城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合的系統仿真研究

2021-12-12 02:21石振國王菘趙雅萍王先亮
體育學刊 2021年6期
關鍵詞:生活空間體育設施耦合

石振國 王菘 趙雅萍 王先亮

摘? 要:系統仿真公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間之間的耦合關系,實現設施布局與居民休閑體育生活需求的精準施策。運用系統動力學理論方法,采用仿真技術手段,構建城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制系統動力學模型,并對機制中各要素變化產生的效果進行系統分析研究。結果表明:地理環境、布局政策、維護管理和使用服務干預等要素,均能在仿真系統中帶來高于1%的耦合指數水平提升,其中地理環境干預提升耦合指數水平最高。除此之外,耦合指數會在不同時間、不同要素的組合干預下產生一定的變化?;诖四P?,以基礎條件、運行模式、運行保障為落腳點,形成城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制的實現路徑,旨在優化體育公共設施與居民休閑體育生活之間的供需關系,為滿足人民美好休閑體育生活的需求提供保障。

關? 鍵? 詞:體育管理;城市公共體育設施;空間布局;居民休閑體育生活;仿真模擬

中圖分類號:G80-05文獻標志碼:A文章編號:1006-7116(2021)06-0067-08

A study of systematical simulation on the coupling between urban public sports facility layout and residents leisure sports living space

SHI Zhen-guo1,WANG Song2,ZHAO Ya-ping3,WANG Xian-liang1

(1.School of Physical Education,Shandong University,Jinan 250061,China;2.School of Physical Education,Qufu Normal University,Qufu 273100,China;3.Shandong Sport University,Jinan 250061,China)

Abstract: Systematically simulating the coupling relationship between public sports facility layout and residents leisure sports living space to complete the accurate implementation for facility layout and residents leisure sports living. By using system dynamics theory, and applying the simulation technology to build urban public sports facilities layout and the residents' leisure sports life space coupling mechanism of the system dynamics model, and the effects of the changes of each element in the mechanism are also systematically explored. The results show that the geographical environment, layout policy, maintenance management and service intervention can all increase the level of coupling index by more than 1% in the simulation system, and the geographical environment intervention has the highest level of improving the coupling index. In addition, the coupling index will also produce certain changes under the combined intervention of different time and different elements. Based on this model, viewing the basic conditions, operation mode, operation security as the foothold, the formation of the implementation path for urban public sports facilities layout and the residents' leisure sports living space coupling mechanism, aimed at optimizing the sports public facilities and residents leisure sports life between supply and demand, which provides guarantees for satisfying the residents needs to pursue the promising leisure sports life.

Keywords: sports management;urban public sports facilities;spatial layout;residents leisure sports life;simulation

城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制,是豐富體育公共服務內容與優化公共服務供給機制的實踐操作模式,其本質是公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間之間的匹配、協調與有機統一,一方面公共體育設施布局是公共體育服務的供給,另一方面居民休閑體育生活空間是居民對休閑體育生活的需求,耦合機制最終表現為供給和需求之間的有效匹配關系[1-3]。因此,明晰居民休閑體育生活與公共體育設施布局供需關系,對其進行耦合系統的仿真模擬,并根據系統模型所呈現的外部表征與內在特征,提出針對性的實現路徑,對當前我國群眾體育事業的發展及體育學界的研究突破均具有重要意義。通過對前期研究成果的梳理以及專家訪談,城市公共體育設施布局的影響因素包括地理環境、布局政策、維護管理、使用服務[4-6]等,可以歸納為地理環境、布局政策、維護管理、使用服務4個子系統[7-8],各系統內均存在著因果循環關系,通過對上述要素進行干預可以判斷耦合效果促進、干預影響程度大小等情況[9-10],但是由于公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合效果的體現周期較長,直接進行實際操作必將面臨較大風險和成本的損耗。因此,本研究利用仿真的手段模擬系統運行過程,將系統動力學的理論和方法運用到對城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合研究中,以實地調查回收的數據為支撐,利用仿真手段模擬耦合系統的運行過程,借助VENSIM軟件構建了城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制的系統動力學模型,檢驗各要素的影響水平,分析干預手段的有效程度,提出公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合實現路徑。

1? 系統動力學模型的構建

1.1? 耦合機制仿真模型的理論支點

系統動力學是系統模擬的研究方法,可以有效分析復雜系統的結構和動態行為特性;同時,系統動力學也是一門嚴謹的建??茖W,提供了規范的計算機仿真復雜系統作為研究工具,幫助我們更加科學地設計和制定出有效的政策。系統動力學運用系統思考與分析、綜合與推理等方法分析系統結構、功能和行為之間的動態關系,從微觀結構出發建立系統動力學模型,把各種問題“流體化”,建立系統結構框架,用因果關系圖和存量流量圖描述系統要素間的邏輯關系,用微分方程式描述因素間的數量關系,用仿真技術完成對現實系統的模擬分析。使用定性與定量相結合的方法,科學分析系統內部的運行規律,通過回顧并總結過去、審視并分析現在和仿真并預測未來[11]的論證方式,為科學決策提供有力證據。

1.2? 耦合機制仿真模型的基本假設

根據公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制,提出了如下假設:

H1:公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合系統分為地理環境、布局政策、維護管理、使用服務4個子系統,這4個子系統都屬于本模型的系統邊界之內。

H2:耦合系統是子系統與總系統相互影響的系統,地理環境、布局政策、維護管理、使用服務4個子系統之間存在相互影響,但每個子系統分析時暫不考慮其他子系統內部聯系。

H3:初始月為調查月,按照現有數據,假定整體運行時間為2年,即24個月,仿真計算中按照24個月進行數據的運算。

H4:該系統仿真主要研究隨時間變化導致的變化,暫不考慮重大變革及其他非正常情況下導致的系統崩潰的情況。

1.3? 耦合機制仿真模型的邊界確定

城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制系統包含地理環境、布局政策、維護管理、使用服務4個子系統。根據本研究目的,最終確定所研究系統的范圍(見表1)。

1.4? 耦合機制仿真模型的因果互動

地理環境、布局政策、維護管理、使用服務4個子系統是影響耦合系統功能效果的關鍵因素,通過專家訪談、數據分析、文獻查證等方式對4個子系統之間的影響關系進行分析,最終通過繪制因果關系圖對其因果作用機理進行解構(見圖1)。

地理環境受到政府舉措、社會自發優化和人類對環境滿足感的影響。政府對環境的優化舉措會導致地理環境的優化,從而促進耦合指數提高。社會也會對地理環境進行自發優化,且社會自發優化越多,地理環境越好。隨著地理環境的優化,會使大家產生環境滿足感,認為地理環境已經足夠優良進而在一定程度上降低對地理環境提升的意愿。

布局政策受到科學發展、資源情況和需求的影響??茖W發展舉措越多會促使布局政策的進一步優化,從而促進耦合指數提高;各種資源也會影響布局政策的規劃,且資源狀況越好對應的布局政策將會越有效。隨著耦合指數的提高,人們對體育設施的進一步需求會降低,需求的降低在一定程度上降低了對布局政策的提升。

維護管理受到政府出資、自發維護和使用率的影響。政府出資越多會導致維護管理效果的提升,從而促進耦合指數提高。社會也會對體育設施進行自發維護,且自發維護越多,維護管理做的越好。隨著維護管理的增強以及耦合指數提高,人們會對體育設施的滿意程度提高進而降低了維護管理的頻率。

使用服務受到鼓勵、宣傳和使用感的影響。對體育設施使用的宣傳越多,使用服務開展的就越多,而促進耦合指數提高。對體育設施使用服務開展的鼓勵越大,使用服務的頻率也會越高。隨著耦合指數的提高,人們對體育設施的使用感會進一步提高,使用感提高會在一定程度上導致使用服務的跟不上。

1.5? 耦合機制仿真模型的動力學流圖

1)耦合機制仿真模型的系統動力學流圖設計。

在因果關系圖的基礎上,耦合系統的動力學流圖(見圖2)分為地理環境子系統、布局政策子系統、維護管理子系統和使用服務子系統4個模塊進行分析,耦合指數代碼為C。

在地理環境子系統模塊中,流位變量為地理環境(E),與其對應的是地理環境優化(R1)、地理環境惡化(R2),輔助變量為社會自發優化(E1)、政府舉措(E2)和環境滿足感(E3)。

在布局政策子系統模塊中,流位變量為布局政策(P),與其對應的是布局政策增強(R3)、布局政策減弱(R4),輔助變量為資源情況(P1)、科學發展(P2)、練習倦?。≒3)。

在維護管理模塊中,流位變量為維護管理(M),與其對應的是維護管理提高(R5)、維護管理減弱(R6),輔助變量為自發維護(M1)、政府出資(M2)、使用率(M3)。

在使用服務模塊中,流位變量為使用服務(U),與其對應的是使用服務提高(R7)、使用服務減弱(R8),輔助變量為宣傳(U1)、鼓勵(U2)、使用感(U3)。

2)耦合機制仿真模型中變量間的函數關系確定。

耦合系統仿真的研究,首先假設耦合機制系統外部影響因素不變,仿真研究圍繞地理環境子系統、布局政策子系統、維護管理子系統和使用服務子系統等4大模塊所包含的變量,及其變量與耦合指數之間的關系,可以構建形成系統動力學模型方程。

前面對耦合系統各項數據進行了調查,對3個時點的地理環境指數、布局政策指數、維護管理指數、使用服務指數和耦合指數進行計算(見表2)。

由于耦合系統各要素均可能對耦合指數有正向影響,在以上假設成立的基礎上根據類似的研究[12-13],將耦合指數方程設計為: ,所有方程系數參照結構方程模型的路徑系數、專家意見和模擬效果確定,地理環境方程為INTEG(R1-R2,3.53)、使用服務方程為INTEG(R3-R4,3.82)、維護管理方程為INTEG(R5-R6,3.56)、布局政策方程為INTEG(R7-R8,3.9)、地理環境優化增加方程為E2(E1)、地理環境惡化方程為0.8×E3、環境滿足感方程為2-0.1×C、使用服務提高方程為U2(U1)、使用服務減弱方程為0.5×E3、使用感方程為0.1×C、維護管理提高方程為M2(M1)、維護管理減弱方程為0.5×M3、使用率方程為0.6-0.1×C、布局政策增強方程為P2(P1)、布局政策減弱方程為0.1×P3、需求方程為1+0.1×C,另有時間序列方程等。

2? 耦合機制模型的變異仿真分析

2.1? 耦合機制仿真模型的檢驗

1)外觀檢驗。

外觀檢驗是直觀判斷模型是否符合實際的檢驗方式,常通過試湊法、主觀賦值法等形式,不斷檢驗和調試耦合機制模型,最終促進模型不斷與現實相吻合的檢驗過程。研究中,根據城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制的研究資料、現實情況,再次審視地理環境、布局政策、維護管理和使用服務4個子系統的參數變量,分析變量之間的關系,判斷函數方程是否合理,最終通過專家打分的形式,優化耦合機制模型。

2)運行檢驗。

運行檢驗旨在預防耦合機制模型輸出病態運行結果,研究中常用不同仿真步長檢驗結果輸出方式,即采用3種或更多種步長檢驗輸出結果,輸出結果穩定則表明運行檢驗符合要求[14]。以城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合指數作為輸出結果,然后根據數據情況設置0.25、0.50和1.00步長區間,3條運行仿真結果曲線趨于一致并且運行穩定,未出現不符合要求的病態結果,符合耦合機制系統仿真的要求。

3)歷史檢驗。

歷史檢驗反映耦合機制模型與現實情況的相符程度,是擬合度的重要體現。通過對地理環境指數、布局政策指數、維護管理指數、使用服務指數和耦合指數的仿真數據進行歷史檢驗(見表3),發現預測值與實際值的誤差在4%左右(不超過5%),可以看出耦合機制模型擬合度符合研究的要求,歷史檢驗認為城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制模型有效。

4)靈敏度檢驗。

判斷耦合機制模型的子系統和諸要素對耦合指數的影響,需建立一個檢驗模型,檢驗模型常采用靈敏度檢驗,靈敏度檢驗是耦合機制各要素參數變化對耦合機制效果的影響程度,根據耦合機制模型的要素參數,當改變的參數是X(耦合要素),輸出的變量為Y(耦合指數)時,可以建立耦合機制靈敏度模型,設定公式為: 。

若模型因為某個X的微小變化而帶來Y發生巨大變化,則認為模型對該參數靈敏度較高,需要經過一系列實驗來建立信度。選取了維護管理中的兩個變量進行模擬,分析該參數值-3%~3%范圍內的變化對城市公共體育設施與居民休閑體育生活空間之間耦合指數的影響,維護管理兩個變量對耦合指數的影響未發生巨大變化。

通過上述靈敏度的檢驗,上文構建的城市公共體育設施與居民休閑體育生活空間之間耦合模型,在耦合因素變量合理變化的情況中,未出現過于敏感的變動,模型參數以及關系有效,可以進行后續的研究。

2.2? 耦合機制仿真模型的運行

在確定模型有效后,設定模擬起始時間為0月,終止時間為24月,時間步長為1月,優化干預提升幅度設定為10%,對系統分析研究變量變化對耦合系數的影響,并提出針對性的策略建議,以期從耦合指數系統角度對城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制提升提供一定的參考。同時,耦合機制模型主要由4個子系統工程,并且系統仿真的最終目的是提升耦合機制。為此,本研究中主要進行了耦合指數提升正向干預研究,干預仿真采用了4個子系統的分析。

1)地理環境的干預仿真。

根據研究設定,將地理環境優化R1提升10%,耦合指數水平會產生正向變化,仿真結果如曲線2(圖3)所示。對地理環境要素干預后,模型耦合指數水平曲線變化坡度增大,但與原曲線整體趨勢較為一致,前期的改變相對較小,后期的改變相對較大。

2)布局政策的干預仿真。

根據研究設定,將布局政策增加R3提升10%,耦合指數會產生正向變化,仿真結果如曲線1(圖4)所示。布局政策變異后,耦合指數曲線雖然比原是曲線出現提高,但與原始曲線相比變化不大,反映出布局政策的干預影響效果不顯著。

3)維護管理的干預仿真。

根據研究設定,將維護管理提高R5提升10%,耦合指數會產生正向變化,仿真結果如曲線1(圖5)所示。維護管理變異后,耦合指數曲線雖然比原始曲線出現提高,但與原始曲線相比變化不大。

4)使用服務的干預仿真。

根據研究設定,將使用服務提高R7增加10%,耦合指數水平會產生正向變化,仿真結果如曲線1(圖6)所示。使用服務變異后,耦合指數曲線雖然比原始曲線出現提高,但與原始曲線相比變化不大。

5)耦合機制變異結果對比。

為更好分析變異情況,將地理環境、布局政策、維護管理和使用服務干預變異結果放到一張圖上進行比較(圖7)。

整體來看,地理環境優化帶來耦合指數水平較大幅度提升。選取了0、12、24的數值進行比較(見表4)。

對表4和圖7進行分析,同樣10%變異,從時間變化來看各要素干預帶來變化不同。在12月期,4種要素干預均能帶來高于1%的耦合指數水平提升,其中地理環境干預提升耦合指數水平最高,達到11.55%;使用服務干預提升耦合指數水平1.84%;布局政策干預提升耦合指數水平1.31%;維護管理干預提升耦合指數水平1.05%。在24月期,地理環境干預提升耦合指數水平幅度為18.86%,相比12月期的11.55%出現了提升,依然是同時期提升耦合指數水平幅度最大的要素;使用服務、布局政策、維護管理3種要素干預提升耦合指數水平幅度相對12月期均出現了不同程度的上升,但上升后的數據均沒有超過地理環境干預帶來的變化。

通過城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合的系統仿真研究發現:(1)地理環境、布局政策、維護管理和使用服務干預,均能帶來高于1%的耦合指數水平提升。(2)不同時間、不同要素的組合干預,均能對耦合指數產生或大或小的影響。雖然地理環境干預在整個仿真周期提升耦合指數作用最強,但是地理環境干預開展的困難最大,地理環境的優化很難在短時間內實現。相對而言,使用服務、布局政策、維護管理的干預實現的可行性較高。對這3種要素干預仿真結果整體看,整個周期使用服務干預效果較為顯著,后期的提升策略可以從強化使用服務角度入手。

3? 城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合的實現路徑

以上對我國城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間的理論基礎和耦合機制構建與仿真等方面進行了深入研究,初步建立起我國城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制系統動力學模型。而耦合機制的具體實施需要實現路徑的優化設計才能落地,因此構建城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制的實現路徑[15-16]是其順利運行的重要條件。

3.1? 實現路徑的總體設計

以公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間之間匹配、協調與有機統一為目標,構建城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合的實現路徑。

1)實現路徑的總體設計為:包含“基礎條件——運行模式——運行保障”3大模塊的城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合實現路徑,對應布局政策、使用服務、維護管理、地理環境等關鍵耦合要素,針對現實問題提出切實可行的操作辦法。

2)基礎條件可根據其性質分為硬件條件和軟件條件,合理的城市公共體育設施布局(硬件條件,地理環境和維護管理干預)和提供智能化、個性化體育設施使用服務與指導形成健康生活方式(軟件條件,使用服務干預)是耦合實現路徑的基礎條件。

3)實現路徑的運行模式的管理實施是一個復雜的系統工程,政府和社區作為城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制運行的管理主體,分別擔任著決策與領導、組織與控制的職能,二者分工明確、密切配合,保障運行模式順利運行。

4)實現路徑的運行保障應做到:政府職能轉變、政策法規傾斜、規劃設計改良、運行環境優化、運行管理科學。實現路徑如圖8所示。

3.2? 優化體育設施布局與休閑體育空間耦合基礎條件

從硬件條件和軟件條件,協同優化體育設施布局與休閑體育空間耦合基礎條件,優化硬件條件進行地理環境干預和設施維護管理干預,從軟件條件方面,運用大數據、人工智能、社會體育指導服務等進行服務干預,促進健康居民休閑體育生活方式形成。

硬件條件——串點成線,科學規劃城市公共體育設施布局。良好的硬件條件是城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制得以實現的最基礎條件,在城市公共體育設施的規劃布局中,依據國家、地區體育設施建設與布局文件要求,在充分考慮服務人口分布、交通可達程度、居民生活水平、居民體育需求等影響因素的前提下,根據城市和社區的具體情況,從空間集聚性、空間相關性和網絡關聯性[17]等方面合理布局城市公共體育設施。著力改善公共體育設施的地理環境條件,確保公共體育設施及其周邊環境優美、空氣清新、安全舒適。加強公共體育設施的維護管理,定期進行公共體育設施保養,確保公共體育設施處于良好的運行和使用狀態,提高健身人群的使用效益。

軟件條件——連點成網,提供智能化、個性化體育設施使用服務與指導,滿足居民健康休閑體育生活方式的形成。推廣使用二代健身路徑、公共體育設施智能化升級,建立公共體育設施布局的網絡體系,及時獲取設備使用信息,并提供個性化的使用指導服務,分析公共體育設施使用的頻率、效果,進而促進居民休閑體育生活空間的合理規劃,最終實現休閑城市公共體育設施的合理布局。

3.3 改善體育設施布局與休閑體育空間耦合運行模式

政府方面,以宏觀耦合為目標,優化布局政策并加強布局監督,強化公共體育設施布局的“制定目標→擬定方案→評估方案→方案實施與控制”的治理職能,改進體育設施布局與休閑體育空間耦合機制運行過程中的引導、指揮和協調。社區方面,以微觀耦合為目標,強化社區的組織與控制職能,將耦合機制運行模式中的各個部分加以分類組合,落實到每個環節和崗位的過程,檢查運行模式各部分是否按計劃進行,以及正確性和合理性,同時對運行模式中出現的問題進行調整,保障模式正常運行。強化體育設施布局與休閑體育空間耦合反饋評價,應從居民滿意度的角度出發,結合耦合機制運行的關鍵因素,建立一套完整的評價體系,通過評價反饋及時動態調整公共體育設施布局。

3.4? 強化體育設施布局與休閑體育空間耦合運行保障

1)促進政府職能轉變。突破政府單一布局限制,采用多方合作的形式,形成政府統籌主導、高校智力支持、企業積極參與的長效機制,實現“三位一體”城市公共體育設施布局與居民休閑體育空間耦合機制運行的基礎保障。同時,應立足城市發展戰略布局,科學規劃出符合城市實際情況的公共體育設施空間布局供給體系,逐步推進城市公共體育設施的合理化布局,實現城市化與高中低檔公共體育設施布局之間相互促進、共同發展的優化循環。

2)加強政策法規傾斜。嚴格貫徹落實《體育法》《公共文化體育設施條例》等政策文件的基礎上,在政策法規制定中,應充分考慮新增公共體育設施的科學布局規劃,出臺切實可行的規劃實施方案,對城市公共體育設施的數量、種類、規模和布局提出具體要求。

3)推進規劃設計改良。在充分考慮居民公共體育生活空間需求的基礎上,從實際和實效出發,借助于大數據、物聯網等先進技術,融入城市規劃、土地資源規劃、城市發展規劃等,形成動態、協調、有序可持續性城市公共體育設施規劃系統。

4)優化布局運行環境。一是改善城市公共體育設施布局,以居民休閑體育生活空間需求為出發點,注重多樣化、基礎性、生活化的群眾體育設施建設;二是充分發揮社區在居民休閑體育生活中的作用,支持培養社區休閑體育工作能力,提升其主體地位;三是以改革創新運行機制,按照城市體育設施布局的具體運行路徑,構建全面、立體、科學的運行保障機制,實現城市公共體育設施布局的穩定運行;四是多途徑宣傳推廣休閑體育生活方式,引導培養居民的休閑體育參與意識和參與習慣。

5)實現運行管理科學。結合各地實際情況,將城市公共體育服務空間布局納入公共服務總體規劃,優化公共體育設施布局,通過構建等級評價標準,對優化城市公共體育設施布局進行科學管理,進而優化居民休閑體育生活空間布局。通過城市公共體育設施布局評價標準體系,能夠有效管理和規劃城市公共體育設施布局,滿足居民對休閑體育生活空間的需求。同時,在管理運行過程中,還應對環境、經濟、地理等進行綜合考慮,進一步實現城市公共體育設施布局社會效益最大化。

研究提出的我國城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制運行模式和實踐操作方式,可以為我國公共服務科學發展提供范式。但由于耦合機制實施效果周期較長,因此通過建立耦合機制的系統動力學模型利用仿真的手段模擬系統運行過程。結果顯示,地理環境、布局政策、維護管理和使用服務干預對于體育設施布局與休閑體育空間耦合影響最為關鍵。不同時間、不同要素的組合干預,均能對耦合指數產生或大或小的影響。地理環境干預開展的困難最大,其余3個因素中使用服務干預的效果較為顯著,后期的提升策略可以從強化使用服務角度入手。為保障耦合機制實施的落地,本研究進一步構建了包含“基礎條件—運行模式—運行保障”3大模塊的城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間耦合機制實現路徑,逐步推動耦合機制的運行,保障耦合機制的實現,為我國城市公共體育設施布局與居民休閑體育生活空間的優化發展提供參考。

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