基于網絡分析的公共服務設施評價與規劃對策

　　摘 要: 主要探討了以地理信息系統為技術平臺的基于最短路徑的網絡分析方法和多因子疊加分析方法在城市規劃中的應用。以河南省鞏義市為例，選取市域范圍內的教育、文化、體育、衛生、福利五大類設施，通過對各類設施分布的現狀服務區分析，得出每類設施的現狀服務水平，最后通過綜合疊加分析得出現狀公共設施的總體覆蓋情況，為該市未來空間總體發展方向和公共服務設施的規劃配置提供參考依據。

　　劉世偉， 山西建筑 發表時間：2021-10-25

　　關鍵詞: 地理信息系統; 網絡分析; 服務區; 公共服務設施

　　1 概述

　　伴隨著新型城鎮化的進程，大中城市成為轉移農村剩余勞動力的主要空間，這些城市由于現狀規模不是很大，在城市發展方向選擇上往往受到現狀公共服務設施的影響，即靠近現狀公共服務設施的地區比較成熟，服務性較好。通過對公共服務設施的現狀分布進行分析評價，有利于實現公共服務設施資源的有效配置，合理選擇城市發展方向，優化城市空間結構。

　　國內關于公共設施服務區的研究成果頗為豐富，但多數為單因子方面的探討，缺少對城市內教育、文化、體育、福利和衛生等多因子的研究。孔云峰以鞏義市初級中學為例，采用地理信息系統( ArcGIS) 技術建立人口分布、學校分布和交通條件等數據庫，計算空間可達性，定量分析每一個居住區位學生上學的便利程度[1]。

　　劉偉基于 ArcGIS 9. 3 軟件平臺，以網絡分析、空間疊加和數據分類等方法，針對天津濱海新區塘沽老城區教育設施，計算出小學建筑規模和模擬了生源的出行方式，提高了控規指標的科學性[2]。

　　章程的碩士 論 文 將 GIS 技術與公共服務設施規劃模型緊密集成，開發適于進行城市公共服務設施的規劃模型空間分析系統，探討城市公共服務設施模型與 GIS 相結合輔助規劃的方法，促進定量分析技術在規劃分析中的應用[3]。

　　張純以北京市中心城區為例，從城市規劃交通視角探討小學教育資源與交通可達性之間的相互關系，針對教育資源分布現狀，提出城市范圍的校車服務設施布局建議[4]。

　　傳統的公共服務設施分析手段多利用 CAD 工具，以設施點為圓心一定的距離為半徑畫圓作為設施的服務范圍，這種方法沒有考慮路網結構、通達性等因素對設施服務范圍的影響，簡單的以直線距離為參考，精確性較低。隨著信息技術的應用與推廣，基于 GIS 的網絡分析能將路網密度、等級等因子納入評價體系，為公共服務設施的精確分析提供了可能。本文以河南省鞏義市的公共服務設施分析為例，試圖通過網絡分析和多因子疊加分析的方法來彌補傳統方法的不足，提高規劃的科學性和準確性。

　　2 技術方法與路線

　　網絡分析( Network Analysis) 是對地理網絡，如交通網絡、基礎設施網絡等，通過地理分析和建模來模擬和分析各類資源在網絡上的分配情況，實現網絡結構優化和資源優化配置問題。一個基本的網絡主要包括中心、連接、節點和阻力。中心為具有一定容量能夠接受或分配資源的節點位置，如文化站等; 連接是現實各種線狀事物的抽象，如道路; 節點是網絡中線狀事物的交匯點，如道路交點等; 阻力是到達一個中心所花費的時間、距離、費用成本。本文通過對教育、文化、體育、福利、衛生等公共服務設施的網絡分析，得到設施的服務區范圍，通過服務面積比和服務人口比兩個指標，對設施分布情況進行評價。

　　本文具體的工作流程如下:

　　1) 數據準備。建立文件地理數據庫并導入社會福利設施、醫療衛生設施、文化設施、教育設施、體育設施數據。對路網數據進行拓撲檢查，修正拓撲錯誤，并導入文件數據庫。建立人口分布圖層。 2) 利用 ArcCatalog 構建網絡數據集( Network Dataset) 。 3) 利用網絡分析( Network Analyst) 中的新服務區( New Service Area) 構建公共服務設施的服務區。 4) 將服務區與市域圖層進行疊加。 5) 將矢量數據轉換為柵格數據，并進行重分類。最后，進行公共服務設施的綜合的多因子疊加運算，具體路線圖如圖 1 所示。

　　3 設施評價及規劃對策

　　數據來源: 本文所用社會福利設施、醫療衛生設施、文化設施、教育設施、體育設施及人口方面的數據，通過調查得到，路網數據通過 ArcMap 矢量化得到，底圖為鞏義市土地利用調查數據圖。

　　3. 1 社會福利設施的現狀評價及規劃對策

　　1) 社會福利設施的現狀評價。

　　鞏義市現有社會福利設施 17 處，養老床位約 1 750 張，老年人口約 5. 59 萬人。由于養老設施服務整個市域，分析以 3 km 和 5 km 作為服務半徑。

　　網絡分析結果如表 1 所示。

　　由表 1 可知，社會福利設施以 3 km 為服務半徑，服務區覆蓋人口為 65. 81 萬人，服務人口比為 80. 50% ，服務區覆蓋面積為 124. 89 km2 ，服務面積比為 52. 03% 。以 5 km 為服務半徑，服務區覆蓋人口為 78. 31 萬人，服務人口比為 95. 79% ，服務 區 覆 蓋 面 積 為 799. 29 km2 ，服 務 面 積 比 為 76. 78% 。總體來看，社會福利設施服務面積比不大，但服務人口比高，能夠覆蓋大部分的居住區。

　　從圖 2 可以看出，社會福利設施主要沿 G310 和 S314 分布，其中 G310 沿線有 7 處，S314 沿線有 4 處，遠離主要交通線路的地方較少或沒有。從空間來看，市域北部和東部福利設施有 13 處，占到總量的 82. 35% ，而市域南部僅有 3 處，占到總量的 17. 65% ，其中康店鎮、回郭鎮、夾津口鎮缺少社會福利設施。從城鄉分布來看，社會福利設施基本分布在市區及鎮區，而離市區鎮區較遠的區域則沒有相關福利設施。

　　2) 社會福利設施的規劃對策。

　　a. 隨著老齡化社會到來，社會福利設施和康養設施應提前預留空間，建議在康店鎮、回郭鎮沿伊洛河一帶結合康養產業，增加兩處社會福利設施; b. 增加養老設施用地，隨著老齡化的到來，養老設施需要進一步完善。

　　3. 2 文化設施的現狀評價及規劃對策

　　1) 文化設施的現狀評價。鞏義市現有文化設施 28 處，包括 1 處綜合型文化場館，3 處圖書館，6 處文化活動中心， 14 個文化站，2 個文化廣場，1 個期刊閱覽室和 1 個文化館。基本每 個 鄉 鎮 街 道 至 少 有 1 處 文 化 設 施。分 別 以15 min 和 30 min 作為服務半徑，分析結果如表 2 所示。

　　從表2 可以看出，文化設施以10 min 為服務半徑，服務區覆蓋面積為 419. 34 km2 ，服務面積比為 40. 28% ，不足市域面積的一半。服務區覆蓋人口為 59. 82 萬人，服務人口比為 73. 18 % 。以 15 min 為服務半徑，服務區覆蓋面積為 623. 10 km2 ，服務面積比為 59. 86% ，覆蓋人口為 70. 76 萬人，服務人口比為 86. 57% 。結合人口分布，可以發現人口密集區與文化設施覆蓋區重合度高。

　　結合圖 3 可以看出，空間分布上，市區擁有較多的文化設施，共 9 處，約占總量的 1 /3。回郭鎮、芝田鎮、站街鎮、竹林鎮也實現了基本覆蓋。而市域北部、南部及東部山區覆蓋較少。

　　2) 文化設施的規劃對策。大型文化設施主要集中在中心城區，東部新城區的市文化藝術中心已建成，片區級及社區級文化設施的服務水平有待完善，但從未來發展考慮，以休閑旅游、文化創意為主導的文化展示設施嚴重不足，建議在河洛鎮( 河洛文化起源地) 增加區域性的文化設施，提升城市的歷史文化魅力。

　　3. 3 醫療衛生設施的現狀評價及規劃對策

　　1) 醫療衛生設施的現狀評價。鞏義市現有一級及以上醫療機構 30 個，其中綜合醫院 5 個，鄉鎮衛生院 17 個，專科醫院 4 個，社區衛生服務中心 3 個，計劃生育服務站 1 個，總床位數為 2 475 張。中心城區具有 12 個醫療衛生機構，占到總數的 40. 0% ，回郭鎮、涉村鎮和河洛鎮各有 2 個，其余 13 個鄉鎮均只有一個鄉鎮衛生院。以交通時耗 15 min， 20 min 為服務半徑，網絡分析結果見表 3。

　　由 表 3 可 知，醫 療 衛 生 設 施 的 15 min 覆 蓋 面 積 為 564. 05 km2 ，服務面積比為 54. 18，接近市域面積的一半，而 20 min 覆蓋面積為 756. 69 km2 ，服務面積比為 72. 69% ，醫療衛生服務設施已經覆蓋市域的大部分區域。從服務人口來看，醫療衛生 15 min 覆蓋人口 66. 98 萬人，服務人口比為 81. 94% ，而 20 min 的覆蓋人口達到 73. 17 萬人，服務人口比為 89. 51% ，基本覆蓋市域人口的絕大部分。

　　結合圖 4，從空間上來看，市區下轄的五個街道已全部覆蓋，回郭鎮、芝田鎮、站街鎮和竹林鎮已經全部覆蓋，魯莊鎮、西村鎮、北山口鎮、大峪溝鎮 4 個鎮在以 15 min 的服務半徑內大部分被覆蓋，其他鄉鎮在以 20 min 服務半徑的服務范圍內，大部分被覆蓋。整體來說，鞏義市的衛生設施分布情況較好。

　　2) 醫療衛生設施的規劃對策。醫療衛生設施的主要問題是大型醫療設施分布不均，大型醫療機構有 9 家分布在老城區，僅 1 家在東部新區，大型醫療衛生設施的布局嚴重不均衡，服務半徑不合理。建議在東部新區增加一處綜合醫院。

　　3. 4 教育設施的現狀評價及規劃對策

　　1) 教育設施的現狀評價。鞏義市現有高中 7 所，職業高中 4 所。分別以一定的服務半徑使用 ArcGIS 進行網絡分析，基于網絡分析的高中的服務區結果如表 4 所示。

　　由表 4 可知，高中 1 500 m 覆蓋面積為 23. 51 km2 ，服務面積比為 2. 26% ，5 000 m 覆蓋面積為 181. 88 km2 ，服務面積比為 17. 96% 。從整個市域來看，高中的服務面積較小，因此有一部分學生要經過很長距離才能到達學校。高中 1 500 m 覆蓋人口為 16. 39 萬人，服 務 人 口 比 為 20. 05% ， 5 000 m 覆蓋人口為 46. 86 萬人，服 務 人 口 比 為 57. 33% 。僅有 1 /5 的學生，可以步行到達學校，大多數的學生由于離校遠需要寄宿于學校。

　　從圖 5 可以看出，高中學校集中分布在市區及緊鄰的北山口鎮和芝田鎮，市區以外只有回郭鎮和小關鎮各有 1 所高中分布。

　　2) 教育設施的規劃對策。高中能基本覆蓋中心城區和鎮區，遠離中心城區和鎮區的學生需要通過寄宿解決，從未來提供高中教學質量的需求，規劃中建議取消小關鎮、回郭鎮、芝田鎮的三處高中，保留縣城區內四處高中，未來集中到縣城內接受高中教育。

　　3. 5 體育設施的現狀評價及規劃對策

　　1) 體育設施的現狀評價。鞏義市共有 6 處體育設施 ( 除去學校中的體育設施) ，分別為鞏義市體育館，夾津口鎮公共健身廣場，大峪溝鎮足球場、籃球場，芝田鎮專門體育訓練 場 和 新 中 鎮 茶 店 村 燈 光 球 場。分 別 以 10 min， 15 min 為服務半徑，網絡分析結果如表 5 所示。

　　從表 5 可知，體育設施 10 min 覆蓋人口為 33. 30 萬人，服務人口比為 40. 73% ，覆蓋面積為 204. 76 km2 ，服務面積比為 19. 67% ，15 min 覆蓋人口為 55. 08 萬人，服務人口比為 67. 39% ，覆 蓋 面 積 為 422. 38 km2 ，覆 蓋 面 積 比 為 40. 57% 。

　　結合圖 6 可知，具有體育設施的鄉鎮和市區具有較好的體育設施覆蓋，對于體育設施需求較大的康店鎮、河洛鎮、魯莊鎮，體育設施覆蓋較差，雖然體育設施的覆蓋面能夠連成片，但是遠離主要干道，鎮區使用體育設施需要花費更長的時間，很容易降低群眾的鍛煉意向。

　　2) 體育設施的規劃對策。體育設施的問題主要集中在用地方面，市域現狀體育設施用地嚴重不足，雖然體育設施

　　覆蓋面積和覆蓋人口較大，但是考慮到服務設施的承載能力，6 處體育設施不能滿足全市 81 萬人口的需求。第一，建議在新城區增加一處大型市級體育館; 第二，補足片區級和社區級體育設施體系，重點在回郭鎮、芝田鎮和小關鎮增加三處體育場館，以滿足居民的需要。

　　3. 6 公共服務設施服務區綜合分析與規劃對策

　　1) 公共服務設施的綜合評價。通過對以上五大類公共服務設施服務區進行加權疊加分析，通過專家打分方法確定每個因子的權重，其中福利設施權重 0. 1，文化設施權重 0. 15，體育設施權重 0. 15，衛生設施權重 0. 3，教育設施權重 0. 3。按前文分析所得，將每類服務設施服務區分為三級，疊加五大類設施綜合得分大于 0. 8，公共服務設施覆蓋性好，在 0. 6 分 ～ 0. 8 分覆蓋性較好，0. 4 分 ～ 0. 6 分覆蓋性一般，0. 2 分 ～ 0. 4 分較差，小于 0. 2 分差。分析結果如表 6，圖 7 所示。

　　可 以 看 出，公 共 服 務 設 施 覆 蓋 性 好 的 區 域 面 積 為 171. 53 km2 ，占市域面積的 18. 75% ，主要分布在市區孝義街道、紫荊街道、新華路街道、杜甫街道及永安路街道，回郭鎮，芝田鎮及其他鎮域的鎮區，魯莊鎮、河洛鎮基本不含公共服務設施覆蓋性好的區域。而公共服務設施覆蓋差的區域面積為256. 51 km2 ，占比28. 04% ，主要分布在康店鎮、河洛鎮，以及南部山區。

　　2) 綜合評價結論。隨著未來城市發展方向轉向伊洛河兩岸發展，河岸南部的現狀城區公共服務設施綜合較好，河岸北部地區缺少高等級的公共服務設施，建議未來增大市級文化休閑、醫養健康設施的投入，重點布局康店鎮醫養健康設施，河洛鎮文化休閑設施，提升伊洛河北岸的服務設施水平。

　　通過公共服務設施評價，設施覆蓋性方面比較完整，但是設施等級差距較大，因此要完善公共服務設施的配置等級，根據服務人口規模和服務范圍，按照等級分明、聯系方便、服務半徑合理的要求進行公共服務設施的配置，形成“中心城市—副中心城市—小城鎮”的三級配置體系，重點加強中心城市的文化、教育、體育等綜合服務水平，副中心城市 ( 西部回郭鎮、東部小關鎮) 主要服務市域東西兩側地區，形成公共服務的副中心，加大市級公共服務設施的配置。

　　4 局限與展望

　　本文是將基 于 GIS 的 網 絡 分 析 手 段 應 用 于 公 共 服務設施現狀分 析 及 布 局 優 化 的 一 次 探 索。文 章 對 鞏 義市的教育、文化、體 育、衛 生、福利設施分別進行了網絡分析和綜合疊加分析，加深了對公共服務設施現狀分布的科學精確認識，對公共服務設施的布局優化提供了有益的參考。但由 于 方 法 限 制，在 分 析 中 也 存 在 不 足，如缺乏對設施規模 質 量，道 路 等 級 等 因 素 的 綜 合 考 慮，分析方法有待完善。