【基于GIS的设施可达性分析计算案例6400字】

基于GIS的设施可达性分析计算案例目录基于GIS的设施可达性分析计算案例 1 11.1.1起始点与目的地的确定 11.1.2普洱市城市道路数据的获取与处理 2 3 41.2.2设施服务能力计算 61.2.3可达性的计算与结果表达 7 1.3.1教育设施可达性分析 1.3.2体育设施可达性分析 1.4小结 1.1.2普洱市教育设施空间分布呈现地域性不均衡 1.1.3普洱市教体设施可达性水平与城市发展情况存在结构性错位 本研究以普洱市域342个居民点为起始点，人的位置是本文研究的起点，由于获取数据有限，无法确定到他们具体从何位置出发，本文采用研究的居民点数据为全国地理信息数据库中的居民点数据，如图4-1所示。本研究以分布于普洱市域10个行政区中的840个中小学教育设施、58个体育运动场馆，作为居民活动的目的地(兴趣点),具体位置见前文。本研究道路数据采用全国地理信息数据库中的普洱市市域道路数据，并将这些道路数据进行筛选处理，分为5级，包括国道、省道、县道、乡道、村道、其他道路。见图4-2所示。接着，根据城市的实际情况确定了每一类道路的通行速度，见表4-1。N人行政区边界图4-2普洱市道路网络图通行速度(km/h)国道省道本研究的可达性计算，分为三步骤。第一，计算出起点到终点的最短时间，即：普洱市所有具有教育体育设施需求者从其生活居住点出发，抵达他们可以使用的中小学、体育设施的最短时间。第二，在此基础上，运用潜能模型来计算普洱市域内4每个居民点到教体设施的可达性。第三，将可达性计算结果在GIS软件中进行可视化表达。计算所有起终点之间的最短距离，需要用到GIS软件中的“网络分析一OD成本矩阵”工具，OD成本矩阵即起点一目的地成本矩阵。部分居名点或设施点地并不落在道路上，只要到达离其最近的道路便算是到达目的地。在这一步的计算中，由于教育设施是划片利用的，各区县内的居民只能利用到本区县内的教育设施，因此教育设施与体育设施的操作步骤有所不同。对于教育设施，起始点加载各区县居民点，目的地分别加载对应区县内的小学、中学设施点，最后运行求解出每个起始点到目的地点的最小时间，并且在这一图层的属性表中对应列出，即OD成本矩阵。以小学设施为例，结果如图4-3、4-4所示：N千米■小学ADEFG1219779阿里村-位置511319780阿里村-位置521419781阿里村-位置531519782阿里村-位置41619783阿里村-位置51719784阿里村-位置31819785阿里村-位置61919786阿里村-位置54119787阿里村-位置32119788阿里村-位置10119789阿里村-位置21119790阿里村-位置19119791阿里村-位置27119792阿里村-位置24119793阿里村-位置35119794阿里村-位置7119795阿里村-位置14119796阿里村-位置18119797阿里村-位置20119798阿里村-位置28对于体育设施，居民可使用市域内所有体育设施，因此，需要建立所有居民点到所有体育设施的距离成本。起始点加载所有居民点，目的地加载所有体育设施点，运行求解出每个起始点到目的地点的最小时间。结果如图4-5、4-6所示。6阿里村-位置511阿里村-位置521阿里村一位置5311415131611阿里村-位置101阿里村一位置211工11工17111线通过人口数量、各区教体设施点数目，进一步计算每个区平。郑朝洪利用卫生技术人员数表示服务力来度、兴趣点类别与数量，具体计算如公式如下(4-1):其中：Fj表示人口密度；n表示兴趣点种类；W表示兴趣点类别为i的影响因相关系数取1,则目的地的服务能力的计算公式为(4-2):行政区思茅区宁洱县墨江县8景东县景谷县6西盟县7行政区服务能力思茅区宁洱县1墨江县95景东县2景谷县2213西盟县4然后，将服务能力与得到的居民区点到各个设施的最短时间带入潜能模型公式，从而计算出每个居民区点到各个设施的可达性。8到设施点j点之间的最短出行距离距离，β为摩擦系数。其中，吴建军采用β=2的模型研究河南省兰考县医疗设施的空间可达性Iii]。吴文龙在研究深圳市福田区体育设施可达性时，通过比较β取1和2时的两种情况发β通常取1-2之间，结合研究对象，本文取β=1作为潜能模型的阻抗系数。计算得出的可达性结果如表4-5所示。居民点123根据潜能模型，得到了每个居民点的可达性度量结果，为了研究其规律，需要将这些数值结果反映于空间上，常用的方法包括GIS软件中的空间插值分析。其中，常用的插值方法包括：反距离权重法、克里金法、自然领域法、样条函数法。克里金法是对未知样点进行的一种线性无偏最优估计。并且在本研究的实际操作中，利用克里金方法进行空间数据插值取得图面效果更为理想，因此本文采用克里金法来量化空间可达性。利用GIS插值工具，得出中小学可达性空间分布图如4-7、4-8,体育设施可达性空间分布图如4-9:N图4-7各行政区小学可达性空间分布图来源：作者自绘N中学可达性图4-8各行政区中学可达性空间分布图千米图例体育可达性1.3教体设施的可达性结果分析从小学可达性分析结果来看，观察图4-5,在总体上可达性呈现多个核心的圈层结构分布，拥有2个高水平可达性核心，在中心可达性较高，向外逐渐降低。对小学设施的可达性及其布局进行分析，在整体上可以从三方面进行分析。在城市层面上，拥有北部以景东、镇沅县为中心，西部以澜沧县为中心的2个可达性较高中心区域，且中东部宁洱县、景谷县东北部可达性水平也较高。思茅区西部地区和江城县的可达性显著较低。其主要原因是，2个高水平的核心从交通路网的完善程度，设施的数量，与人口数量上发展情况相较来说都比较好。而可达性水平较低的地区则小学设施数偏少。在设施层面上，研究范围内可达性较好的区域内出现了高可达性的核心片区，分析其位置可以发现，可达性较高的北部核心中包含了多所分布密集的学校。这些设施地理位置处在较便捷的位置，且相对比较集中，对其区域的可达性有明显提升在居民层面上，可达性较高的居民点大多存在人口适量和距离设施较近的特点，相反人口数量较多且有小学设施在其附近的居民点可达性却处在相对中间的位置，其原因主要为，居民人口集聚的区域，对服务设施的需求较大，但设施的服务供给能力有限，造成其可达性不高的结果，而人口适中，与设施距离较近的位置则可以获得较好的可达性。从中学可达性分析结果来看，观察图4-6,分析可知其特征与小学特征类似，拥有1个显著的高水平可达性核心。在城市层面上，镇沅、景东为中心的北部核心可达性较高。且北部的可达性明显高于南部。除核心区外，大部分地区的可达性水平都不高，思茅、宁洱的中东部地区可达性稍高。可达性较高的范围在核心区外围，且在北部景东县的圈层面积较从设施布局上，可达性最高的区域位于镇沅县，其区域范围内包含14个中学，虽然其数量并不是全市域最多的，但其分布位置比较密集，交通相对便利，与各居民点的通行距离比较短，所以其周边的居民点，都有较高的可达性水平。可达性相对较高的区域在核心区域外部，呈不规则多边形的形式。澜沧、孟连、西盟区域中学数量虽然不少，但是区域面积大，设施数量不太密集，起始点的交通距离相对较大，因此其可达性水平也较低。而在江城县这一区域，则可能是由于中学数量较少，因此可达性比较低。居民层面上，分析结果与小学结果类似。1.3.1.3小学与中学设施可达性对比分析普洱市域的教育设施空间可达性在小学和中学两类设施上有不同表现，对比小学和中学可达性布局结构，首先，总体而言，小学设施的可达性数值较高，整体可达性表现的更好，这是由于小学的数量明显较多，分布更为密集。第二，可以发现，澜沧、西盟、孟连拥有小学的高水平可达性核心，但是在中学设施的可达性方面表现较差，甚至未达到县域平均水平。这可能是由于相较于市域总体水平，这一区域的中学数量设施较少，发展水平不高。第三，可以发现，与小学可达性布局结构类似，思茅西部与江城县中学、小学可达性水平都比较低，说明其从设施的数量，交通路网的完善程度，与人口发展水平都不太匹配，存在问题。1.3.1.4教育设施可达性与核密度分布对比分析因为在计算可达性数值时，本研究运用了交通路网、人口密度，供需双方空间分布。所以，可达性的空间分布图能有效的发映出三者之间的关系。核密度分布图则是直接性的反映主要的空间现状和特征，且其依据的距离主要是直线距离。因此，对比两图可以看到道路路网与人口因素对于设施使用情况的影响。通过小学设施可达性空间分布图与核密度分布图对比，可以看出，江城县、西部三县的边缘区域可达性水平低于密度水平，造成这一现象的原因可能是边缘的农村地区交通网络不是很发达。通过中学设施可达性空间分布图与核密度分布图对比，可以看出，西部三县的可达性水平低于核密度，可能是由于其人口密度较大，设施水平未跟上发展水平。东部片区的核心由景东转到镇沅，可能是由于景东处于市域比较边缘的位置，影响其可达性。且思茅、宁洱区域的可达性水平也不及其集聚水平，可能是由于思茅地区设施数量偏少，且该地区人口密度较大，影响其可达性水平。一般来说，一个地区的城市发展水平越高，其配套的公共服务设施的发展水平也越高，其可达性也应该越高。通过设施可达性与城市发展水平对比，可以发现以下几点结论：首先，根据《教育体育事业发展规划》布局，总体来看，普洱市域教育设施的可达性与其提出的三个片区分布格局有所差异。虽然都呈现出但是中东部片区的思茅宁洱规划核心区可达性水平不高，并未可以发现墨江县、景谷县属于低水平匹配区(双低);澜沧县、镇沅县、景东县属第三，将9个行政区县的教育设施的可达性与该区域经济发展水平(常住人口人均GDP,见表3-2)进行比较，可以发现镇沅县等区为高水平匹配区(双高);思在设施层面上，可达性最高的区域位于思茅区，其区域范围内包含21个体育运动场馆，几乎占整个研究区域内体育设施规模的40%。另一个核心墨江县则在区域体育运动场馆较多，通行距离比较短，所以其周边的居民点可达性相对较高的区域在核心区域外部，其一个不规则多边形。其余的可达性较低的范围多距离其余区县的体育场馆都较远，所以其可达性水平依据下降。例如由于澜沧、孟连、西盟等县位于通距离都相对比较远，因此其可达性水平也较低。而宁洱县区通过体育设施可达性空间分布图与核密度分布图对比，可的可达性比较平均，发展水平都不是很高，因此并未呈现出与规划中类似的分可以发现思茅区、宁洱县、墨江县为高水平匹配区(双高);孟连县属于设施滞后区；除此之外，其余县均属于低水平匹配区(双低);。第三，将9个行政区县的体育设施的可达性与该区域经均GDP,见表3-2)进行比较，可以发现思茅区、镇沅县等区为高水平匹配区(双高);景谷县、镇沅县、江城县为设施滞后区；其余县均属于低水平匹配区(双低)。通过对普洱市域内教育、体育设施的可达性计算与分析，各区域路网密度不同的情况，其可达性在各个城市片区获得各项城市公共服务的水平参差不齐。计算研究范围内整体的平均可达性，小学可达性值为8.36,中学可达性值为2.69,体育可达性值为1.06。比较不同类型设施之间区域的差异水平，分析可知，居民在获得体育设施的可达性，相比教育设施的可达性水平较低，而中学相对于小学，可达性水平也很低，且差距较大。城市的整体可达性对于城市今后的发展以及居民的生活品质有比较大的影响，提升公共服务设施整体可达性，可以使城市的设施服务效率更高，资源利用率增长，居民生活更加的便捷。提高居民获得公共服务设施水平的公平程度，可以在保障民生和稳定社会方面有巨大作用。普洱市域教育设施可达性水平较高的区域主要聚集在思茅、宁洱、镇沅、景东、澜沧等县的城区。教育设施空间分布的疏密程度遵循城区-乡村递减规律。除城市中心区的教育设施相对缺乏，城镇化地区汇集了该区主要的教育设施，其他地区居民较难利用到这些设施。城乡在获得社会资源方面很不平等，村庄基础设施建设仍较为滞后，偏远山区村庄道路交通不便的情况较多。中小学的空间可达性从某种程度上了反映了学生入学的便利性，城市不同区域基础教育设施可达性的差异，造成了教育资源利用率的差异，资源占有不均等，利用公共服务设施机会不均等在潜移默化中拉大了城乡之间公共服务设施的差距，这种非均衡状态如果长期存在，会引起更深层次的影响，如社会空间分异现象等，对社会公平正义的实现产生负面影响。通过设施可达性与城市发展水平对比，发现普洱市域某些区县存在社会事业滞后于经济发展，存在结构性错位的情况。教育、体育等社会事业发展滞后