城市游憩綠地可達性優(yōu)化研究

徐承棟

王 錦*

可達性是評價空間資源合理布局、公平使用的主要指標之一[1]。新時代隨著國民生活水平提高，社會公共意識和戶外游憩活動增加，人們除了關注城市綠地的數(shù)量和規(guī)模，還關注綠地能否方便快捷地到達和公平地提供高質量的服務[2]。提高綠地的可達性有助于滿足居民日益增加的游憩活動需求，有助于“均衡”地發(fā)揮公共空間效益[3]，符合以人民為中心的發(fā)展理念和城市高質量發(fā)展的目標。

大量學者對綠地可達性進行過研究，常用的方法是基于GIS平臺建立可達性評價模型[4-5]，廣泛應用的評價模型包括鄰近性模型、引力模型、容器模型、兩步浮動承載區(qū)模型、網(wǎng)絡分析模型[6]和曲線回歸模型[7]等。綠地可達性常用的評價指標包括：計算單位時間內綠地服務范圍覆蓋的總面積、居住區(qū)面積、居住區(qū)人口數(shù)量[8]，計算整體可達性水平的服務面積比、服務人口比[9]，衡量綠地斑塊服務強度的服務指數(shù)[10]，衡量綠地斑塊位置重要性的介數(shù)中心性[11]，反映供給和需求的供給指數(shù)、服務指數(shù)[12]，反映綠地空間布局的可達性指數(shù)[13]，基于時間動態(tài)變化的公園游憩服務特征、輻射特征[7]等。綠地可達性研究的內容大致可分為2個層次。第一層次是通過綠地服務面積比、服務人口比等指標判斷綠地的空間布局狀況，反映綠地的整體可達性水平[14-15]；第二層次是在此基礎上，進一步考慮人口密度、人種、年齡等因素，從使用者層面判斷綠地空間布局的合理性和使用的公平性[16-17]。

總結發(fā)現(xiàn)，同時從空間布局和居民使用角度評價綠地可達性的研究較少。大部分研究從空間布局角度對綠地可達性進行評價，評價的過程中未能同時考慮服務半徑、綠地面積、綠地與居住區(qū)距離、人口分布等基本影響因素[1]；評價結果的優(yōu)點是能指導綠地整體可達性水平提高，增加綠地數(shù)量，促進綠地均衡布局；不足之處是忽略了綠地與周圍居民的供求關系，忽視了居民使用綠地的習慣，不能在促進綠地空間布局優(yōu)化的同時促進綠地品質提升，容易導致綠地發(fā)展出現(xiàn)“不平衡不充分”的現(xiàn)象[8]。

本次研究選取云南省普洱市城市規(guī)劃區(qū)內以日常游憩為主要功能，向公眾開放，有一定游憩設施和服務設施，同時兼有健全生態(tài)、美化景觀、科普教育、應急避險等綜合作用的一類綠地作為可達性優(yōu)化對象，簡稱“游憩綠地”，按照《城市綠地分類標準》(CJJ/T 85—2017)包括公園綠地(G1)、廣場用地(G3)，城市建設用地外遠離居住區(qū)的風景游憩綠地(EG1)不考慮在內；基于ArcGIS網(wǎng)絡分析法，計算可達性指數(shù)和服務強度，分析游憩綠地的空間布局和供給水平，評價游憩綠地可達性，從游憩綠地空間布局和品質提升2個方面提出優(yōu)化建議，為游憩綠地可達性優(yōu)化提供參考。

圖1 研究區(qū)衛(wèi)星圖像

圖2 游憩綠地空間分布圖

1 研究區(qū)概況

普洱市2013年被命名為國家園林城市，是我國首個國家綠色經(jīng)濟試驗示范區(qū)，屬于中高強度的山地建設區(qū)。本次研究范圍與普洱市城市規(guī)劃區(qū)范圍一致，位于云南省普洱市思茅區(qū)中部，是普洱市城鎮(zhèn)人口最多、城鎮(zhèn)化水平最高的區(qū)域。截至2017年底，城市規(guī)劃區(qū)城鎮(zhèn)人口26.04萬人，城鎮(zhèn)化水平將近68%，規(guī)劃區(qū)面積約65.87km2，建成區(qū)面積26.5km2。研究對象為規(guī)劃區(qū)內已建成的34塊游憩綠地，總面積4.28km2。

2 研究方法及步驟

2.1 獲取基礎數(shù)據(jù)

從Google Earth下載普洱市城市規(guī)劃區(qū)2017年4月分辨率為0.55m的衛(wèi)星圖像(圖1)，基于圖像獲得現(xiàn)狀綠地、道路、水域和建設用地等位置信息，并通過矢量化工具錄入ArcGIS；從普洱市公交網(wǎng)上獲得規(guī)劃區(qū)公共交通站點數(shù)據(jù)。然后，參考普洱市住房城鄉(xiāng)建設局提供的《普洱市城市總體規(guī)劃》(2011—2030)、《普洱市城市道路交通規(guī)劃》(2011—2030)、《普洱市綠線控制規(guī)劃》和以居住小區(qū)為統(tǒng)計單元的2017年城市人口數(shù)據(jù)，獲得游憩綠地、道路、水域和居住區(qū)的位置、類型、級別等信息。運用手持GPS進行實地訪問調查，對獲取的信息進行補充和修正，得到游憩綠地、道路、水域和居住區(qū)的具體信息。

2.2 構建網(wǎng)絡分析模型

網(wǎng)絡分析是人流、水流、交通流等分析的有效工具，要素包括中心(center)、鏈路(link)、節(jié)點(note)和阻抗(impedance)[4]?；诘缆返木W(wǎng)絡分析法可以較真實地反映居民到達游憩綠地的過程，能較為準確客觀地分析游憩綠地的可達性[18]。利用ArcGIS技術建立道路網(wǎng)絡分析模型，為更真實地反映不同方向的人實際到達目的地的情況，將游憩綠地出入口定義為網(wǎng)絡分析的中心[9]，鏈路為城市道路，節(jié)點為道路交叉點，阻抗為交通路口紅綠燈等待的時間，設置為每個路口平均等待時間為0.5min[19]，人的步行速度為1.25m/s[20]。

2.3 計算可達性指數(shù)

合理的服務半徑是城市綠地合理規(guī)劃布局的重要基礎[1]。本次研究參照英國的《自然綠地可達性標準》(Accessible Natural Greenspace Standards)，根據(jù)面積大小，將游憩綠地劃分為城市級(面積≥100hm2)、區(qū)域級(100hm2＞面積≥20hm2)、社區(qū)級(面積＜20hm2)3個級別，服務半徑分別為5 000、2 000、300m[21]。

首先，在網(wǎng)絡分析模型的基礎上，利用ArcGIS軟件network anaylst分析模塊中的“服務區(qū)”工具，根據(jù)游憩綠地服務半徑生成服務覆蓋范圍，識別服務盲區(qū)。然后，在網(wǎng)絡分析模型的基礎上，利用“最近設施點”工具，將游憩綠地出入口、公共交通站點作為設施點，居住區(qū)幾何中心作為請求點，以請求點到道路的最短垂線為“連接”，計算居住區(qū)幾何中心到達不同級別游憩綠地出入口和公共交通站點的實際路徑距離，計算可達性指數(shù)。可達性指數(shù)的計算方式參考Fan等的調查、研究成果[13]，即居民到達300m服務半徑的社區(qū)級游憩綠地全部是通過步行的方式；到達2 000m服務半徑的區(qū)域級游憩綠地50%會通過步行，50%會通過公共交通；到達5 000m服務半徑的城市級游憩綠地25%會通過步行，75%會通過公共交通。

社區(qū)級游憩綠地可達性指數(shù)計算公式如下：

式中，GSASi設為居住區(qū)居民到達社區(qū)級游憩綠地的可達性指數(shù)，distSi設為居住區(qū)幾何中心到社區(qū)級游憩綠地出入口的最短步行距離，單位為m，當距離超過300m時，可達性指數(shù)為0。

區(qū)域級游憩綠地可達性指數(shù)計算公式如下：

式中，GSAMi設為居住區(qū)居民到達區(qū)域級游憩綠地的可達性指數(shù)，由區(qū)域級游憩綠地的步行可達性指數(shù)(WalkingMi)和公共交通可達性指數(shù)(PTMi)構成。distMi設為居住區(qū)幾何中心到區(qū)域級游憩綠地出入口的最短步行距離，當距離超過2 000m時，WalkingMi為0；distMi’設為居住區(qū)幾何中心到公共交通站點的最短步行距離，當距離超過400m時，PTMi為0。

城市級游憩綠地可達性指數(shù)計算公式如下：

式中，GSALi設為居住區(qū)居民到達城市級游憩綠地的可達性指數(shù)，由城市級游憩綠地的步行可達性指數(shù)(WalkingLi)和公共交通可達性指數(shù)(PTLi)構成。distLi設為居住區(qū)幾何中心到城市級游憩綠地出入口的最短步行距離，當距離超過5 000m時，WalkingLi為0；distLi’設為居住區(qū)幾何中心到公共交通站點的最短步行距離，當距離超過400m時，PTLi為0。

游憩綠地可達性指數(shù)計算公式如下：

表1 不同距離等級可達人口統(tǒng)計表

表2 不同時間等級可達人口統(tǒng)計表

將不同級別游憩綠地可達性指數(shù)相加，獲得游憩綠地的可達性指數(shù)GSA，最大值為3，作為評價游憩綠地空間布局的量化指標。

2.4 計算服務強度

居民選擇使用游憩綠地的影響因素較多，但是在實際使用的過程中，居民更多地選擇使用易接近的游憩綠地[22]。因為人口分布的差異，實際使用的結果可能造成部分游憩綠地的供給與附近居民的需求不平衡，出現(xiàn)游憩綠地過度使用或很少使用情況。

研究從居民使用的角度，結合人口分布，按照就近使用習慣，通過“最近設施點”工具，獲得居住區(qū)到最近游憩綠地的實際距離和服務位置分配關系。之后，統(tǒng)計各個居住區(qū)居民到達最近游憩綠地的距離和步行時間，以及各個游憩綠地就近服務的游人數(shù)量。

根據(jù)占地面積、人均用地指標、游人周轉系數(shù)計算游憩綠地人口容納量。人均用地指標以《公園設計規(guī)范》(GB 51192—2016)中規(guī)定的“容量計算”為依據(jù)，設定城市級和區(qū)域級游憩綠地人均陸地面積60m2、人均水域面積250m2，社區(qū)級游憩綠地人均陸地面積30m2、人均水域面積150m2。參照以公園綠地為出游目的地的相關文獻[22]，本次研究設定城市級、區(qū)域級游憩綠地的游人周轉系數(shù)為1.5，居民出游率為12%，社區(qū)級游憩綠地的游人周轉系數(shù)為3，居民出游率為20%。

將游憩綠地就近服務的游人數(shù)量與綠地人口容納量進行對比，計算普洱市城市規(guī)劃區(qū)游憩綠地的服務強度，作為評價游憩綠地供給水平的依據(jù)，計算公式如下：

式中，F(xiàn)為游憩綠地就近服務的游人數(shù)量，ci為居住區(qū)居民數(shù)量，p為居民出游率；C為游憩綠地人口容納量，A為游憩綠地占地面積，e為游憩綠地游人周轉系數(shù)，Am為人均游憩綠地面積；I為游憩綠地服務強度。

3 結果與分析

3.1 空間可達性分析

從游憩綠地空間分布(圖2)來看，普洱市城市規(guī)劃區(qū)東部、東南部和西北部分布較大游憩綠地，東北部、中部和西部游憩綠地較小且分布少。

通過“插值分析”工具，將矢量的可達性指數(shù)數(shù)據(jù)轉化為10m×10m柵格數(shù)據(jù)，獲得可達性指數(shù)分布圖(圖3)，圖中顏色越鮮艷的區(qū)域可達性指數(shù)越高，這部分區(qū)域的居民越能快捷和方便地到達游憩綠地，反之亦然。從可達性指數(shù)分布來看，大部分區(qū)域可達性指數(shù)大于0，說明在現(xiàn)行交通網(wǎng)絡體系下，多數(shù)居住區(qū)居民能通過步行或公共交通方便地到達游憩綠地，游憩綠地的空間布局總體合理。

將不同級別游憩綠地服務半徑覆蓋范圍與居住區(qū)進行疊加，根據(jù)被覆蓋的情況，生成居住區(qū)分類圖(圖4)；在可達性指數(shù)分布基礎上，通過“按掩模提取”工具，生成居住區(qū)可達性指數(shù)分級圖(圖5)，顏色越鮮艷的區(qū)域可達性指數(shù)越低。將居住區(qū)分類圖與居住區(qū)可達性指數(shù)分級圖進行比較，發(fā)現(xiàn)，居住區(qū)可達性指數(shù)總體呈現(xiàn)中部高、四周低的特點。其中，規(guī)劃區(qū)東北部和西南部的居住區(qū)可達性指數(shù)最低，這部分居住區(qū)大多只被單一等級的游憩綠地服務范圍覆蓋；東南部和西北部的居住區(qū)可達性指數(shù)較高，同時被城市級、區(qū)域級游憩綠地服務范圍覆蓋；中部的居住區(qū)可達性指數(shù)最高，同時被城市級、區(qū)域級、社區(qū)級游憩綠地服務范圍覆蓋，但分布較少，且較為分散。

根據(jù)居住區(qū)可達性指數(shù)分析結果，生成游憩綠地空間布局優(yōu)化次序圖(圖6)，顏色越鮮艷的區(qū)域需優(yōu)先完善公共交通站點和游憩綠地空間布局，提高可達性指數(shù)，在消除服務盲區(qū)的同時提高游憩綠地整體可達性水平。

3.2 供給水平分析

根據(jù)居住區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，生成居住區(qū)人口密度圖(圖7)；通過“核密度分析”工具，生成居住區(qū)人口核密度分析圖(圖8)，總體來看規(guī)劃區(qū)人口呈現(xiàn)中部密度大、分布多，邊緣密度小、分布少的特點。

通過“最近設施點”工具，生成居住區(qū)到最近游憩綠地的最短步行路徑，計算各個居住區(qū)居民步行到達最近游憩綠地的距離和時間，統(tǒng)計不同距離等級可達人口(表1)和不同時間等級可達人口(表2)。從步行距離來看，40.37%的居民步行距離不超過500m能到達最近的游憩綠地；94.72%的居民步行距離不超過1 500m能到達最近的游憩綠地。從步行時間來看，22.93%的居民能在5min內步行到達最近的游憩綠地；90.94%的居民能在15min內步行到達最近的游憩綠地。按照就近使用的原則，大部分居民能在較短距離和時間內到達最近的游憩綠地。

通過“最近設施點”工具，生成居住區(qū)與游憩綠地的最近服務位置分配關系(圖9)，統(tǒng)計各個游憩綠地的就近服務游人數(shù)量和人口容納量，獲得各個游憩綠地的服務強度統(tǒng)計表(表3)。服務強度等于1，說明游憩綠地供給滿足附近居民需求，供求平衡；服務強度小于1，供給大于需求；服務強度大于1，供給小于需求。結果顯示，游憩綠地供給總體滿足居民需求，資源總量合理；大部分游憩綠地服務強度小于1，附近居民有更多機會獲得更大的游憩綠地；少部分游憩綠地服務強度兩極分化，存在過度使用和較少使用的情況。

根據(jù)服務強度統(tǒng)計結果，通過“插值分析”工具，生成游憩綠地品質提升次序圖(圖10)，顏色越鮮艷區(qū)域的游憩綠地優(yōu)先進行品質提升。結果顯示，需要優(yōu)先進行品質提升的服務強度過大的游憩綠地占地面積較小，人口容納量少，服務游人數(shù)量較多；主要分布于人口密度較大、人口分布較多的規(guī)劃區(qū)中部。

圖3 可達性指數(shù)分布圖

圖4 居住區(qū)分類圖

圖5 居住區(qū)可達性指數(shù)分級圖

圖6 游憩綠地空間布局優(yōu)化次序圖

4 優(yōu)化建議

4.1 完善空間布局

根據(jù)游憩綠地空間布局優(yōu)化次序，首先，考慮在服務半徑覆蓋范圍之外的可達性指數(shù)為0的居住區(qū)附近增加滿足游憩需求的綠地，消除服務盲區(qū)。然后，對于僅被城市級游憩綠地服務范圍覆蓋的可達性指數(shù)小于最大可達性指數(shù)10%(0.3)的居住區(qū)：第一，實現(xiàn)居住區(qū)周圍400m范圍內有公共交通站點；第二，考慮在居住區(qū)周圍300m范圍內增加社區(qū)級游憩綠地，在條件允許的情況下，考慮在居住區(qū)周圍2 000m范圍內增加區(qū)域級游憩綠地。最后，對于被城市級、區(qū)域級游憩綠地服務范圍同時覆蓋的可達性指數(shù)小于0.3的居住區(qū)：第一，實現(xiàn)居住區(qū)周圍400m范圍內有公共交通站點；第二，考慮在居住區(qū)周圍300m范圍內增加社區(qū)級游憩綠地，優(yōu)化綠地空間布局，提高可達性與公平性。

4.2 促進品質提升

根據(jù)服務強度分析結果，以促進供求平衡為目標。首先，關注服務強度大于10、存在過度使用、供給遠小于需求的游憩綠地，優(yōu)先對其進行品質提升。一方面，通過游憩綠地自身建設，提升綠地品質，緩解綠地過度使用的問題。另一方面，在其附近增加新的游憩綠地，增強供給能力；新增游憩綠地的面積大小根據(jù)服務的游人數(shù)量進行計算。在用地條件限制、新增綠地困難的情況下，可通過適當利用其他公共綠地，在不影響其主要功能前提下增強游憩功能，解決服務強度過大的問題。

表3 服務強度統(tǒng)計表

其次，關注服務強度大于1、小于10、存在輕微過度使用的游憩綠地。通過游憩綠地自身建設，提升綠地品質，在節(jié)約土地資源、不增加新游憩綠地的情況下，緩解游憩綠地輕微過度使用的問題。

再次，對占地面積較大、距離大多數(shù)居住區(qū)較遠、服務強度小于0.1的游憩綠地。通過完善游憩綠地出入口、周邊路網(wǎng)，提高連通性，提升綠地品質，增強吸引力，吸引居民離開規(guī)劃區(qū)中部服務強度較大的游憩綠地，平衡城市內外發(fā)展。

5 結語

本文基于ArcGIS網(wǎng)絡分析法，同時考慮服務半徑、綠地面積、綠地與居住區(qū)距離、人口分布等因素，從空間布局和居民使用的角度共同評價游憩綠地的可達性，識別發(fā)展“不平衡不充分”的區(qū)域。結果表明：游憩綠地的空間布局總體合理，總供給大于居民總需求，但由于游憩綠地的服務半徑、面積差異和人口、公共交通站點、路網(wǎng)的分布差異，造成部分居住區(qū)可達性指數(shù)低和部分游憩綠地服務強度過大。針對不足，從空間布局和品質提升2個方面給出優(yōu)化建議，指明游憩綠地空間布局和品質優(yōu)化的重點和方向，促進游憩綠地可達性整體提高。優(yōu)化建議中重點考慮可達性指數(shù)低于0.3的居住區(qū)域，閾值設定過于主觀，今后研究有必要根據(jù)城市的發(fā)展水平合理確定閾值；另外，游憩綠地服務的游人數(shù)量計算基于就近使用的原則，未考慮不同年齡段居民的游憩偏好和因綠地質量、類型不同引起的吸引力差異，數(shù)據(jù)結果有待進一步完善。

注：文中圖片均由作者繪制。

圖7 居住區(qū)人口密度圖

圖8 居住區(qū)人口核密度分析圖

圖9 服務位置分配關系圖

圖10 游憩綠地品質提升次序圖