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刘 琴
(安徽工业职业技术学院，安徽 铜陵 244000)
图书馆是城市基础公共设施，对塑造良好城市形象，提高市民文化素养，增强城市市场竞争力发挥着至关重要的作用。城市图书馆布局的合理性关系到城市的经济发展和市民的文化精神水平，对城市图书馆的科学化布局有利于城市更好地整合图书资源，促进城市文化健康发展。许鑫对城市公共图书馆布局可视化系统建设与应用进行研究，通过人口信息形成图书馆分布的人口热力图，指出了城市图书馆布局存在的不足[1]。田志馥通过对我国公共图书馆时空演进格局特征进行分析，指出图书馆分布密度呈现出由东部向西部逐渐递减的趋势，同时浙江省的多个指标在全国处于领先地位，图书馆的时空演进受到国家政策、地区社会经济发展等多种因素的影响[2]。数据挖掘是伴随着计算机信息技术的快速发展产生和发展起来的，通过对海量大数据的分析来探索海量数据中隐含的规律。马洋采用核密度估计方法对离群数据进行挖掘，提出了基于均值的邻域密度估计方法，并将其应用于样本点邻域密度度量中，通过真实数据集验证了提出算法在效率和准确性方面的优势[3]。张卫贞针对设备故障样本数据少、寿命预测精度不高的问题，提出了基于核密度估计的非参数实时剩余寿命预测方法，同时验证了所提出方法的有效性[4]。宋晓东采用自适应核密度估计方法对桥梁短时风速进行预测，同时与最小二乘支持向量机方法进行对比，指出了提出方法能够更好地满足实际工程对预测风速的要求[5]。李淑艳结合拖拉机传动轴载荷特征，在采用ROT求得宽带的基础上提出了基于核密度估计的载荷外推方法，同时从统计参数、外推拟合度、伪损伤三个角度验证了载荷外推方法的有效性[6]。由此可见，核密度估计在各行各业具有十分广泛的应用，而在图书馆布局分布特征中应用的研究尚处于空白。基于此，本文采用核密度估计算法对城市图书馆离散数据进行挖掘，从而更加客观、全面地了解城市图书馆布局分布特征。
1.1 城市图书馆布局原则
科学合理化的城市图书馆布局必须要使得每一位市民都能够十分便利地使用图书馆的资源，更好地为市民的工作和生活服务。城市图书馆的布局应该坚持四个方面的原则，具体如图1所示[7]。
图1 城市图书馆布局原则
城市图书馆布局的法治原则体现在图书馆建设由政府部门拨款，通过法律、行政、经济手段来做好城市图书馆的规划建设；
城市图书馆布局的便利原则体现在通过科学合理布局图书馆更好地方便市民使用图书馆的各种图书资源；
城市图书馆布局的协调原则体现在图书馆的布局要兼顾效益性与公平性，使得图书馆建设布局和人口、交通、经济发展水平等因素之间相匹配；
图书馆布局的合作原则体现在不同类型的图书馆之间应该相互合作，更好地为市民提供高质量的服务。
1.2 城市图书馆布局特征分析
网络爬虫是按照一定的规则来自动抓住万维网信息，通过网络爬虫方法来获取大众点评网上有关图书馆布局的相关评论数据[8]。通过对所获取数据的挖掘来更加客观、准确、全面地了解城市图书馆的布局分布特征，具体流程如图2所示。
图2 图书馆布局特征分析流程
1.3 核密度估计
核密度估计是对研究对象空间布局特征分析的常用方法，其能够有效解决给定样本的分布特征问题[9]。核密度估计依据核函数和带宽来对地理点在平面上的密度函数分布进行计算，估计函数D(s)为[10]
(1)
式中，r为估计带宽，k(·)为核函数，dis为位置s到i的最短路径距离。
核函数往往采用高斯函数[11]，即
(2)
本文对北京市图书馆数据核密度计算时设置估计带宽r=900米，采用ARCGIS中的核密度分析功能对网络爬虫获取的数据进行处理，得到图书馆布局的核密度[12]。
2.1 北京市图书馆布局特征
通过网络爬虫方法共获取426家图书馆的信息，总数为7238条。按照“国际图书馆统计标准”中对图书馆分类的方法对426家图书馆进行分类统计[13]，结果如表1所示。
表1 图书馆分类统计结果
由表1可知，所有类型中公共图书馆的占比最高，学校图书馆和专门图书馆的占比相当，国家图书馆的占比最低。对426家图书馆的地理位置在北京市地图上标出，结果如图3所示。
图3 北京市图书馆地理位置分布
由图3可知，北京市图书馆主要是集中在五环以内，五环以外图书馆数量比较少，北京市五环内外图书馆数量存在显著性差异。
对网页爬虫获取的2020年的图书馆数据计算核密度，由核密度计算结果可知北京市图书馆主要是分布在主城区，同时在昌平区、房山区、怀柔区、顺义区、通州区也主要是高校图书馆，在北京市的郊县区图书馆分布零散，分布密度也比较小。受到各县区经济发展水平、人口密度、交通状况等因素的影响，北京市图书馆布局分布明显不均衡。
对国家图书馆、公共图书馆、学校图书馆、专门图书馆的布局分布进行核密度分析可知，公共图书馆的核密度最大，公共图书馆的分布也比较广泛，在社区、街道均有公共图书馆。北京市的高校数量众多，学校图书馆基本布局在高校内，特别是在海淀区，学校图书馆分布高度聚集。国家图书馆也主要是集中在海淀区，专门图书馆主要是集中在专门的科研机构，其分布相对比较分散。
2.2 北京市图书馆布局演化规律
近年来，伴随着市民对图书需求的增多，各种类型图书馆的数量也在持续增加，通过对各类图书馆数量的统计来了解各类图书馆的变化规律。表2给出了不同年份不同类别图书馆的数量变化情况。
表2 不同类别图书馆数量统计结果
由表2可知，国家图书馆和学校图书馆数量变化比较小，公共图书馆和专门图书馆的变化比较大。导致出现这种情况的原因是国家图书馆的投资比较大，同时建设国家图书馆程序比较复杂，而学校图书馆主要是分布在高校内部，高校数量未发生比较大的变化，因此学校图书馆数量变化不大。公共图书馆是为了更好地满足市民的阅读需求，同时建设也比较容易，伴随着市民阅读需求的增加，公共图书馆数量得到了快速的增加；
专门图书馆主要满足一些专门科研机构、教育培训机构的需要，伴随着专门科研机构、教育培训机构的增多，专门图书馆的数量也明显增多。
图4 不同年份图书馆布局核密度
通过对不同年份图书馆数据核密度计算可以更好地了解图书馆布局的演化规律，采用ARCGIS中的核密度分析功能对2010年、2015年以及2020年的图书馆数据计算核密度[14]，结果如图4所示。
由图4可知，北京市图书馆的布局由海淀区逐渐向东城区、西城区以及朝阳区扩展。通过对北京市地图的分析可知导致出现这种情况的原因是这些区域是北京市科研机构、气象局、文物局等部分的所在地。从2010-2020年，北京市主城区以外地区图书馆数量依旧比较少，没有显著的聚集现象产生。北京市图书馆布局演化由海淀区逐渐向外拓展，但是拓展的地理空间范围比较小，依旧是北京市的主城区。北京市图书馆数量在不断地增加，但是图书馆布局分布不合理的现象并没有得到明显的改观，增加的图书馆主要是在北京市的主城区，郊县区图书馆数量和图书馆种类依旧比较少，主城区与郊县区之间图书馆分布不均衡的现象并没有得到缓解。
城市图书馆布局一定程度上影响到城市的文明程度和城市的发展。本文以北京市为例，通过网页爬虫获取图书馆数据，同时对数据进行核密度计算，指出北京市的图书馆主要是分布在主城区，布局分布明显不均衡。北京市图书馆布局演化由海淀区逐步向外拓展，但是拓展空间依旧是主城区，郊县区发展缓慢，主城区和郊县区图书馆布局不均衡的现象没有得到明显缓解。本论文的研究对更好地把握北京市图书馆布局分布特征，更好地促进图书馆布局的合理演化具有一定的参考价值。
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