基于GIS的安陸市河濱公園可達(dá)性研究

陳玲蒙

(湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430062)

基于GIS的安陸市河濱公園可達(dá)性研究

陳玲蒙

(湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430062)

采用GIS分析中的成本距離加權(quán)法，將安陸市城區(qū)不同的地物類型賦予不同的阻力值，生成公園可達(dá)性的時(shí)間等值線圖，并結(jié)合不同時(shí)間范圍的服務(wù)面積與服務(wù)人口進(jìn)行分析，對(duì)安陸市河濱公園的可達(dá)性以及布局的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià).結(jié)果表明：安陸市河濱公園的可達(dá)性總體來說較高，城區(qū)大部分居民能較方便地到達(dá)，但是府河以東的城區(qū)與府河以西的城區(qū)到達(dá)河濱公園的方便程度存在較大差異性.

成本距離加權(quán)法；可達(dá)性；GIS；安陸市；河濱公園

0 引言

可達(dá)性通常被認(rèn)為是個(gè)體從出發(fā)點(diǎn)到目的地的難易程度，而難易程度的高低又與人們到達(dá)目的地所克服的空間阻力大小有關(guān)，其衡量指標(biāo)包括時(shí)間、費(fèi)用和距離等[1].國內(nèi)學(xué)者眾多研究中，宋菊芳、劉盼盼分析了城市公園可達(dá)性的影響因素，并系統(tǒng)地介紹了城市公園綠地可達(dá)性研究方法，包括定性分析法、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)法、簡單緩沖區(qū)法、費(fèi)用加權(quán)距離法、網(wǎng)絡(luò)分析法、引力勢能法[2]；施拓、李俊英等闡述了可達(dá)性的概念，并將可達(dá)性的評(píng)價(jià)方法分為距離法、累計(jì)機(jī)會(huì)法、引力模型法、拓?fù)浞ㄟM(jìn)行分類介紹，最后分析了可達(dá)性的應(yīng)用領(lǐng)域[3]；候松巖把長春市居民出行方式分為公共交通與私人小汽車兩種交通方式來分析不同時(shí)段研究區(qū)內(nèi)居民到達(dá)公園可達(dá)性高低的分布特征[4]；盧寧、李俊英采用網(wǎng)絡(luò)分析法，將出行方式分為步行、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車和公共交通進(jìn)行可達(dá)性的分析評(píng)價(jià)，通過對(duì)可達(dá)面積與可達(dá)人口計(jì)算得出機(jī)動(dòng)車可達(dá)性最好而步行可達(dá)性最差[5].

這些傳統(tǒng)的城市公園綠地可達(dá)性的研究主要是對(duì)各種可達(dá)性的方法進(jìn)行介紹和評(píng)價(jià)，或者只是考慮人們到達(dá)公園所采用的交通方式的不同對(duì)可達(dá)性有一定的影響，并沒有考慮到人們到達(dá)公園的阻力大小.而城市阻力包括各種山體、水體、建筑、道路等，其大小極大地影響著可達(dá)性的難易程度，而城市公園可達(dá)性的高低受到上述阻力的影響，部分區(qū)域到達(dá)公園可能相對(duì)容易，而局部地區(qū)會(huì)受到阻礙，導(dǎo)致其可達(dá)性低[6].對(duì)于城市阻力可以簡要概括為土地利用性質(zhì)和土地使用的空間分布，土地利用性質(zhì)主要是將城市土地分為居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、休閑娛樂區(qū)等各種類型，而土地使用的空間分布與位置、規(guī)模、強(qiáng)度等有關(guān)[7-8].

本文中主要利用成本距離加權(quán)法，考慮到不同地物類型對(duì)居民到達(dá)公園具有一定的阻力影響，將安陸市城區(qū)不同的地物類型賦予不同的阻力值，形成可達(dá)性時(shí)間等值線圖，并結(jié)合不同時(shí)間范圍內(nèi)的人口數(shù)量來計(jì)算相應(yīng)區(qū)域的服務(wù)面積比和服務(wù)人口比，以此為依據(jù)對(duì)安陸市河濱公園的可達(dá)性高低進(jìn)行評(píng)價(jià).

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

圖1 研究區(qū)域及公園位置

1.1 研究區(qū)概況 本文中研究的是安陸市河濱公園及其周圍區(qū)域.安陸市位于湖北省東北部，為孝感市所轄之縣級(jí)市，距武漢80 km，正處武漢、襄陽兩大城市經(jīng)濟(jì)圈的交匯地帶，境內(nèi)有316國道、漢十高速公路等交通要道通過，府河穿城而過.安陸市中心城區(qū)在府河以東，近些年城市空間較快拓展，且正向西跨河發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)濱河新城[9].河濱公園是安陸市唯一的大型的開放性公園，目前建成面積約0.066 km2，大致呈長條形態(tài)，西鄰府河，東沿府河北街，北至府河解放大道，向南延伸約450 m，是集休閑、娛樂、觀賞、探趣為一體的綜合性市級(jí)公園，為城市綠化系統(tǒng)中一條重要的城市生態(tài)走廊.河濱公園周圍區(qū)域，大致以河濱公園為圓心，跨府河兩岸，是安陸市人口密集、商業(yè)發(fā)達(dá)的城區(qū)，北至銀杏大道，南到城南農(nóng)田區(qū)，西部以安陸市博物館為邊界，東到316國道沿線區(qū)域，總面積為39.9 km2，人口約120 000人[10].本文中以此區(qū)域?yàn)閷?duì)象來考察河濱公園的可達(dá)性對(duì)服務(wù)的安陸市城區(qū)居民的特征和影響.

1.2 數(shù)據(jù)來源 本文中采用的數(shù)據(jù)主要有兩類：一是圖形數(shù)據(jù)，源于對(duì)安陸市的衛(wèi)星影像的截圖，并在此基礎(chǔ)上提取各種地物類型分布數(shù)據(jù)，然后利用Arc GIS中的重分類工具對(duì)各種地物類型賦予阻力值；二是人口數(shù)據(jù)，包括2015年安陸市城市人口分布情況與安陸市2015年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)等.

2 成本距離加權(quán)法

本文中采用成本距離加權(quán)法，先是對(duì)各類地物類型賦予阻力值，然后將人口密度圖層和地物類型圖層賦予權(quán)重并合并形成柵格成本數(shù)據(jù)集，最后使用ArcMap的空間分析模塊中的成本距離分析工具，生成度量可達(dá)性的時(shí)間等值線圖.

2.1 阻力值的確定 阻力值是根據(jù)人們?cè)诓煌匚镱愋偷挠绊懴聫某霭l(fā)地到達(dá)目的地所花費(fèi)的相對(duì)時(shí)間比值來確定，本文中交通方式以步行為主，并且以通過道路到達(dá)公園的時(shí)間為參照點(diǎn)，利用公式計(jì)算除道路以外的其他各類地物的相對(duì)時(shí)間值：

Kn=Tn/T0

其中Kn為某種地物類型的阻力值；T0為通過道路到達(dá)公園所需的時(shí)間；Tn為同等直線距離下穿過其他土地利用類型到達(dá)公園所需的時(shí)間.本文中步行速度為1 m/s[11]，具體阻力賦值如下：

1) 道路在所有地物中阻力是最小的，參考以往案例[12-13]并結(jié)合實(shí)地考察，將道路的相對(duì)阻力賦值為1；

2) 住宅區(qū)內(nèi)有各種小區(qū)道路，并且各類住宅區(qū)不是完全封閉的，在四周均有各類出入口，出發(fā)點(diǎn)到公園途中穿過居民區(qū)時(shí)，所花時(shí)間是同等直線距離下道路上某點(diǎn)到公園所花時(shí)間的2倍，所以賦予住宅區(qū)相對(duì)阻力值為2；

3) 由于工業(yè)區(qū)大多封閉且人們?cè)诖┻^該類型地物時(shí)大多采用繞行方式，穿過該類地物到達(dá)公園所花費(fèi)的時(shí)間是同等直線距離下道路上某點(diǎn)到公園所花時(shí)間的4倍，所以賦予工業(yè)區(qū)相對(duì)阻力值為4；

4) 河流等水體一般被視為不可達(dá)的阻力因素，但是結(jié)合實(shí)際情況，有府河大橋和大壩橋連接府河兩側(cè)，穿過該類地物到達(dá)公園所花費(fèi)的時(shí)間是同等直線距離下道路上某點(diǎn)到公園所花時(shí)間的10倍，所以賦予河流相對(duì)阻力值為10；

5) 農(nóng)田區(qū)內(nèi)一般交錯(cuò)分布的田間小道，人們?cè)诖┻^該類地物時(shí)一般會(huì)經(jīng)田壟而穿過農(nóng)田區(qū)，根據(jù)實(shí)際調(diào)查并結(jié)合相關(guān)研究從出發(fā)點(diǎn)穿過農(nóng)田區(qū)到達(dá)公園所花費(fèi)的時(shí)間是同等直線距離下道路上某點(diǎn)到公園所花時(shí)間的3倍，所以賦予其阻力值為3[14].

2.2 人口密度 本文中人口密度以街道管轄區(qū)為單位，計(jì)算公式：

R=S/M

R：人口密度(人/km2)；S：街道轄區(qū)總?cè)丝跀?shù)(街道戶口數(shù)據(jù))；M：街道管轄區(qū)面積(km2).

2.3 具體的數(shù)據(jù)處理過程 第一：安陸市地物類型分布圖(包括河濱公園)，在Arc GIS中新建shp文件，通過對(duì)谷歌影像圖目測解譯，根據(jù)安陸市土地利用圖并結(jié)合實(shí)地調(diào)查，提取包括道路(線圖層)、住宅區(qū)(面圖層)、工業(yè)區(qū)(面圖層)、河流(面圖層)、農(nóng)田(面圖層)5個(gè)圖層，并將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，得到地物類型分布圖，并將公園作為源進(jìn)行計(jì)算；

表1 不同土地利用類型阻力值

第二：對(duì)各種地物類型分別按照表1利用重分類工具進(jìn)行賦值，得出地物類型阻力圖；

第三：計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)的人口密度，得出人口密度分布圖；

第五：有關(guān)服務(wù)面積比和服務(wù)人口比兩個(gè)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

服務(wù)面積比= 不同時(shí)間范圍的服務(wù)面積/研究區(qū)面積.

服務(wù)人口比=該時(shí)間段范圍內(nèi)的服務(wù)人口/研究區(qū)總?cè)丝?

注：公園服務(wù)面積指各時(shí)間段范圍所包含的面積；服務(wù)人口指該時(shí)間范圍所包含的人口數(shù)量.

3 結(jié)果與評(píng)價(jià)

根據(jù)成本距離法生成的安陸市河濱公園可達(dá)性時(shí)間范圍分布圖(圖2)可知：

3) 30 min以上這一區(qū)域可達(dá)性較差，即圖中Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ區(qū)域，該區(qū)域主要是城區(qū)的外緣以及府河以東離交通干線較遠(yuǎn)的區(qū)域，這一區(qū)域距離河濱公園遠(yuǎn)，道路網(wǎng)稀疏，人口密度低，并且府河以及城區(qū)邊緣的農(nóng)田對(duì)該區(qū)域到達(dá)河濱公園形成了較大的阻力.

表2 不同時(shí)間范圍內(nèi)的服務(wù)面積比與服務(wù)人口比

圖2 安陸市河濱公園可達(dá)性時(shí)間等級(jí)范圍

總體來說，分布頻率隨著時(shí)間增長在數(shù)量上呈先上升后下降的趨勢，但是局部地區(qū)又有以下特點(diǎn)：可達(dá)性較高的區(qū)域大多是沿交通線分布的住宅區(qū)，這一類區(qū)域能花較短的時(shí)間到達(dá)公園，可達(dá)性高；整個(gè)可達(dá)性時(shí)間范圍圖并不是對(duì)稱的環(huán)形，這主要是因?yàn)楦恿鹘?jīng)城區(qū)，對(duì)于府河以西的城市居民來說到達(dá)河濱公園產(chǎn)生了較大的阻力，并且城西區(qū)域的交通路網(wǎng)相對(duì)于城東區(qū)域來說較稀疏，并且研究區(qū)域西北部有農(nóng)田的分布對(duì)于城區(qū)邊緣的居民造成更大的阻力，所以該區(qū)居民要花費(fèi)更多的時(shí)間到達(dá)公園.

4 結(jié)語

城市公園綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)、城市景觀的重要組成部分，同時(shí)也是滿足城市居民休閑需要，提供休息、游覽、鍛煉、交往以及舉辦各種文化活動(dòng)的重要場所，城市居民能否便捷的到達(dá)城市公園體現(xiàn)了一個(gè)城市的宜居水平[15].

在可達(dá)性評(píng)價(jià)方法支持下對(duì)安陸市河濱公園的布局合理性進(jìn)行分析，通過計(jì)算不同區(qū)域的居民到達(dá)公園所消耗的時(shí)間來表現(xiàn)公園綠地的服務(wù)范圍，直觀清晰地表現(xiàn)了不同區(qū)域到公園綠地可達(dá)性的高低.結(jié)果表明，安陸市主城區(qū)中心區(qū)域能較方便地到達(dá)河濱公園，但邊緣區(qū)域的可達(dá)性較低，總體可達(dá)性較好.但是，府河仍然是影響河濱公園可達(dá)性的重要阻力，盡管目前已有兩座跨河橋梁，其對(duì)城市空間拓展和公園服務(wù)的負(fù)面影響仍將長期存在.因此，一方面要進(jìn)一步優(yōu)化公園以東城區(qū)的交通條件；另一方面，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定條件下，河濱公園應(yīng)沿河繼續(xù)向南北擴(kuò)展，并且府河以西與河濱公園隔河相望的區(qū)域可續(xù)建新的公園綠地，形成以自然山林為生態(tài)基質(zhì)、以自然河道為依托的生態(tài)廊道，與城市建設(shè)空間相互滲透交融，滿足整個(gè)城區(qū)居民對(duì)城市公園綠地的需求.

在基于實(shí)際情況研究公園綠地可達(dá)性的基礎(chǔ)上，將道路統(tǒng)一劃分為一個(gè)等級(jí)而忽略了道路等級(jí)對(duì)可達(dá)性的影響；其次，出行方式主要以步行作為研究對(duì)象也存在一定的局限性；河濱公園是開放性公園，沒有具體考慮到公園出口和內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施條件，對(duì)可達(dá)性的結(jié)果也有一定影響.

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(責(zé)任編輯 游俊)

A study on the accessibility of Hebin Park in Anlu based on GIS

CHEN Lingmeng

(Faculty of Resources and Environmental Science, Hubei University, Wuhan 430062, China)

We adopted the cost distance weighted method of GIS to attach different resistance values to different land types, and then produced the contour map of time about the accessibility of park.The analysis was based on combining the data of area and population in different time frames together and aimed to evaluate the accessibility and reasonable arrangement of Hebin Park in Anlu City. The results show that the accessibility of Hebin Park is relatively high in general. Most of residents in the urban district can reach there more conveniently, but there is a great difference in convenience between the residents in the east area and in the west area.

cost distance weighted method; accessibility; GIS; Anlu City; Hebin Park

2016-04-25

陳玲蒙(1992-)，女，碩士生

1000-2375(2017)01-0060-05

TU986

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.01.012