进入高速发展阶段，城市化建设由增量扩张向存量提质的方向转变，如今城市建设的重要任务就是设计盘活和优化现有城市街道空间的活力。并且，盘活街道空间活力对城市经济建设和民生发展具有重要作用。目前，国内外关于城市街道活力的研究以定性评价为主，定量研究相对较少1。通过大量查阅并在 CNKI 检索 20102020 年的相关论文，发现在城市街道空间活力量化研究方面发展缓慢。无论是为了满足当今时代需求，还是为了完善当前的城市管理方法，都需要寻找新的设计指导方法。这种方法必然不能是以往从主观感受出发的定性研究，也不能是定性与量相结合的折中方案，而是需要科学的、精确的、量化的定量化分析。为此，本文以海口市主城区海甸岛普通生活型街道为样本，基于大数据构建数据库，应用熵权 TOPSIS 法对街道空间活力进行量化评价分析，从“城市科学+风景园林学”的传统研究模式转变为“人类生态学+城市科学+数学+信息科学+其他学科”的理论主导研究，实现了城市街道活力中要素能效研究深度的学科交叉性和融合性。2 理论研究2.1 街道活力产生机制对 于 街 道 活 力 的 概 念，简 雅 各 布 斯（JacobsJane）的多样性理论和扬 盖尔（JanGehl）慢行理论2摘要随着城市的不断发展，城市街道空间设计逐渐成为城市建设的重要组成部分，本文以海口市海甸岛为例，从丰富度、密度、可达性三个方面研究城市街道活力。本研究基于P OI、L B S 数据，运用 s h a n n o n-w i e n e r 指数、熵权 T OP S I S 分析方法，对海口市中心城区的城市街道空间载体和街道活力进行量化排序实证研究。结果表明，海口市海甸岛的高活力街道多为生活型街道，排名前五的为三西路（0.0 8 6 7）、海岸路（0.0 8 2 2）、二东路（0.0 7 8 5）、三东路（0.0 6 9 4）、五西路（0.0 6 1 7）。经分析，有效经济类载体对街道活力的产生有较大的贡献作用。关键词P OI 数据；L B S 数据；街道活力；空间载体；海甸岛中图分类号T U-0 5文献标识码A基金项目海南省自然科学基金面上项目（3 1 9 MS 0 1 8）。DOI1 0.1 9 8 9 2/j.c n k i.c s j z.2 0 2 3.0 3.2 7Abstract With the continuous development of cities,urban street space design has gradually become an important part of urban construction.Taking Haidian Island of Haikou city as an example,this paper will study the vitality of urban streets from three aspects:richness,density and accessibility.In addition,based on POI and LBS data,this paper conducted quantitative empirical research on the urban street space carrier and street vitality in the downtown of Haikou with Shannon-Wiener index and entropy weight TOPSIS analysis method.The results show that most of the high vitality streets in Haidian Island of Haikou city are life type streets,and the top five are Sanxi Road(0.0867),Haian Road(0.0822),Erdong Road(0.0785),Sandong Road(0.0694),and Wuxi Road(0.0617).Through analysis,it is found that the effective economic carrier has a great contribution to the street vitality.作者简介：孔龄尧（1997-），男。研究方向：风景园林规划与设计、城市开放空间。通信作者：林世平（1972-），男，副教授。研究方向：风景园林规划与设计、城市开放空间。作者单位：海南大学林学院基于大数据对城市高活力街道的识别研究以海口市海甸岛为例 ResearchontheIdentificationofUrbanHighVitalityStreetsBasedonMulti-SourceData:A Case of Haidian Island in Haikou City孔龄尧 杨 超 林世平Kong Lingyao,Yang Chao,Lin Shiping119 2023.03/Urban and Rural Planning and Design 城乡规划设计等空间活力经典理论表示：街道空间活力是由人与空间场所的交织产生的。郝新华等对街道活力描述为“人的行为和空间载体在活力本质的作用下相互促进相互因果产生的”3。人的行为表现为活力表征（人的各种行为现象），空间载体表现为活力构成（空间要素）。空间载体本身不会产生活力，但是会在行为的触动下产生不同程度的活力，且对活力的产生有很强的刺激作用和间接衡量活力的作用。换言之，没有空间载体行为不会无缘无故地产生，也就不会产生活力。2.2 城市街道活力评价指标体系的构建2.2.1 筛选有效空间载体经过实地调研及爬取 POI 数据综合筛选出有效的街道空间载体，并根据活力产生的机制与结合耗散结构理论，从而进一步构建空间载体端评价体系。有效空间载体即能与人的行为端产生相互作用或发生反应（产生人员聚集、停留或者人的流动）的载体，并且可以满足供给自然、社会、经济等需求的载体。有效载体还需满足对街道活力的产生起直接影响作用，如街边店铺关门或停业即无效载体。还应剔除社区、小区、大学校园内等一些远离街道，不对街道活力的产生有直接影响的载体，因此设置过滤街道中心左右缓冲 100m 范围外的空间载体。最终，确立有效空间载体 POI 数据。2.2.2 评价指标的确立本研究综合国内外相关街道空间活力理论及评价指标，根据最新理论定性的对街道空间活力产生的结论，细致地梳理、总结与思考，归纳出三大要素，从丰富度(多样性)1、密度、可达性（便捷性）三个方面，按“人”与“自然”的结构，结合城市街道的特点4，筛选整理出能够反映城市街道活力的相关载体要素指标，作为评价城市街道要素能效的关键指标（见表 1）。3 研究对象与数据采集3.1 研究样本本篇文章研究的主要区域范围为海口市主城区海甸岛，其区域总面积为 14.391km2。海甸岛大大小小共计 50 余条街道。本文结合海口市海甸岛主要城市道路的现状调研，并依据载体端与行为端的相互交织、相互作用所产生的空间活力理论，选取海口市海甸岛片区与市民生活行为密切关联的 34 条城市街道作为研究样本（见图 1）。3.2 数据采集本研究数据包括：高德地图兴趣点（pointofinformation,POI）数据，百度 LBS（locationbasedservices）热力数据，城市路网，以及现场调研数据。高德地图 POI 数据：POI 即城市空间兴趣点。其具体数据涵盖多种信息，如名称、地址、类别、分类、坐标等5。通过软件 Python 语言编程爬取出 10620 条最新的高德地图 POI 原始数据。经过整理归纳重新分类为餐饮服务、购物服务、医疗保健服务、体育休闲服务、市政服务、科教文化服务、金融保险服务、住宿服务、风景名胜等。经过 ArcGIS 处理筛选有效空间载体 POI 数据 8306 条（见表 2）。百度 LBS 热力数据：LBS 又名“移动定位服务系统”，是基于移动终端产生的地理位置数据而展开的服务，是通过卫星 GPS 定位呈现实时位置点，比传统的手机信令数据更为准确且去秘性强6。此数据采集通过 Python 语言编程爬取，爬取多天数同时点（8 时、10 时、12 时、14 时、18 时、20 时）获取 LBS 热力数据。城市路网：通过 Python 语言编程爬取高德地图位置坐标数据，在 ArcGIS 上进一步具象化处理出街道路网，便于数据对照研究。表 1 城市街道空间活力量化的有效空间载体指标因子评价表评价指标备注丰富度运用 shannon-wiener 指数计算街道载体种类多样性密度街道有效载体数量/街道长度可达性街道空间的实际连接路径数量/街道空间实际节点数图 1海口市海甸岛片区样本街道分布图（图片来源：2019 年海口市海甸岛片区控制性详细规划）1 一东路 2 二东路 3 三东路 4 四东路 5 五东路 6 六东路 7 一西路 8 二西路 9 三西路 10 四西路 1 1 五西路 12 六西路 13 进纪大道 14 和平大道 1 5 碧海大道 1 6 人民大道1 7 甸昆路 18 海岸路 19 德利路 20 怡心一横路 21 万恒路 22 胜景路 23 福安路 24 安民路 25海昌路 26 海景路 27 春华路 28 万兴路 29 海达路 30 海彤路 31 五中路 32 怡心路 33 海兴路 34 万美街120城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.034 研究方法 4.1 研究思路依据理论研究分析爬取的载体端 POI 数据，对量化指标进行活力排序，再通过分析人行为端 LBS 数据，生成样本街道人口出行热力图，对比验证街道空间载体端高活力街道的合理性。4.2 熵权 TOPSIS 法熵 权 TOPSIS(techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution)法又称优劣差距法，根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。熵权 TOPSIS 法是多目标决策分析中一种常用的有效方法。但熵权 TOPSIS 法默认的是各评价指标没有重要性之分，这就存在一个如何确立不同评价指标所占权重的问题。为此，本研究采用熵权TOPSIS 法来确定各指标的权重7。熵权 TOPSIS 法是一种客观赋权法，仅依赖数据本身的离散性，这就避免了在指标赋权时带入人为主观的成分7。对各个因子（见表 3）采取软件处理数据方式进行合理计算，构建基础数据，得到原始矩阵数据。设置研究对象为 g 条，每条街道空间活力的评价因子为 k 个，则形成原始数据矩阵 A：（1）A对矩阵 A 进行正向化处理，其公式为：（2）kmaxkmaxmink对矩阵，统一量纲，形成标准化矩阵：（3）Z计算出各个指标的信息熵值及指标权重:（5）（4）kk P+为评价数据中第 k 个指标在第 g 条城市街道活力的最大值，即最优方案；P-为评价数据中第 k 个指标在第g 条城市街道活力的最小值，也是最差方案：（6）（7）Pmaxmaxmax（8）Pminminmin评价对象与最大值的评价距离：（9）评价对象与最小值的评价距离:（10）各个研究对象的评价优解的贴近度 Rg。Rg越大，表明该城市的街道活力越大，当 Rg=1 时，表明街道活力最高；表 2海口市海甸岛有效街道空间载体 POI 数量POI 类别基本载体POI 数量/个餐饮服务餐厅、咖啡店、蛋糕店、冷饮店、茶馆等1319风景名胜广场、公园、寺庙、教堂、景区等25购物服务