摘要：随着城市化进程的加速，智慧城市建设成为提升城市治理水平和居民生活质量的关键。公共服务设施的合理布局是智慧城市建设的重要内容。本文探讨了如何运用GIS（地理信息系统）和大数据技术对智慧城市公共服务设施布局进行优化。通过阐述相关技术原理、分析当前公共服务设施布局存在的问题，结合案例研究，提出基于两者融合的布局优化方法和策略，旨在提高公共服务设施的可达性和服务效率，为智慧城市建设提供有益参考。

关键词：GIS；大数据；智慧城市；公共服务设施

引言：智慧城市的理念是利用信息技术提升城市运行效率和居民生活品质。公共服务设施，如学校、医院、公园、图书馆等，是城市功能的重要组成部分，其布局合理性直接影响居民的生活便利性和城市的可持续发展。传统的公共服务设施布局规划方法往往基于有限的数据和经验，难以适应现代城市复杂多变的需求。GIS具有强大的空间分析能力，大数据则能提供海量、实时的信息，两者结合为公共服务设施布局优化提供了新的思路和方法。

一、GIS与大数据技术概述

（一）GIS技术

GIS是一种对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和可视化的计算机系统。它能够将地理位置与相关属性信息相结合，通过各种空间分析工具，如缓冲区分析、网络分析、叠加分析等，为城市规划、资源管理等领域提供决策支持。在公共服务设施布局研究中，GIS可用于分析设施的空间分布特征、服务范围以及与人口分布的匹配程度。

（二）大数据技术

大数据具有数据量大、类型多样、速度快、价值密度低等特点。在智慧城市建设中，大数据来源广泛，包括社交媒体数据、移动设备定位数据、交通数据、城市传感器数据等。这些数据能够实时反映城市居民的活动模式、需求分布等信息。通过大数据挖掘和分析技术，如机器学习、深度学习等，可以从海量数据中提取有价值的信息，为公共服务设施布局优化提供数据基础。

二、智慧城市公共服务设施布局现状及问题

（一）布局不均衡

在许多城市，公共服务设施存在明显的区域差异。中心城区设施过度集中，导致资源紧张和服务压力过大；而一些新兴城区或偏远区域设施短缺，居民享受公共服务不便。例如，某些城市的优质学校和医院主要集中在老城区，新开发的住宅区周边教育和医疗资源匮乏。此外，在偏远城区往往也缺少支柱产业，区域的财政资金也不足，难以建立良好的公共服务设施。例如，偏远地区往往缺乏大型企业，而且人口较少，税收不足，缺乏较好的公共医疗卫生资源和优质教育资源。

（二）缺乏动态适应性

城市是不断发展变化的，人口分布、功能分区等都会随着时间推移而改变。但现有的公共服务设施布局往往缺乏动态调整机制，不能及时适应城市发展带来的新需求。随着城市产业结构调整和人口流动，一些原本服务良好的设施可能会出现服务对象减少或需求结构变化的情况。例如，中心城区对周边具有虹吸效应，周边地区的人口会向中心城区聚集，但公共服务建设存在滞后性，这就容易造成一些公共资源的浪费。

（三）规划方法落后

传统的公共服务设施布局规划主要依靠经验和简单的统计分析，缺乏对城市复杂系统的全面考虑。在数据获取方面，往往依赖于有限的普查数据，时效性差，无法反映城市实时的动态变化。这种规划方法难以实现设施布局的最优化。

三、基于GIS和大数据的公共服务设施布局优化方法

（一）数据收集与整合

利用大数据技术收集多源数据，包括人口分布数据（通过人口普查、手机信令数据等获取）、交通流量数据（来自交通管理部门和交通传感器）、土地利用数据（通过遥感影像和土地规划资料）以及居民对公共服务设施的评价数据（社交媒体评论、问卷调查等）。然后，将这些数据整合到GIS平台中，建立统一的空间数据库，为后续分析提供数据支持。

（二）空间分析与建模

服务范围分析：运用GIS的缓冲区分析功能，确定不同类型公共服务设施的服务半径。例如，以医院为中心，根据不同的就医需求（如急诊、门诊等）设置不同的服务半径缓冲区，分析缓冲区范围内的人口数量和分布，评估医院的服务覆盖情况。

可达性分析：结合交通网络数据，利用GIS的网络分析功能，计算居民从不同位置到达公共服务设施的时间成本或距离成本，评估设施的可达性。通过可达性分析，可以找出哪些区域居民到达设施困难，为设施布局优化提供依据。

需求预测模型：基于大数据分析居民的活动规律和需求特征，建立公共服务设施需求预测模型。例如，利用机器学习算法，结合人口年龄结构、收入水平、周边设施分布等因素，预测不同区域对学校、幼儿园等教育设施的需求。

（三）布局优化策略制定

根据空间分析和建模结果，制定公共服务设施布局优化策略。对于服务覆盖不足的区域，考虑新增设施或扩建现有设施；对于设施过于集中的区域，可适当调整设施规模或进行功能疏解。同时，结合城市发展规划，将公共服务设施布局与城市功能分区相协调，促进城市的均衡发展。

四、案例研究

以某中等规模城市为例，该市在智慧城市建设过程中，利用GIS和大数据技术对公共图书馆布局进行优化。

（一）数据收集与处理

收集了该市的人口分布数据（按社区划分）、交通网络数据（道路、公交站点等）、现有图书馆位置及相关属性数据。同时，通过社交媒体平台收集了居民对图书馆服务的反馈和需求信息。将这些数据导入GIS软件，进行数据清洗和整合，建立空间数据库。

（二）分析与建模

利用缓冲区分析确定现有图书馆的服务范围，发现部分人口密集的新城区图书馆服务覆盖不足。

通过网络分析计算不同区域居民到达图书馆的时间，发现一些偏远区域居民到达图书馆时间过长，可达性差。

基于大数据分析居民的阅读习惯和需求，结合人口增长趋势，建立图书馆需求预测模型，预测未来不同区域对图书馆资源的需求变化。

（三）优化方案制定

根据分析结果，制定了以下优化方案：在新城区人口密集区域新建两座图书馆，调整部分现有图书馆的开放时间和藏书结构，以满足周边居民的需求。同时，优化图书馆周边的交通组织，增加公交线路和站点，提高图书馆的可达性。

（四）效果评估

优化方案实施后，通过再次进行可达性分析和居民满意度调查发现，图书馆的服务覆盖范围扩大，居民到达图书馆的平均时间缩短，居民对图书馆服务的满意度显著提高。

结语：基于GIS和大数据的智慧城市公共服务设施布局优化方法，能够充分利用多源数据和先进的分析技术，有效解决传统布局规划中存在的问题。通过案例研究表明，该方法在提高公共服务设施的可达性、满足居民需求等方面具有显著效果。然而，在实际应用中，还面临数据安全、隐私保护、技术融合难度等挑战。未来，随着技术的不断发展和完善，应进一步加强数据治理和技术创新，推动GIS和大数据在智慧城市公共服务设施布局优化领域的更广泛应用，为打造更加宜居、宜业的智慧城市奠定坚实基础。

参考文献：

[1]胡艳丽，阿依达娜·阿迪力.克拉玛依市智慧城市建设对基本公共服务质量的影响[J].边疆经济与文化，2025，（02）：27-35.

[2]孟苇杭.“智慧城市”背景下信息可视化推进城市公共服务信息化研究[J].长江信息通信，2023，36（06）：152-153+156.

作者信息：

马镜杰（2002-），男，汉族，湖北省恩施州利川市，本科，研究方向：地理信息科学