基于GIS 的哈爾濱主城區(qū)綠地可達(dá)性研究

劉霖

（哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150025）

1 研究背景與意義

城市綠地是指城市區(qū)域由綠色植被覆蓋，能為居民提供休憩娛樂(lè)、健身鍛煉的綠化用地，它在美化景觀、防塵降噪、改善局部微環(huán)境等方面具有不可替代的效果，是城市規(guī)劃的重要一環(huán)[1-2]。因發(fā)展落后，國(guó)內(nèi)城市在過(guò)去的幾十年時(shí)間里以經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向，重建筑，輕綠化是城市規(guī)劃及建設(shè)過(guò)程中的普遍現(xiàn)象。資金投入的不足導(dǎo)致綠地資源的缺乏，規(guī)劃的不合理導(dǎo)致綠地資源的空間分布不均[3]。

哈爾濱相對(duì)于南京、深圳、西安[4-6]這樣的園林城市在綠地方面有較大差距，一方面是冬季時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所至，綠化植被不易成長(zhǎng)，另一方面是城市管理規(guī)劃長(zhǎng)期落后南方城市，綠地系統(tǒng)建設(shè)有所欠缺。本研究從空間角度，對(duì)哈爾濱綠地資源的可達(dá)性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，可以為城市管理和規(guī)劃部門提供科學(xué)支撐。

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)預(yù)處理

哈爾濱地處東北平原東北部，黑龍江省南部。作為省會(huì)，哈爾濱是重要的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。研究涉及松北、道外、香坊、南崗、道里共五個(gè)區(qū)在主城區(qū)分布的76 個(gè)街道，面積為53186km2，2015 年底的常住人口統(tǒng)計(jì)為961.4 萬(wàn)。

研究使用數(shù)據(jù)包括GIS 數(shù)據(jù)、RS 數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)三類：GIS數(shù)據(jù)為研究區(qū)街道行政區(qū)劃、道路、河流、綠地，數(shù)據(jù)源自國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心；RS 數(shù)據(jù)為2015 年9 月4 號(hào)的Landsat8 衛(wèi)星影像，軌道號(hào)為118/028，下載自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)[7]；人口數(shù)據(jù)獲取自哈爾濱統(tǒng)2015 年統(tǒng)計(jì)年鑒。

GIS 數(shù)據(jù)的綠地信息不全，因此使用Landsat8 衛(wèi)星影像進(jìn)行修訂。研究區(qū)地物類型復(fù)雜，直接利用光譜分類誤分較多，使用NDVI 閾值提取綠地。受大氣影響，原始遙感影像并不完全記錄地物信息，使用FLAASH 大氣糾正減弱大氣噪聲后利用紅光波段和近紅外波段計(jì)算NDVI，計(jì)算公式為:

NDVI=(NIR-RED)/ (RED+NIR)

式中，RED 和NIR 分別為紅光波段反射率和近紅外波段反射率[8]。NDVI 值越高表明植被生長(zhǎng)狀況越好。

以GIS 數(shù)據(jù)為參考，閾值0.7 為界，NDVI 值大于此值的區(qū)域視為綠地。對(duì)初步提取的綠地分類進(jìn)行分類后處理，歸并像元個(gè)數(shù)小于4 的綠地斑塊到非綠地類別。研究區(qū)及城市綠地如圖1 所示。

圖1 研究區(qū)及城市綠地

把提取的綠地柵格轉(zhuǎn)換為矢量多邊形，在字段計(jì)算器中計(jì)算各綠地斑塊的面積，賦予不同面積區(qū)間的綠地為不同類型的綠地斑塊。

3 綠地可達(dá)性分析

綠地的可達(dá)性體現(xiàn)了其社會(huì)服務(wù)價(jià)值，可用服務(wù)半徑來(lái)度量，它表示從綠地出發(fā)，在一定的行程距離內(nèi)，可以覆蓋的區(qū)域。對(duì)于不同規(guī)模的綠地，服務(wù)半徑不同，規(guī)模越大，對(duì)于居民的吸引力越大。參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn)[9]，結(jié)合研究區(qū)綠地實(shí)際情況，確定哈爾濱綠地服務(wù)半徑為：街道綠地，服務(wù)半徑為500m；區(qū)域綠地，服務(wù)半徑為2000m；城市綠地，服務(wù)半徑為5000m。

對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，道路網(wǎng)絡(luò)是居民到達(dá)綠地的渠道。以道路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制作網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，距離作為耗費(fèi)成本。將不同級(jí)別綠地多邊形轉(zhuǎn)為點(diǎn)狀要素，作為服務(wù)區(qū)分析的出發(fā)點(diǎn)，以河流為阻礙，分別進(jìn)行500m、2000m、5000m 的服務(wù)區(qū)分析。如圖2 所示為街道綠地及服務(wù)區(qū)，得益于較為密集的道路網(wǎng)絡(luò)，城市核心地帶斑塊面積不大的街道綠地形成較大的服務(wù)區(qū)，相反，周邊地帶斑塊面積較大的街道綠地受制于稀疏的道路網(wǎng)絡(luò)，形成的服務(wù)區(qū)斑塊面積較小。

圖2 街道綠地及服務(wù)區(qū)

同樣得益于密集的交通網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域綠地在在核心地帶偏東北方向形成較大面積并連通的服務(wù)區(qū)斑塊(圖3)。市級(jí)綠地形成的服務(wù)區(qū)自南向北，從中部貫穿研究區(qū)（圖4）。原因是中南部具有較多的市級(jí)綠地斑塊，借助于密集的道路網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)區(qū)向北蔓延，到松花江，東西兩側(cè)路網(wǎng)較為稀疏，服務(wù)區(qū)借助道路網(wǎng)絡(luò)的蔓延極為有限。

圖3 區(qū)域綠地及服務(wù)區(qū)

圖4 市級(jí)綠地及服務(wù)區(qū)

合并不同級(jí)別綠地及服務(wù)區(qū)，形成的綠地覆蓋如圖5 所示。與市級(jí)綠地及服務(wù)區(qū)分布類似，綠地及服務(wù)區(qū)在中部南北貫通，東西兩側(cè)沿道路有少許綠地及服務(wù)區(qū)覆蓋。

圖5 綠地及服務(wù)區(qū)

以街道為單元，對(duì)綠地及服務(wù)區(qū)進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計(jì)，得到各街道綠地及服務(wù)區(qū)覆蓋面積，結(jié)合街道面積，可以得到綠地及服務(wù)區(qū)覆蓋百分率，如圖6 所示。淺色表示覆蓋百分率低，深色表示覆蓋百分率高。從圖中可以看出，研究區(qū)中部，從南向北，各街道覆蓋百分率大多較高，在81%以上，說(shuō)明在這些街道，理想行程距離內(nèi)，居民絕大多數(shù)能夠享受到綠地資源。東西兩側(cè)的群力、工農(nóng)、化工這三個(gè)街道的覆蓋百分率較低，都在20%以下，在這些街道，大多數(shù)居民難以在理想行程距離內(nèi)達(dá)到綠地區(qū)域。

圖6 綠地及服務(wù)區(qū)覆蓋百分率

4 綠地建設(shè)優(yōu)化建議

無(wú)論是“園林城市”還是“海綿城市”，從客觀上來(lái)說(shuō)都強(qiáng)調(diào)城市綠地的建設(shè)，從研究結(jié)果來(lái)看，哈爾濱的綠地建設(shè)任重道遠(yuǎn)，可以給出的建議包括：

4.1 中間地帶的街道人均綠地資源嚴(yán)重不足，需要從資源量上予以補(bǔ)足。一方面，這些街道人口密集，綠地資源會(huì)服務(wù)于較多的人口，會(huì)產(chǎn)生較大的社會(huì)價(jià)值，同時(shí)也都是老舊城區(qū)，基本沒(méi)有空余的地塊用于大規(guī)模的綠地建設(shè)，因此，這一區(qū)域應(yīng)多建設(shè)街道這一較小級(jí)別的綠地，對(duì)于一些拆遷地塊，應(yīng)優(yōu)先考慮綠地的建設(shè)。

4.2 部分街道，特別是北部的太陽(yáng)島，有大規(guī)模的市級(jí)綠地，但受制于較稀疏的道路網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)區(qū)并未大規(guī)模覆蓋其他街道，而這些區(qū)域人口數(shù)量較少，導(dǎo)致分配的人均綠地面積較大，可以說(shuō)是一種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此，針對(duì)較大規(guī)模的市級(jí)綠地，在周邊可強(qiáng)化建設(shè)道路網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)可達(dá)性，拓展綠地資源的服務(wù)空間。

4.3 除太陽(yáng)島外，研究區(qū)綠地基本上單獨(dú)成塊，這樣的綠地生態(tài)價(jià)值有限。應(yīng)考慮提高綠地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，可參考國(guó)外[10]流行的綠地建設(shè)，在各綠地斑塊之間建設(shè)生態(tài)廊道，增強(qiáng)綠地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。