基于GIS的大連市沙河口區(qū)城市綠地公平性研究
——以可持續(xù)人居環(huán)境為視角

高家驥,李雪銘,陳大川,張英佳

(1. 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029； 2. 大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300； 3. 杭州市場口中學(xué)，浙江 杭州 310000； 4. 貴州理工學(xué)院，貴州 貴陽 550000)

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基于GIS的大連市沙河口區(qū)城市綠地公平性研究
——以可持續(xù)人居環(huán)境為視角

高家驥1，2,李雪銘1,陳大川3,張英佳4

(1. 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029； 2. 大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300； 3. 杭州市場口中學(xué)，浙江 杭州 310000； 4. 貴州理工學(xué)院，貴州 貴陽 550000)

我國快速城市化進(jìn)程正在遭受著環(huán)境污染、交通擁擠、住房緊張等一系列的城市問題，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降。城市綠地對城市碳氧平衡的調(diào)節(jié)具有重要作用，大力發(fā)展城市綠化將有助于改善城市環(huán)境問題。但目前我國城市綠地建設(shè)缺乏具體的空間分布規(guī)劃，只注重綠地覆蓋率和人居綠地面積，綠地服務(wù)功能的公平性問題沒有得到充分重視。本文利用ArcGIS對大連市沙河口區(qū)的綠地可達(dá)性進(jìn)行了研究，通過對比綠地可達(dá)性與沙河口區(qū)人居環(huán)境類型發(fā)現(xiàn)，高收入社會(huì)群體擁有比低收入社會(huì)群體更高的綠地可達(dá)性。城市規(guī)劃者應(yīng)該注意到這些問題，并在今后的建設(shè)中關(guān)注社會(huì)各階層對綠地的需要，使城市居民在享受公共服務(wù)資源上更為公平。

城市綠地；公平性；綠地可達(dá)性；大連市

城市綠地的發(fā)展對于減輕城市空氣污染、減緩城市熱島效應(yīng)、減輕城市洪澇等城市問題具有重要作用，同時(shí)也為市民提供了休閑、娛樂、游憩和文化交流的場所。1979年，國家確定了以綠地率、綠化覆蓋率及人均綠地面積為指標(biāo)來指導(dǎo)城市綠地建設(shè)[1]。這些評價(jià)體系雖然在一定程度上有利于城市綠地的建設(shè)，但其對綠地服務(wù)能力的公平性來說，存在許多不足之處。近十幾年的城市可持續(xù)發(fā)展研究已經(jīng)發(fā)展到了注重“社會(huì)公平和空間公正”的方向[2]，特別是地理信息技術(shù)的應(yīng)用，城市居民進(jìn)入公園綠地的可達(dá)性、城市綠地覆蓋人群的經(jīng)濟(jì)屬性差異和城市綠地空間分布的特征等受到了研究者們的關(guān)注，這些正是國家綠地評價(jià)指標(biāo)所沒有關(guān)注到的。

利用可達(dá)性研究公平性首先被應(yīng)用于公共基礎(chǔ)設(shè)施方面，顧鳴東總結(jié)了國內(nèi)外學(xué)者對公共設(shè)施可達(dá)性研究方法及在可達(dá)性基礎(chǔ)上對公平性的研究[3]，被廣泛應(yīng)用于教育、醫(yī)療、體育等公共基礎(chǔ)設(shè)施上。國內(nèi)學(xué)者對于綠地可達(dá)性的研究隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)深入，胡志斌、桑立杰、馬林兵等利用城市路網(wǎng)進(jìn)行成本分析，分別對沈陽、杭州、廣州等進(jìn)行了實(shí)例分析[4-10]；俞孔堅(jiān)利用加權(quán)距離分析方法對中山市公園綠地可達(dá)性進(jìn)行了研究[11]；石憶邵則利用最小距離法分析了上海市大型公園綠地與住宅價(jià)格之間的關(guān)系[12]。對于城市綠地公平性的研究較為偏少，尹海偉引入綠地可達(dá)性和公平性指標(biāo)對上海市和青島市的城市綠地合理性程度進(jìn)行分析[13]。GIS技術(shù)的興起，為公共基礎(chǔ)設(shè)施可達(dá)性研究提供了重要支撐。江海燕通過網(wǎng)絡(luò)分析方法，結(jié)合研究區(qū)人口社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位研究廣州市公園綠地的公平性問題[14]；陳雯利用GIS、RS技術(shù)，建立公平性評價(jià)模型，對上海公園綠地分配的公平性進(jìn)行了研究[15]。國外學(xué)者對于城市綠地的公平性有不少的研究，如美國學(xué)者雅各布斯提出城市綠地具有“綠墻”式的社會(huì)隔離效應(yīng)，在城市中把不同的社會(huì)群體分離開來[16-17]；有研究證明高收入人群對公園、廣場、休閑場所等公共服務(wù)設(shè)施具有更高的試用機(jī)會(huì)和可進(jìn)入性[18]；居住小區(qū)對于綠地的可進(jìn)入性與家庭收入成正比[19]。

地理信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用對于公共基礎(chǔ)設(shè)施可達(dá)性的研究起著重要作用。本文通過GIS技術(shù)對研究區(qū)綠地進(jìn)行可達(dá)性分析，基于人居環(huán)境視角，結(jié)合人居環(huán)境類型，分析大連市沙河口區(qū)的公園廣場綠地與居住小區(qū)之間的可達(dá)性，試圖找出公園廣場的可達(dá)性與不同收入群體之間的關(guān)聯(lián)性和綠地空間布局的合理性。研究結(jié)果將有助于城市規(guī)劃者掌握各階層使用綠地的情況，有助于改善大連市人居環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)可持續(xù)城市的發(fā)展。

1 研究方法

本文首先通過ArcGIS的行進(jìn)成本法對沙河口區(qū)的綠地可達(dá)性進(jìn)行了研究，并分析本區(qū)227個(gè)住宅小區(qū)的時(shí)間可達(dá)性，得到各街道綠地可達(dá)率；其次通過引入人居環(huán)境類型概念，取得居住區(qū)人居環(huán)境分類；最后將各街道綠地可達(dá)率與人居環(huán)境得分進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果證明兩者具有較高的相關(guān)性，沙河口區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量高的地區(qū)綠地可達(dá)性高，人居質(zhì)量較低的地區(qū)綠地可達(dá)率相對較低。

1.1 城市綠地的類型及研究區(qū)域

大連市沙河口區(qū)屬大連市主城區(qū)，是大連市傳統(tǒng)和主要的居住區(qū)，人口密度居大連之首，集中了星海灣廣場、黑石礁公園、星海公園等一批優(yōu)質(zhì)綠地公園，研究此區(qū)域的綠地生態(tài)系統(tǒng)與人居環(huán)境類型的關(guān)系，能較全面地反映大連市人居環(huán)境生態(tài)類型特征，研究區(qū)域具有代表性。

1.2 綠地可達(dá)性

可達(dá)性首先被應(yīng)用在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，后來被應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，通常指居民克服距離、旅行時(shí)間和費(fèi)用等阻力到達(dá)一個(gè)服務(wù)設(shè)施或活動(dòng)場所的愿望和能力的定量表達(dá)。近年來，綠地等服務(wù)設(shè)施的空間分布合理程度多用可達(dá)性分析計(jì)算?？蛇_(dá)性的計(jì)算方法有多種，常見的有最小臨近距離法、吸引力指數(shù)法及路網(wǎng)行進(jìn)成本法等。本文采用路網(wǎng)行進(jìn)成本法計(jì)算沙河口區(qū)綠地可達(dá)性特征。

實(shí)際生活中，居民到達(dá)公園廣場都需步行或乘交通工具沿道路行進(jìn)，需要尋找一種基于路網(wǎng)的可達(dá)性，通常以所需時(shí)間和金錢來表征。由于研究區(qū)面積小，因此本研究以所需時(shí)間為指標(biāo)，即以人均步行速度為標(biāo)準(zhǔn)，選取沙河口區(qū)九個(gè)街道共227個(gè)住宅小區(qū)作為研究對象，根據(jù)人步行的平均速度，每小時(shí)走5000 m，人們一般會(huì)花費(fèi)20 min以內(nèi)的時(shí)間到達(dá)一處可供休閑、娛樂的綠地，因此筆者將時(shí)間分為0—10、10—20、20 min以上分別來表示可達(dá)性很好、可達(dá)性一般、可達(dá)性差。

首先建立一個(gè)綠地對象圖層，并將道路和其他用地分別設(shè)置不同的時(shí)間成本值，對道路、其他用地的矢量圖層增加一個(gè)成本數(shù)值字段，賦予不同的時(shí)間成本值，再將矢量圖層轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，用柵格計(jì)算器生成成本柵格圖，并對成本柵格圖設(shè)置成5 m分辨率，以達(dá)到較高的精確度。 計(jì)算成本距離見表1。

區(qū)內(nèi)各街道綠地可達(dá)性差異極大，位于北部地區(qū)的興工街道和春柳街道小區(qū)綠地覆蓋率較低，其余北部各街道小區(qū)綠地覆蓋率也很低；而位于東南部地區(qū)的各街道小區(qū)綠地覆蓋率都比較高，星海灣街道10 min可到達(dá)綠地的小區(qū)占總數(shù)的69%，20 min可到達(dá)綠地的小區(qū)占總數(shù)的95%。綜合各街道綠地覆蓋率發(fā)現(xiàn)，沙河口區(qū)有29%的小區(qū)位于綠地十分鐘覆蓋范圍內(nèi)，61%的小區(qū)位于綠地20 min覆蓋范圍內(nèi)，且各街道發(fā)展不平衡，沙河口區(qū)綠地空間分布有待進(jìn)一步改善。

圖1是綠地覆蓋的時(shí)間成本圖，轄區(qū)范圍內(nèi)綠地主要分布于南部，綠地可達(dá)性較高；東部由于道路設(shè)施完善，可達(dá)性也較高；西部地區(qū)綠地板塊少，道路通達(dá)度低，因此導(dǎo)致該區(qū)西北部綠地覆蓋較低。

表1 沙河口區(qū)公園綠地覆蓋范圍

2 人居環(huán)境空間類型與綠地公平性分析

2.1 人居環(huán)境空間類型

人居環(huán)境是一個(gè)多層次的空間系統(tǒng)，是與人類生活密切相關(guān)的活動(dòng)空間，是人類賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著我國城市化的快速發(fā)展，在城市居住區(qū)出現(xiàn)了一種居住空間分異的現(xiàn)象，具有相同生活方式、相同社會(huì)特性、相同價(jià)值觀的等質(zhì)群體在城市中占據(jù)一定的空間范圍， 高收入者群體居住在自然環(huán)境良好、交通便利、生活設(shè)施完善的區(qū)域。城市等質(zhì)群體所占區(qū)域與城市土地空間分配接近一致，整個(gè)城市出現(xiàn)一種居住分化甚至相互隔離的狀況，這時(shí)的城市空間發(fā)展出現(xiàn)了均質(zhì)性[20]。

圖1 沙河口區(qū)綠地覆蓋時(shí)間成本

以大連市沙河口區(qū)227個(gè)居住小區(qū)為研究對象，通過建立自然、人類、社會(huì)、建筑和支撐5大人居環(huán)境指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值分析法綜合反映沙河口區(qū)不同人居環(huán)境空間類型，結(jié)果見表2。數(shù)據(jù)中各變量點(diǎn)、線的距離通過ArcGIS軟件分析得出，居民收入教育水平、社會(huì)交往熟識度、小區(qū)滿意度等來源于遼寧師范大學(xué)城市人居環(huán)境研究中心5000份問卷調(diào)查，小區(qū)房屋屬性來自大連市國土房屋局。

表2 河口區(qū)城市人居環(huán)境五系統(tǒng)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由于部分評價(jià)指標(biāo)來源于問卷調(diào)查，在權(quán)重計(jì)算過程中為避免過多的主觀因素，本文采用較為客觀的評價(jià)方法——熵值分析法，熵源于物理學(xué)中的熱力學(xué)概念，現(xiàn)階段已廣泛運(yùn)用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)研究及社會(huì)發(fā)展評價(jià)等各個(gè)領(lǐng)域。首先人居環(huán)境對各項(xiàng)指標(biāo)賦權(quán)，再對各指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)分析，求得各小區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量數(shù)值，再以各街道為單位求得各街道綜合得分。

(1) 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文研究變量全部為正向指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化值為

為了更加科學(xué)計(jì)算熵值，將標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行坐標(biāo)平移，消除負(fù)值

式中，Zij為平移后值；A為標(biāo)準(zhǔn)化后平移幅度。

(2) 各指標(biāo)同度量化，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的第i小區(qū)指標(biāo)值的比重(Pij)

式中，n為小區(qū)個(gè)數(shù)；m為樣本個(gè)數(shù)。

(3) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值(Ej)

式中，K=1/lnn；Ej≥0。

(4) 求出第j項(xiàng)指標(biāo)的差異化系數(shù)(Gj)

Gj=1-Ej

(5) 將差異化系數(shù)作歸一化處理，求出第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重(Wj)

(6) 求第i個(gè)小區(qū)的人居環(huán)境質(zhì)量得分(Fi)

結(jié)果得到227個(gè)小區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量得分，將各小區(qū)按街道分為9個(gè)街道，分別求出9個(gè)街道的綜合人居環(huán)境得分，并把沙河口區(qū)各街道分為3種人居環(huán)境類型，沙河口區(qū)人居環(huán)境類型主要以海岸線為基準(zhǔn)的圈層結(jié)構(gòu)，圈層內(nèi)部“同質(zhì)”集聚。南部沿海地區(qū)自然環(huán)境優(yōu)美，生活設(shè)施齊全，主要以高收入者人群為主；中部地區(qū)交通便利，生活設(shè)施良好，主要以中等收入者為主；北部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施較落后，環(huán)境一般，以工薪階級和低收入者群體為主。街道內(nèi)部差異最大的為黑石礁街道，此街道自然環(huán)境優(yōu)美，交通便利，基礎(chǔ)設(shè)施完善，但其中部分小區(qū)為單位福利分房，這些小區(qū)房屋年代久遠(yuǎn)，居民收入偏低，教育程度不高。

表3 沙河口區(qū)9個(gè)街道城市人居環(huán)境得分

圖2 沙河口區(qū)城市人居環(huán)境分布

2.2 沙河口區(qū)綠地公平性分析

在城市綠地的研究中，公平性應(yīng)該基于不同群體的需求去考慮綠地的分布合理性，城市綠地的分布不能因?yàn)殡A級的分異而存在空間不平等性，應(yīng)該考慮不同階級和不同群體對綠地的需求。影響綠地公平性的有兩個(gè)因素：綠地可達(dá)性的分布特征和城市等質(zhì)群體的分布特征。本文利用綠地在各街道的可達(dá)性比率與各街道人居環(huán)境質(zhì)量得分作相關(guān)性分析，得到綠地可達(dá)性與人居環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)性R

圖3 沙河口區(qū)綠地覆蓋率與人居環(huán)境質(zhì)量相似度

圖4 沙河口區(qū)綠地覆蓋率與人居環(huán)境質(zhì)量分布

沙河口區(qū)綠地可達(dá)率與各街道人居環(huán)境質(zhì)量的相關(guān)性為0.834，具有較強(qiáng)的相關(guān)性，結(jié)果也證明在人居環(huán)境質(zhì)量高的地區(qū)，進(jìn)入綠地的機(jī)會(huì)大于人居環(huán)境質(zhì)量低的地區(qū)。東南部及沿海地區(qū)以高收入者人群為主；中部地區(qū)以中等收入者為主；西北部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施較落后，以工薪階級和低收入者群體為主。東南部及沿海地區(qū)的高收入階層享受著大面積高質(zhì)量的綠地，中部中等收入群體距離城市綠地也相對較近，西北部低收入者則缺少日常休閑娛樂的場所。這有悖于城市基礎(chǔ)設(shè)施為全民服務(wù)的初衷，沙河口區(qū)綠地的發(fā)展應(yīng)逐漸擴(kuò)大對中北部地區(qū)的建設(shè)。

3 結(jié)論與討論

(1) 本文從人居環(huán)境的可持續(xù)性入手，利用ArcGIS技術(shù)，通過分析大連市沙河口區(qū)的公園廣場綠地與227個(gè)居住小區(qū)之間的可達(dá)性，同時(shí)引入沙河口區(qū)人居環(huán)境類型分析，研究公園廣場綠地服務(wù)尺度的空間差異和人居類型的空間分布，探究綠地與不同收入人群的關(guān)聯(lián)性。

(2) 沙河口區(qū)公園綠地主要分布于該區(qū)南部沿海地區(qū)，主要有星海灣廣場、黑石礁公園、星海公園等。而沙河口區(qū)人居環(huán)境類型則是以帶狀結(jié)構(gòu)為主，大體上高收入人群居住在南部沿海東南部地區(qū)，而低收入人群則分布在北部和西部地區(qū)。通過兩者綜合分析得到，東南部地區(qū)為綠化覆蓋高值區(qū)，而人居環(huán)境類型則是以高端人群和高收入者群體為主，北部特別是西北部則是綠化低覆蓋區(qū)，此地以低收入者人群為主。

(3) 政府相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該注意到這些問題，通過綠地服務(wù)水平的空間差異有針對性地對城市綠地系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，需要了解綠地的空間分布是否公平、最需要綠地的群體是否能夠享受到所需要的服務(wù)、綠地覆蓋空白區(qū)如何提高綠地覆蓋率、各階層的人群如何平等的使用綠地，以此建立完善的城市綠地系統(tǒng)，提高人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，使得城市公共綠地供給趨于公平，進(jìn)一步合理規(guī)劃城市交通網(wǎng)絡(luò)，使得綠地的覆蓋范圍和覆蓋人群得到擴(kuò)大。

(4) 綠地的可達(dá)性是通過綠地到各小區(qū)的距離得出的，文中沒有考慮城市公園廣場綠地的基本特征，如綠地的大小、質(zhì)量和類型對人群的吸引力，這些問題將有待進(jìn)一步的研究。

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Study on the Equity of GIS-based Urban Green Space in Shahekou District of Dalian——From the Perspective of Sustainable Human Living Environment

GAO Jiaji1,2,LI Xueming1,CHEN Dachuan3,ZHANG Yingjia4

(1.School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116029,China； 2. Applied Technology College of Dalian Ocean University, Dalian 116300,China; 3. Hangzhou Market Kou Middle School, Hangzhou 310000,China; 4. Guizhou Institute of Technology，Guiyang 550000, China)

The rapid process of urbanization in China is suffering from environmental pollution, traffic congestion, housing shortage and a series of urban problems. Urban ecological environmental quality continue to decline. The urban green landscape plays an important role in the balance of carbon and oxygen. Developing the urban greening vigorously will help to improve the urban environment. But at present, in our country, there is a lack of specific spatial distribution planning in city green space construction. Cities focuse only on the green coverage rate and green space of human settlements but pay less attention in the fairness of green space service function. This paper researches on the green space accessibility of Shahekou District in Dalian City by ArcGIS. By comparing the green space accessibility and the type of human settlement environment in Shahekou District, we found that high-income social groups have a higher green space accessibility than the low-income social groups. City planners should be aware of these issues and concern all sectors’ need of green space in the future construction, so that urban residents can enjoy a more equitable public service resources.

urban green space; fairness; green space accessibility; Dalian

高家驥，李雪銘， 陳大川，等.基于GIS的大連市沙河口區(qū)城市綠地公平性研究——以可持續(xù)人居環(huán)境為視角[J].測繪通報(bào)，2017(6)：40-44.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0186.

2017-05-19)

國家自然科學(xué)基金(41671158)；教育部博士點(diǎn)基金(20132136110001)；遼寧省教育廳科學(xué)研究(w201604)；遼寧省社科聯(lián)經(jīng)濟(jì)發(fā)展課題(2017lslktqn-041)

高家驥(1981—)，男，博士生，講師，主要從事城市人居環(huán)境研究與城市公共藝術(shù)研究。E-mail：18624287676@163.com

李雪銘

P208

A

0494-0911(2017)06-0040-05