城市健康食品可达性的时空动态解析

小编语

上期小编为大家带来了空间数据分析云课堂第十个实验案例，本期推送继续为大家献上实验室最新科研进展——城市健康食品可达性的时空动态解析。

研究背景

    食品环境是城市生活的重要组成部分，对个人饮食选择和群体饮食模式有显著影响。全世界约有20亿人遭受与饮食相关的健康问题，如肥胖症、糖尿病、心血管疾病、营养不良等。因此研究健康食品可达性的时空动态变化对城市食品环境规划、引导居民合理膳食具有重要意义。

    另外，社会经济地位与健康食品可达性间的关系引起了人们的广泛关注。理论上，关于如何解析健康食品可达性动态变化，以及局部因素对可达性变化的相对贡献的研究分析仍存在空白；方法上，不同层次的社会经济因素之间的嵌套结构及其相互作用尚未得到充分理解。因此本文从时间动态角度提出了健康食品可达性的理论框架（如图1），以期为快速城市化地区健康食品可达性研究提供新的见解。

理论框架与研究综述

图1 理论框架

01

健康食品环境如何影响饮食选择

    饮食选择非常复杂，受个体特征、社会网络、建成环境和食品环境等多种因素的影响。健康食品环境在居民生活中的重要作用可概括为三种主要方式（图1a）:(1)食品环境暴露；(2)可达性；(3)其他干预。同时，考虑到食品环境和个体特征具有时空变化趋势，这些影响机制应在时空背景下加以理解。

    食品环境暴露影响个体认知和饮食选择，大量研究表明饮食选择与食品环境暴露呈显著正相关性；健康食品店可达性受健康食品供给能力、人口需求以及交通联系强度的影响，且三者相互作用；在干预方面，在社区内新开或关闭一家健康食品店，或颁布相关政策以及加大宣传力度均会影响饮食行为。

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健康食品可达性的时空动态视角

    为缓解与食品荒漠相关的社会不平等问题，大量研究关注于弱势群体的健康食品店可达性，特别是超市，且主要集中在北美地区。然而，在中国等亚洲发展中国家，相关研究较少。对于中国来说，度量健康食品可达性的社会不平等存在两大挑战：（1）健康食品在类型和所有权上更加多样化，如深受国民喜爱的菜市场的选址和运行均由地方政府管理；（2）人口迁移和地理环境（如健康食品店、交通系统）在城市化进程中均发生巨大变化。因此必须充分考虑迅速变化的人口需求、健康食品供应和交通系统。

    为了应对这些挑战，从时空动态的角度提出了一种理解健康食品可达性的理论框架(图1b)。基于两步移动搜索算法模型，综合考虑健康食品供应、交通联系和人口需求的空间相互作用。同时，这些局部因素的时间动态变化如食品商店的搬迁、人口的迁移和交通网络的升级会给健康食品可达性带来积极或消极的影响。然而，这三个局部因素并不总是以等效的方式改变。理论上，这三种局部因素之间的复杂相互作用可以有八种模式，健康食品可达性的增加或降低取决于这三个局部因素变化的绝对值。因此应通过量化局部因素的相对贡献来揭示动态健康食品可达性的影响机制。

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可达性与邻里社会经济

    一些研究表明低健康食品可达性与低社会经济水平邻里存在显著关联，而有些研究指出健康食品可达性在贫困和富裕地区无明显差异。造成结论矛盾的原因主要有三点：

（1）当地的食品环境特征因文化、地区和研究时期的不同而不同，之前的研究倾向于使用一年的数据得出结论，而健康食品可达性和社区经济地位之间的动态联系很少被检验；

（2）健康食品的种类和区分对结果产生差异，如将所有类型的健康食品作为一个整体而不加以区分易造成矛盾结果；

（3）不同层次的社会经济因素之间的嵌套结构相互作用尚未得到充分理解，一个社区的社会经济特征相互作用，并受更高层次的社会经济特征的影响，如街道、区。

    相关研究未考虑不同维度的多层次社会经济互动，即“生态谬误”，产生错误结论。另外一些研究使用标准统计方法（如OLS）应用于多级数据，违反了独立误差假设，且忽略了多级数据中涉及各个层次的重要关系。

    因此，本文使用多层回归模型来处理跨级别的社会经济间的多层次交互，用于估计不同类型健康食品可达性与小区和街道水平的邻里SES之间的嵌套关系，客观评价食品店分布公平性，探究社会不均等的变化趋势。

方法框架

图2 方法框架

研究区

以杭州六区为例，2016-2018年四类食品店以及路网分布变化如图所示。

图3 研究区

研究方法

数据预处理

食品店分级：基于是否连锁和营业规模等来量化服务能力，将食品店分为两个等级：SC_I和SC_II。

表1 2016-2018年四类健康食品店描述性统计

路网处理：提取适合步行的道路，建立路网。

邻里水平量化：基于公安局人口数据，计算2016-2018年小区尺度和街道尺度各类人群比例。

表2 2016-2018年小区尺度和街道尺度各类人群比例

可达性计算——改进的两步移动搜索

第一步，计算每个健康食品店的供需比：

第二步，计算每个小区可达性

其中，R为供需比；j为食品店；S为店的服务能力；i为小区；D为人口规模；G为距离衰减函数，本文使用高斯函数；d0为距离阈值即15分钟步行范围；m为距离阈值内店能服务的小区；n为距离阈值内小区能到达的食品店。

影响机制分析——替换链法

替换链法是指通过依次替换变量并减去变量，依次分离出不同因素的影响。其中F为基于两步移动搜索算法通过人口规模D、店服务能力S、路网规模L得到的可达性值。

可达性与人口关系——多层回归

利用多层回归处理小区尺度和街道尺度的多层嵌套关系，并通过计算类内相关性(ICC)来表示组间即街道水平总方差的比例，反映量化分组效应的必要性；计算小区水平的R2 (R2L1)和街道水平的R2 (R2L2) ，表示小区和街道水平的自变量解释率。

主要结论

可达性变化趋势

01

    总体上，2016-2018年期间，四种健康食品可达性均有所增加。但不同类型食品店间存在差异，社会公益导向型，如菜市场，城乡结合部可达性变好；市场经济导向型，如水果店和超市，呈原地扩张模式。

图4 2016 - 2018年不同类型健康食品可达性的空间差异分布

可达性变化影响因素

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    2016-2017年食品店的增加和2017-2018年人口的减少对可达性增加的贡献大于交通网络的发展。同时局部因素的相对贡献因健康食品店类型、研究时间、地区而存在差异。具体地，菜市场的增加对可达性增加的贡献在郊区更加显著。与菜市场和水果店相比，三个因素的影响在超市可达性中表现出明显的空间差异。因海鲜市场的数量少，三个因素的影响并不显著。虽然道路扩张的影响远远小于人口和食品店的变化，道路扩张在两个时期均全面积极的影响大多数社区的水果店可达性。

图5 2016-2017年、2017-2018年，食品店/交通/人口对菜市场可达性的相对贡献（水果店、海鲜市场、超市的分析结果详见原文）

可达性与邻里人口特征

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（1）尺度差异：老年人集聚小区超市可达性较差，而老年人集聚街道与超市可达性间无显著关系；（2）店类型差异：弱势群体聚集区菜市场可达性较好，而弱势群体聚集区水果店、大型超市可达性较差；（3）动态变化的关系：水果店、超市可达性变化与弱势群体人口特征变化呈显著负相关，而菜市场变化与人口特征变化相关性不显著；（4）未成年人健康食品可达性越来越差。

表3 不同类型健康食品店的动态可达性与社会经济特征之间的关系

表4 不同类型健康食品店的动态可达性变化与社会经济特征之间的关系

城市规划建议

（1）健康食品供应商的数量和多样性应随着社区人口的增长而增加; （2）提高可步行性有利于健康食品环境暴露；（3）应重点关注弱势群体聚集区，特别是学校周围和儿童集聚的地方; （4）在城市更新的背景下，作为弱势群体主要食物来源的小型平价健康食品店应予以保留。

E

N

D

参考文献

Hu Lirong, Zhao Chong, Wang Miao, Su Shiliang, Weng Min, Wang Wen. (2020). Dynamic healthy food accessibility in a rapidly urbanizing metropolitan area: Socioeconomic inequality and relative contribution of local factors. Cities, 105, 102819.