基于實例的城市公園可達(dá)性評價模型比較

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1 研究背景與目的

城市公園為市民提供參與各項戶外活動的場地與機(jī)會，為整個社會帶來多種益處[1]。公園的合理布局能為居民提供免費(fèi)使用公共設(shè)施的機(jī)會，促進(jìn)整個城市的公平與健康發(fā)展。可達(dá)性是評價城市公園布局合理性的重要指標(biāo)之一。世界各地的研究者創(chuàng)建了多個公園可達(dá)性評價模型，這些模型各有側(cè)重。國內(nèi)研究方面，劉常富等將城市公園可達(dá)性的計算方法歸納為4類6種，并分述其優(yōu)缺點，包括統(tǒng)計指標(biāo)法、旅行距離或旅行費(fèi)用法(簡單緩沖區(qū)法/費(fèi)用加權(quán)距離法/網(wǎng)絡(luò)分析法)、最小距離法與引力模型法[2]。同時，現(xiàn)有研究利用路程成本法[3]、網(wǎng)絡(luò)分析法[4]、緩沖區(qū)法[5]、出行距離法[6]等方法分別計算了上海、沈陽等城市的公園可達(dá)性。國際研究方面，新的城市公園可達(dá)性評價模型不斷涌現(xiàn)。本文介紹了4種國際上廣泛應(yīng)用的可達(dá)性評價模型，包括鄰近性(proximity)模型、容器(container)模型、重力(gravity)模型和兩步浮動承載區(qū)(two-step floating catchment area)模型[7-9]。說明了這些模型的指標(biāo)因子與計算過程，并應(yīng)用其評價了上海市長寧區(qū)城市公園的可達(dá)性。

2 城市公園分類與服務(wù)半徑

合理制定各類公園的服務(wù)半徑是規(guī)劃布局城市公園的重要基礎(chǔ)。各個國家的規(guī)劃導(dǎo)則中，公園服務(wù)半徑與人均公園面積指標(biāo)相差較大(表1)。例如，美國規(guī)范中鄰里單元中的公園小于6hm2[10]，服務(wù)半徑400～800m，而英國規(guī)范中指出相似面積的公園服務(wù)半徑應(yīng)在300m之內(nèi)[11], 日本規(guī)范中則為1 000m[12]。我國規(guī)范中，尚缺少對于各類城市公園面積、服務(wù)半徑與人均公園面積等指標(biāo)的明確規(guī)定。

表1 不同國家導(dǎo)則中有關(guān)公園面積、服務(wù)半徑與人均公園面積的指標(biāo)

3 城市公園可達(dá)性評價模型簡述

城市公園規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則主要規(guī)定兩方面指標(biāo)，包括公園吸引力與公園可達(dá)性[17]。狹義的可達(dá)性指與能帶來益處的資源的距離，例如城市公園[18]。Lawrence 將可達(dá)性定義為選擇參加不同活動的自由及獲取公共產(chǎn)品的權(quán)利，并指出可達(dá)性主要受三方面因素限制，包括交通因素、時間因素與空間因素[19]。交通因素指到達(dá)不同地點的方便程度，主要受公共交通、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通時間與成本等影響。時間因素指居民能夠使用公共設(shè)施與產(chǎn)品的空閑時間?？臻g因素指公共設(shè)施與產(chǎn)品的地理位置。上述3種因素共同作用，影響城市公園的可達(dá)性。例如，如果城市公園距離居民家較遠(yuǎn)，但有公交車可方便到達(dá)，同樣具有較好的可達(dá)性。退休老年人擁有更多的空閑時間，從時間因素來說，擁有更好的公園可達(dá)性，能經(jīng)常訪問公園。國際上廣泛應(yīng)用的城市公園可達(dá)性評價模型主要包括以下4種[7-9](表2)。

1)鄰近性模型。

鄰近性模型主要測量居民區(qū)到達(dá)最近城市公園的距離或交通時間[7]，可計算直線距離、曼哈頓距離與基于路網(wǎng)的距離。現(xiàn)有研究表明，居住地與公園的距離能極大地影響公園使用。離公園近的居民訪問某一公園的意愿比離公園較遠(yuǎn)的居民高出2倍[20]。鄰近性模型可反應(yīng)哪些城區(qū)能方便地到達(dá)城市公園，哪些區(qū)域距離最近的城市公園較遠(yuǎn)。但鄰近性模型未考慮城市公園的差異，將小型居住區(qū)公園與大型城市公園等同考慮。

2)容器模型。

容器模型測量距離居民區(qū)公園服務(wù)半徑內(nèi)的公園數(shù)量，公園數(shù)量通常用人均公園面積度量[21]。例如，可計算距某一居民區(qū)1 000m范圍內(nèi)的公園總面積，并除以居住區(qū)人口總數(shù)，得出1 000m范圍內(nèi)人均公園面積，以此衡量城市公園的分布特征。容器模型考慮了不同公園在面積上的差異。但應(yīng)用這一方法時，所選取的公園服務(wù)半徑，例如400m或是600m，能極大地影響分析結(jié)果。

3)重力模型。

重力模型認(rèn)為與重力原理相似，城市公園的可達(dá)性與公園離居住區(qū)的距離成反比，而與公園面積成正比，并引入系數(shù)調(diào)整二者的比例[7]。應(yīng)用中，可計算出城市所有公園到某一居住區(qū)的可達(dá)性數(shù)值，將其相加，代表這一居住區(qū)的公園可達(dá)性。相比較容器模型，重力模型不需要考慮公園的服務(wù)半徑，而將公園與居住區(qū)的距離作為參數(shù)引入計算，并假設(shè)公園可達(dá)性是隨著距離的增加而衰減的。計算中，系數(shù)的數(shù)值可基于現(xiàn)有實證研究或研究需要自行確定。重力模型能消除容器模型中不同公園服務(wù)半徑所帶來的結(jié)果差異，但無法考察人均公園面積等指標(biāo)。

4)兩步浮動承載區(qū)模型。

兩步浮動承載區(qū)模型既考慮城市公園的分布(供給)，也考慮使用者的分布(需求)[7,22]。首先，計算一城市公園j服務(wù)半徑(d0)內(nèi)所有居住區(qū)的人口總數(shù)(p)。通常，如果一個居住區(qū)的幾何中心點落在公園服務(wù)區(qū)域內(nèi)，這一居住區(qū)便被視為在公園服務(wù)區(qū)內(nèi)。用公園j的面積Sj除以服務(wù)的總?cè)丝跀?shù)p，得出針對公園j的人均公園面積Rj。第二步，對于居住區(qū)i, 找出其公園服務(wù)半徑內(nèi)所有公園，將這些公園上一步計算出來的人均公園面積R相加，最終得出居住區(qū)i的公園可達(dá)性指數(shù)。

表2 4種廣泛應(yīng)用的城市公園可達(dá)性評價模型

4 基于實例的城市公園可達(dá)性模型比較

應(yīng)用以上4種模型分別評價上海市長寧區(qū)的公園可達(dá)性，并比較分析結(jié)果。長寧區(qū)是上海中心城區(qū)之一，占地37.2km2。根據(jù)第六次人口普查數(shù)據(jù)，長寧區(qū)共有10個街道，人口密度3 089～38 637人/km2不等(表3，圖1)。根據(jù)《上海旅游年鑒2015》[23]與上海市容和綠化管理局網(wǎng)站，截至2014年底，長寧區(qū)共有13座公園，面積0.27～74.59hm2不等，大部分公園面積小于10hm2(表4)。由于數(shù)據(jù)原因，未考慮邊界效應(yīng)，即居住在長寧區(qū)邊界附近的居民可能使用相鄰其他城區(qū)公園的情況。分析中，用城市公園的幾何中心代表公園的位置，用街道的幾何中心代表街道位置，計算中采用基于城市主要路網(wǎng)的距離。

表3 長寧區(qū)街道與人口分布

圖1 長寧區(qū)的公園與人口分布

圖2 街道中心點與最近城市公園基于路網(wǎng)的距離

1)鄰近性模型。

利用GIS中的最近服務(wù)設(shè)施命令找出到達(dá)各個街道中心點基于路網(wǎng)最近的公園，并計算街道中心點與公園中心點的距離(表5，圖2)。結(jié)果表明，仙霞新村街道、虹橋街道與華陽路街道具有較好的城市公園可達(dá)性，這3個街道的中心點離最近城市公園的距離分別為182、275與466m。

表4 長寧區(qū)的城市公園

表5 距離街道中心點最近的城市公園

圖3 公園服務(wù)半徑內(nèi)的街道

2)容器模型。

根據(jù)容器模型，找出距離街道中心點基于路網(wǎng)1 500m范圍內(nèi)的公園，計算這些公園的面積和，并計算人均公園面積，以此代表這一街道的可達(dá)性指數(shù)(表6)。例如，距離虹橋街道基于路網(wǎng)1 500m范圍內(nèi)的公園有虹橋公園、虹橋中心公園與延虹綠地，計算這些公園的面積總和為176 700m2。用176 700除以虹橋街道的總?cè)丝冢愕贸銎涔珗@可達(dá)性指數(shù)。

3)重力模型。

根據(jù)重力模型，首先計算街道中心點到所有公園中心點基于路網(wǎng)的距離(表7)。并用公園面積除以居住區(qū)與公園中心點的距離，得出針對這一街道，這一公園的可達(dá)性指數(shù)。把所有公園的可達(dá)性指數(shù)相加，得出這一街道的公園可達(dá)性指數(shù)。為簡化處理，公式中的面積系數(shù)α與距離系數(shù)β均被賦值為1。例中，虹橋街道距上海動物園的距離為3 455m，上海動物園的面積為74.59hm2，用74.59除以3 455便得到針對虹橋街道、上海動物園的可達(dá)性指數(shù)。將所有公園針對虹橋街道的可達(dá)性指數(shù)相加，得到虹橋街道的城市公園可達(dá)性指數(shù)。分析結(jié)果顯示，仙霞新村街道、華陽路街道、天山路街道擁有最高的可達(dá)性指數(shù)，分別為0.085 6、0.081 7和0.077 1。

4)兩步浮動承載區(qū)模型。

根據(jù)《公園設(shè)計規(guī)范》(CJJ 48—92)[24]與《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 85—2002)[15]，將長寧區(qū)的公園按面積分為3類，包括小于5hm2(共9座)，5～10hm2(共1座)與10hm2以上(共3座)。將以上3類公園的服務(wù)半徑分別設(shè)為500、1 000與1 500m，找出距每一公園中心點不同服務(wù)半徑內(nèi)的街道并計算這些街道的總?cè)丝?表8、圖3)。用公園面積除以街道總?cè)丝?，得出服?wù)半徑內(nèi)的人均公園面積。例如，距離虹橋中心公園1 500m基于路網(wǎng)距離內(nèi)，共有3個街道，包括天山路街道、仙霞新村街道、虹橋街道，這些街道的總?cè)丝跒?17 972。用虹橋中心公園的面積數(shù)值130 000除以217 972，得到0.596 4，為虹橋中心公園的人均公園面積。第二，找出距離街道1 500m內(nèi)的公園，將這些公園的人均公園面積相加，最終得出這一街道的可達(dá)性指數(shù)(表9)。例如，距離虹橋街道1 500m范圍內(nèi)共有3個公園，分別為虹橋公園、虹橋中心公園、延虹綠地。這3個公園的人均公園面積分別為0.256 2，0.596 4與0，相加這3個數(shù)值得到0.852 6，為虹橋街道的公園可達(dá)性指數(shù)。值得注意的是，由于路網(wǎng)原因，沒有街道的中心點落在上海動物園的1 500m服務(wù)半徑之內(nèi)，因而在街道層面，上海動物園的服務(wù)人群為0。相似的是，沒有公園中心點落在程家橋街道中心點1 500m范圍之內(nèi)，因此其可達(dá)性指數(shù)為0。

5 評價結(jié)果比較與啟示

5.1 評價結(jié)果比較

分析表明，采用不同模型評價城市公園可達(dá)性，會得出不同結(jié)果(表10)，這些差異是由模型所涉及的指標(biāo)不同而造成的。例如，在鄰近性模型與重力模型下，仙霞新村街道具有較好的公園可達(dá)性，但由于街道內(nèi)居民較多，且周邊公園面積不大，一旦考慮人均因素，公園可達(dá)性并不理想。相反，天山路街道人口密度適中，周圍城市公園數(shù)較多、面積較大，1 500m服務(wù)半徑內(nèi)共有6個城市公園，因此在容器模型下與兩步浮動承載區(qū)模型下，具有較好的公園可達(dá)性。北新涇街道距離各個公園的距離均較遠(yuǎn)，而與其距離最近的新涇公園面積也較小，在重力模型下公園可達(dá)性較差。這些結(jié)果差異提醒我們依據(jù)不同研究目標(biāo)選擇不同模型。例如，在評估“500m見綠”規(guī)劃目標(biāo)實施情況時，采用鄰近性模型比較合適；而探索城市公園能否能滿足市民游憩需要時，需考慮人口密度指標(biāo)，尤其是重點使用者分布情況，例如老年人口密度，因此應(yīng)用兩步浮動承載區(qū)模型更為恰當(dāng)。

表6 容器模型下的城市公園可達(dá)性指數(shù)

表7 重力模型下的城市公園可達(dá)性指數(shù)

表8 公園服務(wù)半徑內(nèi)總?cè)丝跀?shù)與人均公園面積

5.2 城市公園可達(dá)性評價的四大要素：服務(wù)半徑、公園面積、公園與居住區(qū)距離、人口密度

雖然上述模型基于不同理論假設(shè)，采用不同計算方法，但最重要的4種評價要素可歸納為：服務(wù)半徑、公園面積、公園與居住區(qū)距離與人口密度。服務(wù)半徑指標(biāo)限定納入研究的公園范圍。例如，容器模型與兩步浮動承載區(qū)模型并不計算服務(wù)半徑外的公園，因此需要研究者根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌顩r審慎確定公園服務(wù)半徑。公園面積與其能提供的游憩機(jī)會的多樣性及人均公園面積指標(biāo)相關(guān)，重力模型與兩步浮動承載區(qū)模型認(rèn)為大公園能提供更好的可達(dá)性。鄰近性模型以居住區(qū)與最近城市公園的距離評估公園的可達(dá)性，重力模型與兩步浮動承載區(qū)模型均認(rèn)為公園可達(dá)性與居住區(qū)與公園之間的距離成反比，即可達(dá)性隨距離的增加而衰減。人口密度指標(biāo)能較好地反映市民對城市公園的需求，但目前只在容器模型與兩步浮動承載區(qū)模型中有所體現(xiàn)。

5.3 適合中國國情的模型選取與創(chuàng)新

上述模型基于西方國家的國情，評價我國城市公園可達(dá)性時，需基于國情加以改進(jìn)。例如，我國大多數(shù)城市人口密度較大、公園擁擠，在評價公園可達(dá)性時，人均性指標(biāo)極為重要。另外，我國城市公交系統(tǒng)發(fā)達(dá)，許多使用者乘公交車到達(dá)公園，那么城市公園可能會擁有更大的服務(wù)半徑。同時，可根據(jù)國情與研究需要對模型創(chuàng)新，重新組合已有的四大要素并增添新的要素。例如，現(xiàn)有鄰近性模型不區(qū)分公園的類別，只計算距離最近公園的距離。在改進(jìn)鄰近性模型時，可將公園按面積分類，討論離居住區(qū)最近的社區(qū)公園與全市性公園的距離。

表9 街道在1500m范圍內(nèi)的公園及可達(dá)性指數(shù)

表10 不同評價模型下的城市公園可達(dá)性排序

注：文中圖片均由作者繪制。