城市綠地的可步行性評(píng)價(jià)研究以常州市主城區(qū)為例

張晨曄 李飛雪 李滿春

一、研究區(qū)與數(shù)據(jù)源

1.研究區(qū)概況

本文研究區(qū)為常州市主城區(qū)，面積1862平方公里，包括武進(jìn)、新北、天寧、鐘樓4區(qū)。據(jù)常州市統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2019年常州市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2019年末常州市常住人口473.6萬人，其中城鎮(zhèn)人口347萬人，城鎮(zhèn)化率達(dá)到73.3%；常州市建成區(qū)綠化覆蓋率為43.25%，綠地總面積為107.27平方千米。

2.數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

研究所使用的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)來自江蘇省地理國情普查與基礎(chǔ)性監(jiān)測數(shù)據(jù)，道路中心線數(shù)據(jù)從OpenStreetMap數(shù)據(jù)庫中下載，綠地POI數(shù)據(jù)從高德地圖Web服務(wù)API中獲取，人口數(shù)據(jù)從WorldPop網(wǎng)站下載。

圖1 研究區(qū)范圍與城市綠地分布

二、城市綠地可步行性評(píng)價(jià)模型

研究提出城市綠地步行指數(shù)作為建成環(huán)境對(duì)居民步行獲取綠地資源友好程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算方法為將每個(gè)柵格單元鄰域范圍內(nèi)的住宅密度、道路連通性、土地利用混合度和綠地步行可達(dá)性的標(biāo)準(zhǔn)化得分加權(quán)疊加，對(duì)綠地可達(dá)性因子賦予其相對(duì)于其他變量二倍的權(quán)重，由公式（1）給出：

其中，為第個(gè)可步行性變量的權(quán)重系數(shù)，為第個(gè)可步行性變量的標(biāo)準(zhǔn)值。該步行指數(shù)模型以柵格單元為測算單元，所有的可步行性變量都與城區(qū)環(huán)境特征有關(guān)。

居民點(diǎn)密度通過計(jì)算每個(gè)柵格單元點(diǎn)周圍的鄰域范圍內(nèi)的住宅單位數(shù)量與住宅用地面積之比得到。本研究以3公里為半徑的圓形作為鄰域進(jìn)行密度分析。

道路通達(dá)性使用道路交叉口密度衡量，以點(diǎn)鄰域內(nèi)道路交叉口數(shù)量與鄰域土地面積之比表示。道路交叉口根據(jù)3條或3條以上相交的道路中心線數(shù)據(jù)確定，由每個(gè)柵格單元鄰域內(nèi)道路交叉口數(shù)量確定連通性。

本研究采用基于信息論的熵值來測算研究單元的土地利用混合度，土地用途被重新劃分為以下五個(gè)等級(jí)，即住宅、商業(yè)、工業(yè)、娛樂和其他，按以下公式估算得到的土地利用混合度得分在0～1之間。

其中，mix為土地利用混合度的熵值，k為土地利用類別；P為土地面積中某一特定土地利用所占比例；N為土地利用類別數(shù)（N=5）。

綠地步行可達(dá)性采用加權(quán)成本距離的引力模型[8]測算，其計(jì)算的基本步驟包括使用專家打分法確定常州市主城區(qū)居民步行到達(dá)綠地相對(duì)阻力值（表1），確定源頭（城市綠地斑塊）的空間分布矩陣，從而計(jì)算各單元到最近源頭在成本面上的最小累積成本距離。本文將一個(gè)普通人在街道上的平均步行速度設(shè)定為6公里/小時(shí)，所用的時(shí)間成本值代表移動(dòng)100米所需的分鐘數(shù)，因而交通干道區(qū)域的相對(duì)時(shí)間成本值被設(shè)定為1，水域則因其城市土地圖斑的分割性作為不可通行區(qū)域被設(shè)定為10000。

表1 土地利用類型的相對(duì)阻力值

城市綠地步行指數(shù)由上述各部分指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化分?jǐn)?shù)加權(quán)之和，每項(xiàng)單獨(dú)測度得分在0～4。

三、結(jié)果分析

1.常州市主城區(qū)綠地可步行性水平

常州市主城區(qū)內(nèi)共計(jì)2,977,050個(gè)柵格單元（25m空間分辨率）被賦值范圍為1～20的UGSWI得分。UGSWI計(jì)算結(jié)果可直觀分辨研究區(qū)域內(nèi)地塊的綠地可步行性高低（圖2）。將城市柵格單元所賦城市綠地步行指數(shù)按照分值區(qū)間劃分為5個(gè)等級(jí)，其中占比最大的是第三級(jí)，達(dá)44.18%，即綠地可步行性處于中等水平，其他47.49%的柵格單元位于綠地可步行性較高區(qū)域，8.33%的柵格單元位于綠地可步行性較低區(qū)域。

圖2 UGSWI計(jì)算結(jié)果空間化

2.常州市主城區(qū)綠地可步行性空間差異

根據(jù)UGSWI計(jì)算結(jié)果，常州市主城區(qū)近半位于UGSWI高值區(qū)，且總體而言，常州中心城區(qū)東部的可步行性高于西部，北部高于南部。使用Global Moran's I統(tǒng)計(jì)量對(duì)UGSWI計(jì)算結(jié)果進(jìn)行空間自相關(guān)分析，得到全局莫蘭指數(shù)為0.33，其z值得分為23.46，表明城市綠地可步行性在空間上呈現(xiàn)正相關(guān)，且具有顯著的空間集聚特征。除了湖泊河流等水面，UGSWI低值區(qū)主要分布于居民聚居地與工業(yè)聚集地。常州市主城區(qū)的城市綠地可步行性評(píng)價(jià)結(jié)果分為五個(gè)等級(jí)后可見最高值主要分布于城市核心區(qū)外圍圈層，而常州市中心核心區(qū)的可步行性低于其周邊區(qū)域。UGSWI最高值分布區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)為周圍公園綠地?cái)?shù)量較多，且建筑分布的密集程度低于常州市中心區(qū)域；常州市中心CBD建筑分布均勻、密集，道路狹窄，導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)單調(diào)，因此人口稠密的常州市中心城區(qū)綠地?cái)?shù)量和面積并不明顯高于其他地區(qū)。

四、結(jié)語

研究通過設(shè)計(jì)并實(shí)施城市綠地步行指數(shù)研究常州市主城區(qū)綠地可步行性的空間分布。UGSWI將居住密度、道路連通性、土地利用混合度和綠地步行可達(dá)性四個(gè)維度納入指標(biāo)范疇，應(yīng)用于常州市主城區(qū)以探究公共綠地對(duì)城市居民的友好程度。未來對(duì)UGSWI的進(jìn)一步完善主要在于局部指數(shù)的增加、選擇和權(quán)重。

常州市主城區(qū)內(nèi)近半?yún)^(qū)域具有較高的綠地可步行性水平。從空間分布來看，UGSWI最高值主要位于城市核心區(qū)的外圈。人口稠密的常州市中心城區(qū)綠地?cái)?shù)量和面積略高于其他地區(qū)，但城區(qū)中心建筑分布均勻、密集，道路狹窄，導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)單調(diào)；因而對(duì)城市綠地可步行性的提升不僅需加強(qiáng)綠地建設(shè)與規(guī)劃，還可著眼于城區(qū)土地混合開發(fā)與精細(xì)化交通規(guī)劃等。