網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性與服務(wù)范圍綠地空間分異研究

楊　俊，李　闖，李永化，李雪銘，董文雪

(1. 遼寧師范大學(xué)自然地理與空間信息科學(xué)遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116029；

2. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)

Research on Network Accessibility and Scope of Services Differentitation of Green Space

YANG Jun,LI Chuang,LI Yonghua,LI Xueming,DONG Wenxue

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網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性與服務(wù)范圍綠地空間分異研究

楊俊1,2，李闖1，李永化1，李雪銘1，董文雪1

(1. 遼寧師范大學(xué)自然地理與空間信息科學(xué)遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116029；

2. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)

Research on Network Accessibility and Scope of Services Differentitation of Green Space

YANG Jun,LI Chuang,LI Yonghua,LI Xueming,DONG Wenxue

摘要：以大連市沙河口區(qū)為研究區(qū)域，選取了2010年SPOT5衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，在ENVI和ArcGIS的支持下，結(jié)合沙河口區(qū)交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)綠地進(jìn)行了緩沖區(qū)分析與網(wǎng)絡(luò)分析，計(jì)算出了各街道綠地服務(wù)面積比率與可達(dá)綠地面積大小。結(jié)果表明：從綠地服務(wù)面積比率方面分析，綠地分布、綠地量及行政區(qū)大小都是影響比率值高低的主要因素，在300 m、500 m兩種不同服務(wù)半徑下，興工街道的綠地服務(wù)面積比率均為最低值，分別為28.60%、55.63%；從綠地可達(dá)性方面分析，綠地量與交通便捷度是影像可達(dá)綠地面積大小的主要因素，在5 min和15 min內(nèi)，星海街道的可達(dá)綠地面積均為最大值，分別為64.86 hm2、96.86 hm2；從沙河口區(qū)整體分析，綠地服務(wù)面積比率高，可達(dá)范圍廣的街道大多分布在沙河口南部，綠地分布呈現(xiàn)南多北少的失衡局面。

關(guān)鍵詞：可達(dá)性；網(wǎng)絡(luò)分析；服務(wù)面積比率；綠地

一、引言

城市綠地作為城市生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要組成元素，在城市社會(huì)發(fā)展過(guò)程中承擔(dān)起越來(lái)越多的社會(huì)角色[1-2]。近年來(lái)，隨著工業(yè)化與城市化進(jìn)程的不斷加速，城市內(nèi)部空間不斷重組，外部空間不斷擴(kuò)張，城市的綠色空間格局也發(fā)生了顯著的變化[3]。伴隨全球氣候變暖、大氣污染、土地沙漠化等環(huán)境問(wèn)題的日益加劇，綠地逐漸成為城市居民選擇居住場(chǎng)所的一個(gè)重要指標(biāo)?？臻g可達(dá)性作為衡量城市規(guī)劃布局合理性的量化指標(biāo)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。所謂可達(dá)性，即不同空間實(shí)體之間克服距離障礙進(jìn)行交流的難易程度[4]。20世紀(jì)80年代初期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速普及，以及GIS等技術(shù)的迅速發(fā)展，可達(dá)性的研究取得了快捷、準(zhǔn)確的突破性進(jìn)展[5]。如LWIN等利用網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS)計(jì)算步行指數(shù)來(lái)代表居住場(chǎng)所到達(dá)綠地空間的難易程度[6]；OH等利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)首爾市公園綠地的服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)[7]；Comber等基于不同社會(huì)群體對(duì)英國(guó)城市綠地可達(dá)性進(jìn)行了對(duì)比分析[8]；李小馬等基于網(wǎng)絡(luò)模型分析了沈陽(yáng)市公園的可達(dá)性及服務(wù)[9]；林康等基于可達(dá)性角度對(duì)江蘇省儀征市公共產(chǎn)品空間的公平性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)[10]。

在前人研究的基礎(chǔ)上，本文以大連市沙河口區(qū)為研究區(qū)域，以2010年SPOT 5衛(wèi)星遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以沙河口區(qū)道路網(wǎng)為輔助數(shù)據(jù)，利用ENVI與ArcGIS等GIS軟件提取城市綠地信息，以街道為研究尺度，將緩沖區(qū)分析與網(wǎng)絡(luò)分析相結(jié)合，對(duì)沙河口區(qū)各個(gè)街道綠地的服務(wù)面積及其空間可達(dá)性進(jìn)行對(duì)比分析，為城市合理布局及規(guī)劃提供可靠的理論依據(jù)。

二、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

1. 研究區(qū)域概況

沙河口區(qū)位于大連中心城區(qū)西部，地域范圍為121°31′42″E—121°37′46″E、38°51′46″N—38°56′51″N；東至老街與西崗區(qū)毗鄰，北以南松路為界與甘井子區(qū)相連，西以由家村鐵路線為界與高新技術(shù)園區(qū)相望，南臨黃海，總面積達(dá)48.32 km2；境內(nèi)地勢(shì)西高東低；屬暖溫帶季風(fēng)氣候，夏無(wú)酷暑，冬少嚴(yán)寒；目前區(qū)轄中山公園、白山路、星海灣、黑石礁、南沙河口、馬欄、李家、興工、春柳等9個(gè)街道(如圖1所示)。

圖1　研究區(qū)位置圖

2. 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理方法

本文以大連市中心城區(qū)2010年SPOT 5全色波段影像(分辨率為2.5 m)和多光譜影像(分辨率為10 m)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，利用ENVI5.0對(duì)影像進(jìn)行裁剪、幾何精校正、輻射校正、彩色增強(qiáng)等預(yù)處理后，結(jié)合Google Earth并實(shí)地調(diào)查，對(duì)遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類，提取城市綠地信息。沙河口區(qū)人口數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2010年統(tǒng)計(jì)年鑒，具體信息見(jiàn)表1。

表1　數(shù)據(jù)來(lái)源與說(shuō)明

三、研究方法與實(shí)例分析

1. 基于緩沖區(qū)分析的綠地服務(wù)面積確定

服務(wù)面積即為公共設(shè)施以一定服務(wù)半徑所環(huán)繞的范圍。其中，城市綠地的服務(wù)半徑?jīng)Q定了城市綠地各組成要素之間的調(diào)和是否達(dá)到平衡，而城市景觀、綠地質(zhì)量、城市阻力等因素都會(huì)影響綠地服務(wù)半徑的確定。本文考慮到沙河口區(qū)街道行政區(qū)劃及綠地分布特點(diǎn)，分別以300 m、500 m為服務(wù)半徑對(duì)研究區(qū)綠地進(jìn)行緩沖區(qū)分析，提取各街道綠地在不同服務(wù)半徑下的服務(wù)面積，并計(jì)算其服務(wù)面積比率[11]，公式如下

(1)

式中，P為綠地服務(wù)面積比率；S1代表沙河口區(qū)各街道總面積；S2代表街道內(nèi)部綠地面積；S3即為街道內(nèi)部綠地的服務(wù)面積。根據(jù)計(jì)算得出各街道綠地服務(wù)比率見(jiàn)表2。各街道面積比率柱狀圖如圖2所示。

表2　各街道不同服務(wù)半徑的面積和面積比率

圖2　各街道不同服務(wù)半徑面積比率柱狀圖

結(jié)合表2與圖2可以明顯看出：在300 m服務(wù)半徑下，馬欄街道綠地服務(wù)面積比率最高，達(dá)到99.37%，其次是南沙河口街道，達(dá)到90.37%，興工街道最低，為28.6%，南沙河口街道和馬欄街道綠地面積相對(duì)較大，且呈塊狀分布，相比于其他街道分布比較均勻，興工街道綠地總量最低，僅為1.93 hm2，導(dǎo)致其綠地服務(wù)面積比率最低；在500 m服務(wù)半徑下，白山路街道綠地服務(wù)比率最高，達(dá)到99.65%，其次是馬欄街道和南沙河口街道，分別為99.63%、95.32%，興工街道依然最低，為55.63%，由于白山路街道行政區(qū)總面積相對(duì)較小，綠地比重大，在500 m服務(wù)半徑下，綠地服務(wù)面積比率更高。

2. 基于網(wǎng)絡(luò)模型的綠地可達(dá)性分析

網(wǎng)絡(luò)模型即現(xiàn)實(shí)世界中各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抽象表示，主要由一組鏈、節(jié)點(diǎn)、中心源點(diǎn)和阻力等基本元素按一定拓?fù)潢P(guān)系彼此連接而成。鏈?zhǔn)蔷哂幸欢ㄩL(zhǎng)度(如道路)的網(wǎng)絡(luò)元素，兩條或兩條以上鏈的交匯點(diǎn)即為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)幾條鏈間的交互。阻力即某一位置通過(guò)鏈到達(dá)某目的地所花費(fèi)的時(shí)間成本或費(fèi)用成本(如圖3所示)[9, 12-14]。

圖3　網(wǎng)絡(luò)模型示意圖

在ArcGIS的支持下，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，選取綠地拐角、道路交叉口等作為完全開(kāi)放的綠地入口點(diǎn)；對(duì)于非完全開(kāi)放綠地，選取入口位置作為入口點(diǎn)?；诘缆肪W(wǎng)及綠地入口點(diǎn)建立拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)?？紤]到研究尺度與城市居民到達(dá)綠地的出行目的，以到達(dá)綠地所花費(fèi)的步行時(shí)間作為可達(dá)性指標(biāo)。在道路十字路口設(shè)置0.5 min的等待阻力值后，按60 m/min的步行速度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析，得到不同時(shí)間成本下可以到達(dá)的綠地分布圖(如圖4所示)；將其與街道行政區(qū)進(jìn)行疊加、融合等處理后，統(tǒng)計(jì)出各街道0～5 min、0～15 min可到達(dá)的綠地面積(如表3、圖5所示)

圖4　沙河口區(qū)綠地可達(dá)性時(shí)間分布圖

表3　各街道不同時(shí)間成本可達(dá)綠地量統(tǒng)計(jì)　hm2

根據(jù)表3與圖5可知，5 min中內(nèi)，可達(dá)綠地面積最多的是星海街道，為64.86 hm2，黑石礁街道可達(dá)綠地面積為37.30 hm2，南沙河口街道和馬欄街道分別為21.19 hm2、13.25 hm2，興工街道最低，僅為0.84 hm2；在15 min內(nèi)，可達(dá)綠地面積最多的仍為星海街道，高達(dá)96.86 hm2，其次是南沙河口街道，為62.54 hm2，黑石礁街道以56.87 hm2位列第三，興工街道依舊最低，僅為1.93 hm2。由圖4不難發(fā)現(xiàn)，星海街道、黑石礁街道的路網(wǎng)相對(duì)于南沙河口街道、馬欄街道相對(duì)密集，更便于行走，綠地可達(dá)性較高；由于南沙河口街道綠地面積比重較大，在時(shí)間成本為15 min時(shí)，導(dǎo)致其可達(dá)綠地面積更多；興工街道雖然路網(wǎng)發(fā)達(dá)，但總綠地面積太低，使其可達(dá)綠地面積在不同時(shí)間成本下均為最小值。

圖5　各街道不同時(shí)間成本可達(dá)綠地面積柱狀圖

四、結(jié)論與討論

本文以大連市沙河口區(qū)為例，以街道為研究尺度，采用緩沖區(qū)分析與網(wǎng)絡(luò)模型分別計(jì)算出研究區(qū)域各街道綠地服務(wù)面積比率，并對(duì)不同時(shí)間成本下可到達(dá)的綠地量進(jìn)行對(duì)比分析，研究表明：

1) 從各街道綠地服務(wù)面積比率分析，在300 m服務(wù)半徑下，綠地量大小及分布成為綠地服務(wù)比率的主導(dǎo)因素，馬欄街道綠地面積分布相對(duì)較大，分布相對(duì)均勻，其綠地分布比率高達(dá)99.37%；500 m服務(wù)半徑下覆蓋服務(wù)面積更廣，街道行政區(qū)面積大小成為影響綠地服務(wù)面積比率的又一重要因素，白山路行政區(qū)面積相對(duì)較小，綠地服務(wù)面積比重大，使其綠地服務(wù)面積比率達(dá)到99.65%。興工街道由于綠地面積僅為1.93 hm2，導(dǎo)致其綠地服務(wù)面積比率在兩種不同服務(wù)半徑下均保持最低，分別為28.60%、55.63%。

2) 從各街道綠地可達(dá)性分析，各街道的交通便利性及綠地面積成為不同時(shí)間成本下可以到達(dá)綠地面積大小的主導(dǎo)因素。星海街道交通發(fā)達(dá)，在0～5 min、0～15 min兩種時(shí)間成本下的可達(dá)綠地面積均達(dá)到最高值，分別為64.86 hm2、96.86 hm2；興工街道雖然交通便利，但由于綠地量的限制，在兩種時(shí)間成本下的可達(dá)綠地面積均為最小值，分別為0.84 hm2和1.93 hm2。

3) 從沙河口區(qū)總體綜合分析，其東北部(包括春柳街道、中山公園街道、興工街到)綠地配置嚴(yán)重短缺，綜合綠地服務(wù)面積比率與可達(dá)性兩種研究結(jié)果分析，馬欄街道、南沙河口街道綠地配置較好，星海街道、黑石礁街道綠地可達(dá)性較好，而這些街道大多分布在沙河口區(qū)南部，足以見(jiàn)得沙河口區(qū)綠地總體分布呈現(xiàn)出南多北少的失衡局面。

城市綠地不僅提供了居民休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所，而且具有改善城市生態(tài)環(huán)境、調(diào)節(jié)城市氣候等重要功能。針對(duì)沙河口區(qū)綠地分布不均衡的局面，本文建議根據(jù)街道行政區(qū)大小、交通便利條件，并結(jié)合現(xiàn)有綠地面積大小，適當(dāng)加大綠化力度，合理綠化布局，完善綠化結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使城市居民的生活質(zhì)量得到更有效的提高。

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引文格式：楊俊，李闖，李永化，等. 網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性與服務(wù)范圍綠地空間分異研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(3)：40-43.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0071

通信作者：李闖。E-mail:lichuanggis@163.com

作者簡(jiǎn)介：楊俊(1978—)，男，博士后，副教授，主要從事區(qū)域地表過(guò)程、城市人居環(huán)境與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用方面的工作。E-mail：yangjun@lnnu.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(41471140)；2014年遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(201410165000011)

收稿日期：2014-09-16

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)03-0040-04