Google Earth Engine平臺在城市公園綠地布局優(yōu)化中的應(yīng)用

劉肖利，唐文莉，殷滋言

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院, 安徽 合肥 230000)

城市公園綠地是維持城市生態(tài)功能的重要部分之一，對實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展、改善居民生活環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，而城市公園綠地能否發(fā)揮其作用與城市公園綠地布局的合理性息息相關(guān)。隨著城市經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，城市中心逐漸發(fā)生偏移，新老城區(qū)公園綠地逐漸暴露出越來越多的問題，例如公園綠地建設(shè)缺乏地域特色、綠地植被種類單一、公園綠地布局不平衡等。城市生態(tài)環(huán)境的好壞嚴(yán)重影響著城市居民的日常生活和身體健康，政府及相關(guān)部門需不斷對城市新老城區(qū)公園綠地進(jìn)行改造，提出適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的城市公園綠地布局優(yōu)化策略，進(jìn)而提升城市的整體形象。本文將Google Earth Engine平臺引入城市公園綠地布局優(yōu)化中，利用平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測、獲取信息、質(zhì)量監(jiān)測、參數(shù)反演等功能，以期為城市公園綠地布局優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐和新的優(yōu)化思路。

一、Google Earth Engine平臺分析城市公園綠地布局問題

城市公園綠地布局一直是風(fēng)景園林行業(yè)的研究熱點(diǎn)，但目前仍存在許多問題，例如公園綠地缺乏包容性和多樣性、公園系統(tǒng)性較低、城市公園布局缺乏合理性、管理人員綜合素質(zhì)差等。將Google Earth Engine平臺應(yīng)用于獲取城市公園綠地信息，根據(jù)Google Earth Engine平臺提供的遙感數(shù)據(jù)分析城市公園綠地布局存在的主要問題。

城市公園綠地的信息獲取渠道主要為遙感影像數(shù)據(jù)和實(shí)地資源調(diào)查，通過在城市公園綠地遙感影像與實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)間建立聯(lián)系，獲取城市公園綠地現(xiàn)狀及歷年的變化信息等?；贕oogle Earth Engine平臺中的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行城市公園綠地布局分析時(shí)，得到的光譜數(shù)據(jù)可細(xì)致、全面地將植被特征與差異性表現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)對城市公園綠地植被變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測。以合肥市城市公園綠地布局為例，利用Google Earth Engine平臺針對合肥市城市公園綠地分布狀況和公園植被覆蓋度進(jìn)行動態(tài)分析，采用線性回歸模型分析合肥城市公園綠地的植被覆蓋度和布局隨時(shí)間的變化趨勢。該方法的應(yīng)用原理為基于像元對合肥城市公園綠地?cái)?shù)十年植被覆蓋度隨時(shí)間和布局的變化進(jìn)行模擬，即利用最小二乘法擬合每個(gè)像元的變化情況，進(jìn)而計(jì)算出綠地植被覆蓋率的變化值，然后用單個(gè)像元綠地植被變化率隨時(shí)間和布局的變化率特征反映整個(gè)城市公園綠地植被變化規(guī)律，最終利用這一模型反演出合肥城市公園綠地某一時(shí)間段內(nèi)綠地植被覆蓋度隨時(shí)間和空間變化的特征，發(fā)掘城市公園綠地布局存在的問題并針對性地進(jìn)行優(yōu)化，以提升城市的整體形象和居民的舒適度。下文以合肥市城市公園綠地布局為例，分析其公園綠地布局存在的主要問題。

第一，城市公園綠地布局缺乏當(dāng)?shù)靥厣?。雖然根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)分析可知，近年來合肥城市公園綠地面積有所增加，但無論城市公園綠地中的植物配置還是各類公園景觀小品，多數(shù)城市公園綠地都缺乏當(dāng)?shù)靥厣３鞘泄珗@綠地植被喬灌草比例失衡，本地鄉(xiāng)土樹種不適合用于公園綠地植物種植設(shè)計(jì)，難以給游客眼前一亮的視覺效果。

第二，城市公園綠地建設(shè)存在跟風(fēng)現(xiàn)象，忽略了與城市生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系。以合肥市城市公園綠地為例，公園綠蔭面積不足，喬木數(shù)量較少，草坪面積較大，難以有效阻擋紫外線照射，部分休閑區(qū)域地表溫度偏高，不適宜游客休閑娛樂。此外，從環(huán)保角度講，大型城市公園綠地布局不合理，導(dǎo)致其吸附灰塵能力及殺菌和隔離噪音性能降低，進(jìn)而降低了城市公園綠地的利用率，且城市綠地的造型設(shè)計(jì)千篇一律，缺乏創(chuàng)造性。

第三，城市公園內(nèi)綠地分布不均勻。合肥市城區(qū)內(nèi)公園綠地較少，近年來，主城區(qū)區(qū)域內(nèi)公園綠地面積、公園數(shù)量增長較為緩慢，尤其是城區(qū)一環(huán)、二環(huán)之間，城市公園綠地面積較少且布局不合理，難以在綠地系統(tǒng)中的生態(tài)效益方面發(fā)揮作用。

第四，城市中老舊城區(qū)城市公園綠地變化不明顯，這一區(qū)域人口密度較大，但城市公園綠地樹種較為單一且景觀性較差。以合肥市瑤海區(qū)東部為例，該地區(qū)城市公園綠地中的喬灌草植物缺乏層次性且景觀性較差，部分極具江淮地域特色的公園綠地植被并未得到重視，降低了城市公園的美感。

二、城市公園綠地布局原則

將Google Earth Engine平臺應(yīng)用于城市公園綠地布局優(yōu)化中，通過合理研究并分析城市公園的服務(wù)范圍，探究城市公園綠地的最佳布局方式，建成多功能、多類群、全區(qū)域、多層次，城市熱島效應(yīng)較低且具有良好的城市氣流循環(huán)的城市綠地系統(tǒng)布局，與城市中的其他綠地系統(tǒng)形成城市綠色生態(tài)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。城市公園綠地包括綜合性公園綠地、社區(qū)公園綠地、郊野公園綠地等，協(xié)調(diào)城市中各類公園綠地及其他生態(tài)資源，建設(shè)生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、人與自然和諧共生的可持續(xù)現(xiàn)代化城市，需要遵循以下幾個(gè)城市公園綠地布局優(yōu)化原則。

(一)整體性原則

城市公園綠地建設(shè)是城市建設(shè)的一部分，應(yīng)當(dāng)與城市整體規(guī)劃建設(shè)融為一體，既不可從城市整體規(guī)劃建設(shè)中剝離，也不可與其他城市建設(shè)元素發(fā)生沖突。以降低后續(xù)城市開發(fā)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的破壞和建設(shè)成本，改善城市整體形象和生態(tài)環(huán)境。城市公園綠地布局必須遵循城市整體綠地系統(tǒng)規(guī)劃的建設(shè)原則，且公園綠地布局要與公園中的其他景觀相互協(xié)調(diào)一致，提升城市的整體形象。因此，相關(guān)部門設(shè)計(jì)和建設(shè)城市公園綠地時(shí)，要注重公園綠地布局與城市整體建設(shè)的整體性和協(xié)調(diào)性，充分發(fā)揮城市公園綠地在城市生態(tài)文明建設(shè)中的重要作用。

(二)因地制宜原則

城市公園綠地的布局要符合因地制宜的原則，體現(xiàn)出城市特色。根據(jù)各地城市及城市各個(gè)區(qū)域環(huán)境、人口密度、地理位置、自然資源、社會服務(wù)功能的區(qū)別，相關(guān)部門應(yīng)設(shè)計(jì)和建設(shè)符合區(qū)域特色的城市公園綠地布局方案。此外，城市公園綠地布局設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包涵城市特點(diǎn)、自然風(fēng)景和人文歷史，性質(zhì)不同的城市公園綠地要采取不同的綠地布局方式，以表現(xiàn)出城市的地域特色。相關(guān)部門選取公園綠地樹種時(shí)應(yīng)盡可能選取鄉(xiāng)土樹種，避免對城市生態(tài)環(huán)境造成破壞，遵循因地制宜原則，科學(xué)合理地進(jìn)行城市公園綠地布局優(yōu)化。

(三)合理配置原則

城市公園綠地布局的設(shè)計(jì)和規(guī)劃與現(xiàn)地資源、公園周邊環(huán)境和土地性質(zhì)相關(guān)，因此，大幅增加城市公園綠地面積并不合理，城市公園綠地的設(shè)計(jì)和規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與可持續(xù)發(fā)展的理念一致，不能只追求城市公園綠地的占地面積和造價(jià)，不能在公園綠地中堆砌高端景觀，不可盲目追求形象工程。因此，城市公園綠地布局要遵循合理配置原則，以城市公共服務(wù)空間、城市實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r和公園綠地用地情況為布局依據(jù)，運(yùn)用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)思路和方案確定城市公園綠地的位置與布局，提升城市公園景觀品質(zhì)和服務(wù)水平。同時(shí)，在優(yōu)化已建成的城市公園綠地時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)參考Google Earth Engine平臺提供的影像數(shù)據(jù)，充分考慮城市公園綠地的使用人群、路網(wǎng)密度等可達(dá)性，在進(jìn)行公園綠地布局優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要提升綠地的便捷性和可達(dá)性，適當(dāng)增加舊城區(qū)城市公園的綠地面積，進(jìn)而均衡城市整體公園綠地面積和服務(wù)水平。

三、基于Google Earth Engine平臺城市公園綠地布局優(yōu)化分析

城市公園綠地布局設(shè)計(jì)應(yīng)考慮城市整體生態(tài)環(huán)境，但在公園選址或布局優(yōu)化時(shí)，應(yīng)注重城市公園綠地作為城市的公共基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施應(yīng)發(fā)揮的作用，為城市居民提供適宜休閑、游玩的場所。在城市公園綠地布局優(yōu)化階段不能過分強(qiáng)調(diào)公園的生態(tài)性功能，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)在最小限度影響已有城市公園綠地生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上對公園綠地布局進(jìn)行優(yōu)化，以確保游客的活動空間，進(jìn)而完善城市公園綠地的服務(wù)功能和范圍。

(一)城市公園綠地布局盲點(diǎn)分析

相關(guān)部門分析公園綠地布局時(shí)，要以公園的服務(wù)半徑為基礎(chǔ)，并對城市公園的服務(wù)功能做區(qū)分。例如，綜合性城市公園需考慮日常游客的游憩和觀光需求；口袋公園只需考慮游客的日常游憩功能。此外，城市道路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形狀和范圍不規(guī)則，因而會形成許多類型的盲點(diǎn)，相關(guān)部門對城市公園綠地布局進(jìn)行優(yōu)化前要先找出盲點(diǎn)，具體分析如下：

第一類盲點(diǎn)為隱形盲點(diǎn)。在城市中部分人口密度較大的城區(qū)，雖然城市公園的服務(wù)功能已輻射到周邊區(qū)域，但公園服務(wù)范圍內(nèi)的游憩人數(shù)已超過公園的承載范圍，造成公園游客“超負(fù)荷”的現(xiàn)象，導(dǎo)致公園存在的盲點(diǎn)被忽視，從地圖切片中難以發(fā)現(xiàn)，需參考Google Earth Engine平臺中其他與該地區(qū)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。因此，設(shè)計(jì)者需采取綜合、靈活的布局方式，優(yōu)化城市公園布局，消除隱形盲點(diǎn)。

第二類盲點(diǎn)為真空盲點(diǎn)。城市公園綠地布局的真空盲點(diǎn)指城市綜合性公園和口袋公園的公共服務(wù)功能均未覆蓋的區(qū)域。設(shè)計(jì)者只能通過增加城區(qū)公園綠地面積或改變城市或公園內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)的方式消除城市公園綠地布局的真空盲點(diǎn)，提升城市公園綠地的服務(wù)范圍。

第三類盲點(diǎn)為車行服務(wù)盲點(diǎn)，也被稱為旅游觀光盲點(diǎn)。由于口袋公園主要負(fù)責(zé)日常游憩服務(wù)功能，因此口袋公園幾乎無需考慮車行服務(wù)盲點(diǎn)。但綜合性公園服務(wù)范圍較廣，設(shè)計(jì)者進(jìn)行車行服務(wù)范圍分析時(shí)存在覆蓋盲區(qū)，進(jìn)行城市公園綠地布局優(yōu)化時(shí)可根據(jù)Google Earth Engine平臺提供的數(shù)據(jù)和反演信息對綜合性公園的車行服務(wù)功能進(jìn)行優(yōu)化，提升城市公園綠地的可達(dá)性。

第四類盲點(diǎn)為步行服務(wù)盲點(diǎn)。步行服務(wù)盲點(diǎn)也被稱為日常游憩服務(wù)盲點(diǎn)，指口袋公園和綜合性公園這些以步行為交通方式分析公園的服務(wù)范圍時(shí)存在的服務(wù)盲點(diǎn)，一般以增加小型口袋公園作為消除步行服務(wù)盲點(diǎn)的方式。

(二)城市公園綠地選址分析方法

根據(jù) Google Earth Engine平臺提供的數(shù)據(jù)資源，設(shè)計(jì)者應(yīng)基于統(tǒng)計(jì)分析方法，找出目前城市公園綠地布局中存在的服務(wù)盲點(diǎn)并對其進(jìn)行分析、歸類，便于靈活、綜合地消除城市公園綠地的服務(wù)盲點(diǎn)，利用地理選址分析、多重心選址分析等方法，分流“超負(fù)荷”服務(wù)的城市公園游憩人口，對城市公園綠地布局進(jìn)行優(yōu)化，提升城市的整體風(fēng)貌。

第一，利用地理選址的方式優(yōu)化城市公園綠地布局，提升城市公園的服務(wù)功能。首先，設(shè)計(jì)者要根據(jù)Google Earth Engine平臺提供的城市相關(guān)數(shù)據(jù)，分析某一城區(qū)的綠地布局現(xiàn)狀和地形地貌，城市公園的位置必須靠近城區(qū)的主要公路，便于城市居民或其他游客到達(dá)；其次，城市公園的位置要最大限度減少噪聲干擾，公園的最佳位置為依山傍水、環(huán)境優(yōu)美，且布局時(shí)要注意將公園的可利用面積最大化；最后，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)上述條件結(jié)合公園的性質(zhì)進(jìn)行選址分析，優(yōu)化舊的城市公園綠地布局，并在合適的位置增加口袋公園。

第二，利用多重心選址的方式優(yōu)化城市公園綠地布局，解決城市公園“超負(fù)荷”服務(wù)的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)者要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)找出人口密度大且存在“超負(fù)荷”服務(wù)公園的區(qū)域，并選取相關(guān)性較大的城市公園，采用多重心選址分析的方法綜合分析該城區(qū)的城市公園綠地布局現(xiàn)狀，利用Google Earth Engine平臺的反演功能，確定需要增加的城市公園綠地位置及其數(shù)量。多重心選址的分析方法具有以下三個(gè)特征：其一，居民或游客游憩城市公園并非必要活動，居民不會因距離而改變游憩公園的想法，一般會就近選取公園，公園的選址是空間無阻逆的；其二，增加的城市公園綠地可位于空間任意位置，一般選用自由選擇模型；其三，根據(jù)城市需求增建多個(gè)城市公園，一般選用多設(shè)施重心模型。

第三，城市公園綠地布局優(yōu)化以該城市用地布局為依托。地理選址分析方法和多重心選址方法均利用了Google Earth Engine平臺的空間分析和反演功能，但Google Earth Engine平臺的數(shù)據(jù)庫中可能會缺少城市的布局特征信息或城市基礎(chǔ)信息，導(dǎo)致部分城區(qū)難以利用Google Earth Engine平臺的分析功能進(jìn)行運(yùn)算。因此，進(jìn)行城市公園綠地布局優(yōu)化時(shí)應(yīng)當(dāng)以當(dāng)?shù)爻鞘杏玫夭季譃橐劳?，綜合多種因素，選組最佳綠地布局地址。例如，城市中心區(qū)域地價(jià)較高、商業(yè)集中、人流量相對較大，但沒有適于建設(shè)城市公園的土地，對城市中心區(qū)域進(jìn)行城市公園綠地布局優(yōu)化時(shí)只能選取地價(jià)較低、相對人口密度較低的邊緣地帶建設(shè)多個(gè)城市公園，以平衡市中心公園綠地缺乏的現(xiàn)象。

(三)城市公園綠地服務(wù)功能完善

為達(dá)到城市公園綠地布局優(yōu)化的最佳效果，在消除服務(wù)隱形盲點(diǎn)、分流“超負(fù)荷”公園游憩人口之后，設(shè)計(jì)者需消除城市公園的表面服務(wù)盲點(diǎn)，使得優(yōu)化后的城市公園綠地具備準(zhǔn)確、系統(tǒng)的服務(wù)功能，具體完善過程主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，確定公園的服務(wù)盲點(diǎn)，利用Google Earth Engine平臺分析城市公園的服務(wù)半徑，并發(fā)現(xiàn)其中存在的服務(wù)盲點(diǎn)，不同類型的服務(wù)盲點(diǎn)可為城市新公園的選址和舊公園的優(yōu)化提供依據(jù)，其與服務(wù)盲點(diǎn)區(qū)域的自然條件、土地性質(zhì)等共同決定城市公園綠地具體布局方案。設(shè)計(jì)者在計(jì)算綜合性公園的可達(dá)性時(shí)要區(qū)分步行與車行并進(jìn)行綠地布局規(guī)劃，因?yàn)榫C合性公園不僅要為游客提供日常游憩、散步或鍛煉的場所，也要具備旅游觀光的服務(wù)功能?？诖珗@綠地布局優(yōu)化只需考慮步行服務(wù)功能。根據(jù)平臺提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納，如果公園的真空盲點(diǎn)區(qū)域?yàn)槌鞘芯用窬幼〉?，設(shè)計(jì)者將綜合性公園與口袋公園均覆蓋盲點(diǎn)為最佳；如果公園的步行服務(wù)盲點(diǎn)沒有居民，而為工業(yè)用地，則可將其忽略。

第二，為滿足城市居民的綠地游憩空間，提升城市公園的服務(wù)功能，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)不斷增加城市公園的類型，根據(jù)城市整體建設(shè)規(guī)劃和Google Earth Engine平臺提供的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以增加城市居民游憩公園的潛力。Google Earth Engine平臺數(shù)據(jù)中城市公園綠地形狀指數(shù)介于1-1.6時(shí)，公園綠地服務(wù)面積相對平穩(wěn)；當(dāng)城市公園綠地形狀指數(shù)大于1.6時(shí)，公園綠地服務(wù)面積會逐漸增加。換言之，其他條件不變的情況下，城市公園綠地形狀越復(fù)雜，其服務(wù)面積越大。對于地形復(fù)雜的城區(qū)，設(shè)計(jì)者可設(shè)計(jì)形狀更為復(fù)雜的綠地，進(jìn)一步增加綠地服務(wù)面積；對于地形較為簡單的城區(qū)，設(shè)計(jì)者可通過改建或增設(shè)帶狀綠地，以增加公園的綠地服務(wù)面積。

第三，為提升城市公園的綜合服務(wù)性能，設(shè)計(jì)者應(yīng)增加公園自身對游客的吸引力，城市公園綠地的布局優(yōu)化建設(shè)應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)氐奶厣幕嘟Y(jié)合。以合肥城市公園綠地優(yōu)化為例，設(shè)計(jì)者可挖掘和提煉包公文化、三國文化、徽商文化等具有地域代表性的文化資源，將其有機(jī)融合到城市公園綠地布局內(nèi)，提升城市公園綠地的社會文化價(jià)值，設(shè)計(jì)出富有文化底蘊(yùn)且特色鮮明的城市公園綠地。此外，根據(jù)Google Earth Engine平臺提供的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)者要在城市公園綠地中平衡喬灌草的比例，發(fā)揮城市公園綠地殺菌、防紫外線、降低城市噪音等功能。

Google Earth Engine平臺集眾多優(yōu)勢為一體，將其應(yīng)用于城市公園綠地布局優(yōu)化中，可為城市公園綠地布局優(yōu)化提供遙感影像數(shù)據(jù)依據(jù)，有助于優(yōu)化城市公園綠地布局提升城市公園綠地的綜合服務(wù)功能。根據(jù)Google Earth Engine平臺提供的植被覆蓋變化和土地格局變化情況，發(fā)現(xiàn)城市公園綠地存在分布不均勻、布局缺乏當(dāng)?shù)靥厣?、建設(shè)盲目跟風(fēng)等問題。當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門應(yīng)當(dāng)遵循整體性、因地制宜、合理配置原則，分析城市公園綠地布局盲點(diǎn)，確定城市綠地公園具體選址，并根據(jù)當(dāng)?shù)匦枨髢?yōu)化綠地服務(wù)功能，觀察Google Earth Engine平臺提供的實(shí)時(shí)動態(tài)植被覆蓋數(shù)據(jù)，進(jìn)一步確定綠地布局的合理性。