城市公園綠地游憩供需協(xié)同度評價及優(yōu)化策略

時 珍，邢露華，鄭琳琳，穆 博，田國行*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學風景園林與藝術(shù)學院，河南 鄭州 450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，河南 鄭州 450002)

中國的城市化發(fā)展具有高密度、高強度、高速度、超高度和大尺度的顯著特性，居民在享受著城市化帶來的便利之余，對人居環(huán)境質(zhì)量的追求更加迫切。近年來各地開展了“園林城市”等相關(guān)建設，以期通過綠地建設營造出宜居宜游的生活空間，緩解城市化進程中城市綠地不斷縮減與居民對綠地需求不斷增長之間的矛盾[1]。城市綠地為人民服務的性質(zhì)決定了綠地與居民之間存在著密切的供需關(guān)聯(lián)，然而在城市集約發(fā)展的背景下，供需雙方的土地博弈日漸顯著，二者形成了對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。協(xié)同學中提倡競爭與合作的有機結(jié)合，鼓勵在競爭和交往中發(fā)展協(xié)同關(guān)系，形成系統(tǒng)有序發(fā)展的動力學模式[2]。利用協(xié)同學中的協(xié)同度指標可定量表征綠地供給與居民需求之間由無序走向有序的協(xié)同水平。協(xié)同度(synergy degree)又稱協(xié)調(diào)度、耦合協(xié)調(diào)度，描述的是系統(tǒng)或序參量之間彼此協(xié)調(diào)、同步發(fā)展的大小程度[3]。協(xié)同度量化模型目前廣泛應用于城市發(fā)展、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等多領(lǐng)域要素間交互耦合關(guān)系的定量測度[4-7]，在綠地系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域內(nèi)則多見于綠地功能、績效等的協(xié)同度量[3-6]，關(guān)于綠地供需間的協(xié)同度研究較少。

傳統(tǒng)的綠地評價指標以增量為主要目標，忽略了對綠地自身品質(zhì)和空間布局公平性的考量，綠地供給與居民需求之間的平衡狀態(tài)難以衡量。近年來國內(nèi)外學者先后提出了可達性[8-9]、公平性[10-11]、服務效率[12-13]等定量指標來反映綠地的空間布局水平，但定性指標的缺乏使得評價結(jié)果仍存在一定片面性，質(zhì)的提升往往滯后于量的增加[14]。鑒于此，有學者提出了城市綠地系統(tǒng)評價指標體系定性與定量化結(jié)合的建議[15-16]，觀賞價值、文化價值等定性指標[17-18]的提出使得綠地系統(tǒng)評價體系兼顧質(zhì)與量的綜合考量。

綠地主要具備生態(tài)保育、風景游憩和安全防護等功能[19]，本研究立足于以游憩功能為主的公園綠地，從游憩供需平衡角度出發(fā)，以公園綠地供給力與居民人口需求力為研究對象，利用定性與定量相結(jié)合的綜合評價指標體系，分析鄭州市主城區(qū)公園綠地游憩供需協(xié)同度的空間格局并提出針對性的優(yōu)化措施，以期為今后的公園綠地布局評價與調(diào)適提供科學的參考。

1 供需協(xié)同度評價體系與量化模型的構(gòu)建

1.1 評價指標體系的構(gòu)建

基于協(xié)同理論，構(gòu)建城市公園綠地游憩供給子系統(tǒng)和居民人口游憩需求子系統(tǒng)。結(jié)合供需子系統(tǒng)多層次、多方面的影響因素，形成綜合性評價指標體系(表1)。

表1 游憩供需系統(tǒng)評價指標體系Table 1 Evaluation index system of recreational supply and demand system

表1(續(xù))

公園綠地游憩供給子系統(tǒng)由供給質(zhì)量和供給效率兩個序參量組成，供給質(zhì)量中包含6個正向指標，其中公園個數(shù)、面積和形狀為定量指標，反映公園在空間布局中的數(shù)量水平，公園類型、設施和吸引度為定性指標，反映公園自身質(zhì)量水平。供給效率以網(wǎng)絡分析法為基礎，通過服務覆蓋率正向指標和重疊率負向指標定量衡量公園的布局均衡性與時效性。居民人口游憩需求子系統(tǒng)包含3個正向指標，其中人口密度反映了居民基本需求量，人口結(jié)構(gòu)和城鎮(zhèn)化率則代表了居民需求在年齡、地域上的差異情況。

1.2 協(xié)同度量化模型的構(gòu)建

1.2.1 數(shù)據(jù)的標準化處理

采用極差標準化法處理原始數(shù)據(jù)，消除指標間不同量綱的影響。

正向指標：Xi=(xi-xmin)/(xmax-xmin)；

(1)

負向指標：Xi=(xmax-xi)/(xmax-xmin)。

(2)

式中：Xi為標準化數(shù)值，且Xi∈[0，1]，xi為子系統(tǒng)中指標i的數(shù)值，xmax、xmin分別為指標i的最大值和最小值。

1.2.2 指標權(quán)重的確定

利用YAAHP和SPSS軟件，結(jié)合層次分析法和熵值法確定指標權(quán)重(表1)，具體公式為：

(3)

式中：λi為評價指標的綜合權(quán)重，θi為層次分析法確定的主觀權(quán)重，ωi為熵值法確定的客觀權(quán)重，n為指標個數(shù)。

1.2.3 量化模型的構(gòu)建

根據(jù)各項指標的標準化數(shù)值及綜合權(quán)重，構(gòu)建供需協(xié)同度量化模型。

(4)

式中：f(x)為子系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，表示子系統(tǒng)對于整體供需系統(tǒng)的貢獻程度，λi為評價指標的綜合權(quán)重，Xi為評價指標的標準化數(shù)值，n為指標個數(shù)。

(5)

式中：C為供需系統(tǒng)耦合度，且C[0，1]，f1(x)、f2(x)分別為公園供給子系統(tǒng)和居民需求子系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)。

協(xié)同度模型：T=αf1(x)+βf2(x)；

(6)

(7)

式中：T為系統(tǒng)綜合調(diào)和指數(shù)，反映供需系統(tǒng)的整體協(xié)同效應或貢獻，且T[0，1]；α、β為待定權(quán)數(shù)，由于公園供給側(cè)與居民需求側(cè)同等重要，且α+β=1，因此α、β均取值為0.5；D為供需系統(tǒng)協(xié)同度，且D[0，1]。

1.2.4 協(xié)同等級與類型的劃分

借用模糊數(shù)學思想，將計算出的協(xié)同度數(shù)值劃分為7個協(xié)同等級，并根據(jù)綜合評價指數(shù)劃分協(xié)同類型(表2)。

表2 供需協(xié)同等級和類型劃分Table 2 Classification of the level and type of supply and demand synergy

2 公園綠地供需評價實例

2.1 研究范圍及數(shù)據(jù)來源

2.1.1 研究區(qū)概況

鄭州市地處華北平原南部、黃河下游，是河南省的政治、經(jīng)濟、教育、科研和文化中心，也是我國重要的綜合交通樞紐和中部地區(qū)重要的中心城市[25]。研究區(qū)域為鄭州市主城區(qū)(113°27′～113°52′E，34°36′～34°58′N),包含8個行政區(qū)。1954年鄭州市通過總體規(guī)劃確立了老城區(qū)的基本框架，基本由二七區(qū)、管城區(qū)、金水區(qū)和中原區(qū)所涵蓋，隨著城市規(guī)模不斷地向外圍擴展，鄭東新區(qū)、高新區(qū)等新城區(qū)紛紛成立，至今形成了新城包圍老城的空間格局，新老城區(qū)間城市化差異顯著。截至2017年，鄭州市主城區(qū)總?cè)丝谶_481.03萬人，總占地面積約1 036.02 km2。

鄭州市主城區(qū)共計253處公園綠地，總面積約53.98 km2，總體呈外密內(nèi)疏、鄭東最優(yōu)的空間布局，分布不夠均衡。新城區(qū)公園數(shù)量與面積較老城區(qū)有明顯增長，側(cè)面反映了居民對于綠地的需求隨著城市化建設而不斷提升。位于新城區(qū)的鄭東新區(qū)具備最優(yōu)越的公園資源，區(qū)內(nèi)以北龍湖、龍子湖和如意湖為中心組團式向外發(fā)展公園綠地，各公園間以線型游園相連，構(gòu)成了相對完善的公園綠地網(wǎng)絡。其余各區(qū)的公園綠地皆存在供給壓力大或服務盲區(qū)等空間分布不均衡現(xiàn)象。

2.1.2 數(shù)據(jù)來源

1)城市公園綠地數(shù)據(jù)：以2017年7月精度為0.8 m的高分二號衛(wèi)星遙感影像(來源于課題組內(nèi)部資料)和從鄭州市園林局獲取的《鄭州市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2013—2030)》文本和圖則為依據(jù)，利用ArcGIS軟件提取免費開放的公園綠地面狀數(shù)據(jù)和出入口點狀數(shù)據(jù)，結(jié)合百度地圖和現(xiàn)場調(diào)研進行篩選修正。

2)人口數(shù)據(jù)：依據(jù)《鄭州市統(tǒng)計年鑒2018》和《2017年鄭州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》(來源于鄭州市統(tǒng)計局網(wǎng)站，網(wǎng)址為http://tjj.zhengzhou.gov.cn/)，計算2017年底各行政區(qū)人口指標數(shù)據(jù)。

3)居住區(qū)及路網(wǎng)數(shù)據(jù)：以遙感影像及從鄭州市自然資源和規(guī)劃局獲取的《鄭州都市區(qū)總體規(guī)劃(2012—2030)》文本和圖則為參考，利用ArcGIS軟件提取2017年研究區(qū)域內(nèi)的城市路網(wǎng)及居住區(qū)空間數(shù)據(jù)，結(jié)合百度地圖和現(xiàn)場調(diào)研進行篩選修正。

2.2 供需協(xié)同度空間格局評價

2.2.1 供需指數(shù)空間格局

將鄭州市主城區(qū)各項指標數(shù)據(jù)與權(quán)重帶入式(4)中計算得知：鄭州市主城區(qū)公園綜合供給指數(shù)均值為0.401 3，居民綜合需求指數(shù)均值為0.461 3，公園供給小于居民需求。公園綜合供給指數(shù)的空間分異主要體現(xiàn)在東部的鄭東新區(qū)和經(jīng)開區(qū)，其余各區(qū)的綜合供給指數(shù)均處于0.200 0～0.500 0的指數(shù)層級中，數(shù)據(jù)相對集中(圖1A)。居民綜合需求指數(shù)呈圈層擴散格局，數(shù)據(jù)由中部涵蓋老城區(qū)的四區(qū)向外圍新城區(qū)中的四區(qū)逐漸減小，顯現(xiàn)出與區(qū)位關(guān)系的密切關(guān)聯(lián)。各區(qū)需求指數(shù)相對分散，呈階梯狀分布(圖1B)。通過供需指數(shù)的疊加對比(圖1C)發(fā)現(xiàn)：金水區(qū)和鄭東新區(qū)供需差距最大，供給不足或過?，F(xiàn)象最為明顯；經(jīng)開區(qū)供需差距最小，但供需指數(shù)均較低。

圖1 鄭州市主城區(qū)公園綠地綜合供需指數(shù)空間格局Fig.1 The spatial pattern of comprehensive supply and demand index of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

2.2.2 協(xié)同等級空間格局

經(jīng)計算，鄭州市主城區(qū)總體協(xié)同度均值為0.613 1，處于低級協(xié)調(diào)等級。研究范圍內(nèi)共包含5種協(xié)同等級(圖2A)，除經(jīng)開區(qū)表現(xiàn)為失調(diào)等級外，其余各區(qū)均達到了不同等級的協(xié)同。協(xié)同等級空間分異的原因主要有兩方面：其一為內(nèi)部因素的直接影響，各區(qū)供需綜合評價指數(shù)的大小直接影響了協(xié)同度的高低。金水區(qū)以最高的需求指數(shù)和較高的供給指數(shù)獲得了0.788 9的最高協(xié)同度值，供需系統(tǒng)呈中級協(xié)調(diào)等級，而經(jīng)開區(qū)最低的供給指數(shù)和人口結(jié)構(gòu)指數(shù)使其供需系統(tǒng)無法達到和諧有序、良性循環(huán)的水平。其二則為社會經(jīng)濟、交通區(qū)位、政策因素等外部因素的間接影響。鄭東新區(qū)作為鄭州市近年重點發(fā)展的一個城市新區(qū)，憑借著獨特的功能定位和政策支持，社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，綠地系統(tǒng)規(guī)劃完善，供需雙方形成了協(xié)同聯(lián)動的發(fā)展模式?；轁鷧^(qū)除了供需綜合評價指數(shù)低，發(fā)展起步晚、缺乏政策扶持、生產(chǎn)總值低等因素也影響了該區(qū)供需系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展，屬瀕臨失調(diào)等級。

圖2 鄭州市主城區(qū)公園綠地供需協(xié)同等級和類型空間格局Fig.2 The spatial pattern of the level and type of supply and demand synergy of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

2.2.3 協(xié)同類型空間格局

在協(xié)同等級基礎上對各區(qū)劃分出需求滯后、供給滯后和供給損益3種協(xié)同類型(圖2B)，其中供給滯后類型在鄭州市主城區(qū)中占比最大，為主要的協(xié)同類型。該類型基本覆蓋了老城區(qū)的全部范圍，受城鎮(zhèn)化水平高、居住用地密集等因素影響，老城區(qū)內(nèi)的居民對于公園的需求量大，但區(qū)內(nèi)公園綠地面積有限且新增難度大，經(jīng)常出現(xiàn)人滿為患或服務盲區(qū)的現(xiàn)象。鄭東新區(qū)、高新區(qū)和惠濟區(qū)均屬于需求滯后類型且均位于新城區(qū)，但具體形成原因不盡相同。鄭東新區(qū)城鎮(zhèn)化率低，居住區(qū)尚未建設完善且房價持續(xù)走高，一定程度上限制了人口的輸入。有限的居民人口不能使優(yōu)越的公園資源得以充分利用，間接造成了資源的浪費與不公平分配。高新區(qū)作為發(fā)展相對較晚的一個新區(qū)，目前居住人口密度較低，但新建公園多且覆蓋率高，供給側(cè)存在過?，F(xiàn)象?；轁鷧^(qū)供需側(cè)指數(shù)均較低，但由于毗鄰黃河的獨特區(qū)位關(guān)系，使其在公園的供給方面借助了鄭州黃河國家濕地公園的優(yōu)勢。經(jīng)開區(qū)則在供需失調(diào)的基礎上形成了供給資源的損益。

3 公園綠地協(xié)同優(yōu)化策略

在城市供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和集約化建設的背景下，面對需求側(cè)不斷擴增的新變化，綠地建設應主動介入城市未來的發(fā)展需求[26]，從單一的總量擴增轉(zhuǎn)向綜合的優(yōu)化提升方式，依據(jù)“以人為本、協(xié)同優(yōu)化、因地制宜”的原則配置公園綠地，提升公園建設的時效性與利用率，平衡區(qū)域供需關(guān)系，從而實現(xiàn)精細化、集約化和協(xié)同化的公園綠地空間布局模式。基于鄭州市主城區(qū)游憩供需協(xié)同度的空間格局評價研究結(jié)果，從研究區(qū)域中選取供需水平差距最大的金水區(qū)和協(xié)同等級與類型最低的經(jīng)開區(qū)進行供給側(cè)優(yōu)化調(diào)適，探索具備針對性與可行性的協(xié)同優(yōu)化策略。

3.1 提升現(xiàn)有公園綠地

供給側(cè)優(yōu)化應優(yōu)先著眼于現(xiàn)有公園綠地的質(zhì)量提升，減少低端供給，擴大有效供給。根據(jù)供給側(cè)指標數(shù)據(jù)，對金水區(qū)和經(jīng)開區(qū)現(xiàn)有的51處公園綠地進行設施，吸引度和服務覆蓋率等多目標提升(圖3A)。金水區(qū)現(xiàn)有公園主要存在服務覆蓋率低的問題，因此可通過打破公園圍墻，增加開放程度的方式擴大服務范圍，使之與周圍居住區(qū)相互融合。經(jīng)開區(qū)則應在開放公園的基礎上，針對設施簡單的游園和居住區(qū)公園等，提升游憩、服務和管理設施的完善程度；注重歷史人文等特色主題的打造，提升景觀面貌，增加公園吸引度。

圖3 鄭州市主城區(qū)公園綠地協(xié)同優(yōu)化策略Fig.3 The synergistic optimization strategies of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

3.2 培育潛在公園綠地

通過新增和擴建公園綠地的方式消除服務盲區(qū)，緩解現(xiàn)有公園服務壓力，提升各區(qū)公園在數(shù)量、面積和類型等方面的供給能力。結(jié)合《鄭州都市區(qū)總體規(guī)劃2012—2030》等相關(guān)上位規(guī)劃，利用ArcGIS軟件中的位置分配功能構(gòu)建最大化覆蓋范圍模型，以金水區(qū)和經(jīng)開區(qū)公園服務盲區(qū)中的居住區(qū)為需求點，篩選出14處擬增公園綠地已選項和5處候選項(圖3B)。通過培育潛在公園綠地，一方面有效解決了兩區(qū)公園面積不足的問題，一定程度上提升經(jīng)開區(qū)的公園個數(shù)、形狀等指標績效；另一方面為構(gòu)建完整的城市公園綠地網(wǎng)絡體系提供支撐。

3.3 融合跨界公園綠地

在需求較大而用地緊張的老城區(qū)，公園綠地新增面積有限，可通過有限開放附屬綠地的方式進行公園綠地的補給。附屬綠地在綠地系統(tǒng)布局中通常占比較大且分布廣泛，適時適度地將一部分綠化質(zhì)量較好的附屬綠地面向周邊居民開放，通過各類綠地間的織補重構(gòu)實現(xiàn)資源共享，對于緩解現(xiàn)有公園的供給壓力和政府公共投資壓力具有十分重要的現(xiàn)實意義。結(jié)合金水區(qū)和經(jīng)開區(qū)附屬綠地的現(xiàn)場調(diào)研情況，利用最大化覆蓋范圍模型篩選出2處擬開放附屬綠地已選項和3處候選項(圖3C)，均為綠化環(huán)境較好的高校園區(qū)。為方便周邊居民同時保障附屬綠地內(nèi)部的正常運轉(zhuǎn)，可由社區(qū)與單位共同協(xié)商制定分時分區(qū)的有限開放政策。

3.4 優(yōu)化調(diào)適結(jié)果

圖4 鄭州市主城區(qū)公園綠地供給側(cè)指標優(yōu)化結(jié)果對比Fig.4 Comparison of optimization results of supply side indexes of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

通過供給側(cè)各項指標的協(xié)同優(yōu)化(圖4)，測算出鄭州市金水區(qū)供需協(xié)同度由原本的0.788 9提升至0.836 3(增量為0.047 4)，達到良好協(xié)調(diào)等級；經(jīng)開區(qū)供需協(xié)同度由0.323 4提升至0.445 3(增量為0.121 9)，為瀕臨失調(diào)等級和需求滯后類型。兩區(qū)供需系統(tǒng)差距的縮小，體現(xiàn)了公園綠地與居民人口在協(xié)同的優(yōu)化調(diào)適過程中越來越和諧一致、互惠共贏的發(fā)展趨勢。此外，政策的實施和道路的完善為供需系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化提供了有力保障。鄭州市已于2019年3月啟動拆墻透綠整治工程，碧沙崗公園、紫荊山公園等各處公園及沿街單位和小區(qū)紛紛拆除圍墻，開放共融的城市景觀初見效果。

4 結(jié) 論

1)鄭州市主城區(qū)公園綠地游憩供需系統(tǒng)總體呈低級協(xié)調(diào)等級和供給滯后類型，各行政區(qū)存在供需空間差異，金水區(qū)協(xié)同度等級最高但供需差距最大，經(jīng)開區(qū)協(xié)同等級最低但供需差距最小。供需協(xié)同度空間格局由協(xié)同等級和協(xié)同類型共同決定，受供需綜合指數(shù)的直接影響和外部因素的間接影響。因此協(xié)同的供需布局應建立在綠地系統(tǒng)規(guī)劃和城市總體規(guī)劃協(xié)調(diào)同步的基礎上，統(tǒng)籌綠地與居住用地的空間布局，促進國土空間“一張藍圖”的形成和實施。

2)鄭州市主城區(qū)內(nèi)的新老城區(qū)間表現(xiàn)出供需資源錯位的現(xiàn)象，公園綠地資源主要集中在新城區(qū)而人口資源則聚集在老城區(qū)，因此形成了供需系統(tǒng)間的分化。通過調(diào)整供給側(cè)的空間分布格局，在新城區(qū)的發(fā)展建設和老城區(qū)的更新改造過程中不斷完善城市公園綠地空間體系，為城市總體規(guī)劃構(gòu)建綠色基底。

3)根據(jù)供需協(xié)同度空間格局對公園綠地進行因地制宜的協(xié)同優(yōu)化，計算出金水區(qū)和經(jīng)開區(qū)的供需協(xié)同度增量分別為0.047 4和0.121 9，供給能力提升，供需差距縮小。以自上而下的規(guī)劃體系為依據(jù)，通過自下而上的優(yōu)化方式協(xié)調(diào)供需平衡，形成現(xiàn)有綠地提質(zhì)、新城區(qū)增量、老城區(qū)融合的城市公園體系優(yōu)化模式，平衡區(qū)域資源分配，解決新老城區(qū)間的資源錯位問題，共同致力于營造協(xié)同聯(lián)動的城市公園綠地空間體系。

以公園綠地游憩供需協(xié)同度評價為基礎，以供需平衡、協(xié)同發(fā)展的目標為導向，進而對公園綠地進行定量優(yōu)化調(diào)適，提升公園建設的時效性，對于在城市化背景下建設高效、節(jié)約、低碳、環(huán)保的城市綠地系統(tǒng)具有重要意義。需要說明的是，本研究在數(shù)據(jù)選取方面使用的是以行政區(qū)為單元的靜態(tài)數(shù)據(jù)，雖然反映出了宏觀尺度下的供需空間差異，但未能夠進行精細化和動態(tài)化的小尺度供需格局分析。在后續(xù)的研究中考慮以街道為單元的研究和手機信令、POI等大數(shù)據(jù)的引入，從而更加精準地指導公園綠地與居民人口在時空上的協(xié)同發(fā)展及新老城區(qū)間的資源調(diào)控。