基于ArcGIS的大同市平城區(qū)公園綠地可達(dá)性分析★

王靖雯，常月明

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

城市公園不僅具有休閑游憩、科普教育、防災(zāi)減災(zāi)、建設(shè)精神文明的作用，同時(shí)還有美化景觀、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)居民交流、帶動(dòng)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等諸多功能[1]。城市公園綠地能否被居民便捷地享受是衡量城市現(xiàn)代化發(fā)展水平、人地關(guān)系和諧程度的重要標(biāo)準(zhǔn)[2]。因此，進(jìn)行城市公園可達(dá)性研究和城市公園分布合理性研究已成為建設(shè)宜居家園的重要前提。

可達(dá)性一般指某一地點(diǎn)到達(dá)其他地點(diǎn)的交通方便程度，也可指其他地點(diǎn)到達(dá)這一地點(diǎn)的交通方便程度[3]。隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的人嘗試采用不同的方法研究城市公園的可達(dá)性，其中比較常見的研究方法有緩沖區(qū)分析法、網(wǎng)絡(luò)分析法和費(fèi)用加權(quán)距離法。網(wǎng)絡(luò)分析法不僅能顯示居民通往城市公園的行程軌跡，而且能更為準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)公園綠地的可達(dá)性。施拓等[4]利用ArcGIS的緩沖區(qū)分析與網(wǎng)絡(luò)分析功能評(píng)價(jià)沈陽市公園綠地可達(dá)性，得出使用網(wǎng)絡(luò)分析法評(píng)價(jià)可達(dá)性結(jié)果更真實(shí)的結(jié)論[5]。很多學(xué)者運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法進(jìn)行分析，研究成果為城市公園綠地合理布局提供了指導(dǎo)。譚欽等[6]運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)昆明主城區(qū)的公園綠地進(jìn)行可達(dá)性分析，提出消除公園綠地“服務(wù)盲區(qū)”和優(yōu)化公園綠地布局的策略。蔣理等[7]基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)廣西玉林公園綠地可達(dá)性進(jìn)行評(píng)價(jià),得出其人均綠地面積不足的結(jié)論[8]。張綠水等[9]運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)南昌市舊城中心區(qū)公園綠地進(jìn)行分析，提出加強(qiáng)城市綠地規(guī)劃建設(shè)、增加公園綠地?cái)?shù)量和完善城市道路交通系統(tǒng)的優(yōu)化策略。這些研究大多在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的城市展開，而中國(guó)絕大多數(shù)城市仍處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展平穩(wěn)階段。因此，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢地區(qū)的公園綠地可達(dá)性進(jìn)行研究更加具有普遍性和代表性。本研究以大同市平城區(qū)公園作為研究對(duì)象，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)步行、騎行和機(jī)動(dòng)車出行方式下公園綠地可達(dá)性進(jìn)行分析，研究結(jié)果為優(yōu)化公園綠地布局和完善城市路網(wǎng)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

平城區(qū)隸屬于山西省大同市，位于大同市中部，大同盆地中心。介于113°11′～113°19′ E，40°01′～40°08′ N之間，總面積約為404.95 km2。氣候?qū)贉貛Т箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)，晝夜溫差大。由于其氣候條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和歷史文化條件等多方面因素，大同市在綠化方面與其他園林城市有較大差距，公園綠地建設(shè)方面存在問題[10]。圖1為研究區(qū)域位置。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

平城區(qū)路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于 OpenStreetMap(https://www.openstreetmap.org)，利用ArcGIS10.8根據(jù)研究需要提取出primary,motorway,residential,secondary,teritory,trunk等路網(wǎng)數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行處理；大同市行政區(qū)劃圖來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心；通過百度地圖爬取shp格式百度公園廣場(chǎng)POI數(shù)據(jù)得到研究區(qū)范圍內(nèi)公園數(shù)據(jù)信息。提取出平城區(qū)公園共有11個(gè)，分別是御河園、梓家村森林公園、大同市御河生態(tài)林·東岸、文瀛湖風(fēng)景區(qū)、北魏明堂遺址公園、城墻帶狀公園、御河生態(tài)林、臥龍公園、大同公園、兒童公園、智家堡公園。研究區(qū)域公園與處理好的路網(wǎng)分布見圖2。

1.3 研究方法與過程

1.3.1 網(wǎng)絡(luò)分析法

網(wǎng)絡(luò)分析法是將地理網(wǎng)絡(luò)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)數(shù)字模型化，模擬資源在線性網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和布局狀況，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)分析的方法[11]。一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)中心、邊、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和阻力(見圖3)。本研究以平城區(qū)各個(gè)公園為網(wǎng)絡(luò)中心；以每個(gè)道路交叉口為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置30 s的等待時(shí)間；以雙向行駛的道路為邊；以不同等級(jí)公路的行駛速度、不同交通方式的出行速度以及道路交叉口紅燈等候?yàn)樽枇φ归_研究。

1.3.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集

首先，打開處理好的矢量道路數(shù)據(jù)，在道路屬性表中添加并計(jì)算道路長(zhǎng)度、行駛速度和行駛時(shí)間等網(wǎng)絡(luò)分析所需字段，其中行駛時(shí)間等于道路長(zhǎng)度與行駛速度的比值。綜合考慮居民的年齡結(jié)構(gòu)，步行速度最終采取78 m/min。綜合考慮各騎行交通工具的騎行速度，最終選取其平均值250 m/min。與步行和騎行不同，機(jī)動(dòng)車行駛速度受城市道路等級(jí)影響很大。本研究結(jié)合大同市平城區(qū)的實(shí)際情況將快速路、主干路、次干路、支路和居住區(qū)級(jí)道路的行駛速度分別設(shè)為70 km/h,55 km/h,50 km/h,45 km/h和45 km/h，匝道的行駛速度統(tǒng)一設(shè)為40 km/h。其次，新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置路口轉(zhuǎn)彎、網(wǎng)絡(luò)連通性和高程建模。最后，指定時(shí)間成本屬性作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的默認(rèn)屬性，阻抗設(shè)置為時(shí)間，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的構(gòu)建。

1.3.3 公園綠地可達(dá)性

在不同出行方式下，本研究以消耗時(shí)間成本為0 min～5 min,5 min～10 min,10 min～15 min三個(gè)時(shí)段分別代表可達(dá)性良好、一般、較差三種評(píng)價(jià)指標(biāo)。利用ArcGIS10.8中的Network Analyst模塊新建服務(wù)區(qū)，加載公園設(shè)施點(diǎn)，設(shè)置時(shí)間阻抗為5 min,10 min,15 min，設(shè)置累積屬性、修剪面、路線等，求解生成3個(gè)時(shí)段的公園服務(wù)區(qū)。

2 結(jié)果與分析

2.1 步行方式下公園綠地可達(dá)性分析

分析結(jié)果見圖4,表1。

表1 步行方式下城市公園綠地的服務(wù)面積及其可達(dá)性

由表1可知：步行時(shí)間為0 min～5 min(即可達(dá)性良好)時(shí)，所有公園綠地的服務(wù)區(qū)覆蓋面積占研究區(qū)域總面積的0.65%；步行時(shí)間為5 min～10 min(即可達(dá)性一般)時(shí)，所有公園綠地的服務(wù)區(qū)覆蓋面積占研究區(qū)域總面積的1.15%；步行時(shí)間為10 min～15 min(即可達(dá)性較差)時(shí)，所有公園綠地的服務(wù)區(qū)覆蓋面積占研究區(qū)域總面積的2.00%。步行時(shí)間在15 min以內(nèi)時(shí)，城市公園綠地的服務(wù)區(qū)總面積不足研究區(qū)域面積的1/20。由圖4可知：公園綠地服務(wù)區(qū)域主要集中在大同古城及其周圍一帶，即研究區(qū)的中西部。研究區(qū)東部公園數(shù)量少，公園的服務(wù)區(qū)覆蓋面積小。

2.2 騎行方式下公園綠地可達(dá)性分析

分析結(jié)果見圖5,表2。

表2 騎行方式下城市公園綠地的服務(wù)面積及其可達(dá)性

由表2可知：騎行時(shí)間為0 min～5 min(即可達(dá)性良好)時(shí)，公園綠地的服務(wù)區(qū)總覆蓋面積占研究區(qū)域面積的3.80%，與步行方式下15 min內(nèi)城市公園綠地服務(wù)區(qū)總面積基本相等；騎行時(shí)間為5 min～10 min(即可達(dá)性一般)時(shí)，公園綠地的服務(wù)區(qū)總覆蓋面積占研究區(qū)域面積的9.71%；出行時(shí)間為10 min～15 min(即可達(dá)性較差)時(shí)，騎行方式下公園綠地的服務(wù)區(qū)總覆蓋面積是步行方式下服務(wù)區(qū)總覆蓋面積的7倍左右。騎行時(shí)間在15 min以內(nèi)時(shí)，城市公園綠地的服務(wù)區(qū)總面積占研究區(qū)域面積的27.49%。數(shù)據(jù)表明，騎行方式下公園綠地可達(dá)性明顯大于步行方式下公園綠地可達(dá)性。由圖5可直觀看出：公園綠地的整體服務(wù)區(qū)域由步行方式下的零散分布變成了騎行方式下的成片分布，并且能夠覆蓋研究區(qū)的中部。在騎行方式下城市公園綠地服務(wù)范圍雖然明顯增加，但也相對(duì)集中，仍有超過7/10面積內(nèi)的城市居民不能在15 min 內(nèi)享受公園綠地的游憩服務(wù)，尤其是研究區(qū)域東南部的居民。

2.3 機(jī)動(dòng)車出行方式下公園綠地可達(dá)性分析

分析結(jié)果見圖6，表3。

表3 機(jī)動(dòng)車方式下城市公園綠地的服務(wù)面積及其可達(dá)性

由圖6，表3可得出：出行時(shí)間為0 min～5 min(即可達(dá)性良好)時(shí)，公園綠地的服務(wù)區(qū)總覆蓋面積占研究區(qū)域面積的30.33%，覆蓋了整個(gè)研究區(qū)中部；出行時(shí)間為5 min～10 min(即可達(dá)性一般)時(shí)，所有公園綠地的服務(wù)區(qū)覆蓋面積占研究區(qū)域總面積的20.97%；出行時(shí)間為10 min～15 min(即可達(dá)性較差)時(shí)，公園綠地的服務(wù)區(qū)總覆蓋面積占研究區(qū)域面積的6.98%。機(jī)動(dòng)車行駛時(shí)間在15 min內(nèi)時(shí)，研究區(qū)域中有將近3/5面積內(nèi)的居民可以到達(dá)就近公園，且城市公園綠地服務(wù)區(qū)范圍恰好覆蓋研究區(qū)中心的人口密集地帶，這表明絕大部分的城市居民能夠在15 min內(nèi)通過機(jī)動(dòng)車出行的方式享受其周邊的公園綠地。雖然機(jī)動(dòng)車相對(duì)于其他兩種交通方式有著絕對(duì)的速度優(yōu)勢(shì)，機(jī)動(dòng)車出行極大提高了城市公園綠地的可達(dá)性，但是仍然有40%以上面積內(nèi)的城市居民不能在15 min內(nèi)到達(dá)就近公園。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1)在步行和騎行方式下，許多城市居民很難享受到城市公園的休閑娛樂服務(wù)，這不僅由于步行、騎行路網(wǎng)不發(fā)達(dá)造成，也是由于公園綠地分布不均勻?qū)е隆，F(xiàn)有城市公園位置較集中，在研究區(qū)東部缺少大面積的公園建設(shè)。

2)通過對(duì)比不同出行方式下公園綠地可達(dá)性，得出可達(dá)性的高低情況為：機(jī)動(dòng)車出行>騎行>步行，這與趙英杰等[12]、盧寧等[13]、李倩等[14]研究結(jié)果一致。

3)盡管機(jī)動(dòng)車出行方式使得居民在道路上消耗的時(shí)間成本大大縮短，但是大量使用機(jī)動(dòng)車出行可能會(huì)引起交通堵塞、尾氣污染和停車場(chǎng)位短缺等一系列問題[15]。

3.2 建議與不足

1)通過全面考慮城市居民對(duì)公園綠地的需求、出行時(shí)間成本以及出行方式等諸多因素，適當(dāng)增加研究區(qū)東部的公園數(shù)量。

2)除此之外，影響平城區(qū)城市公園綠地可達(dá)性的因素還包括交通網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)、城市道路交通體系不夠完善等問題。由于研究區(qū)域的土地資源充足，因此建議加強(qiáng)對(duì)路網(wǎng)、公共交通系統(tǒng)的建設(shè)來提高城市公園綠地可達(dá)性。

本研究只考慮單一交通方式下消耗的時(shí)間成本，沒有考慮公共交通系統(tǒng)出行以及換乘的影響；只基于大量的路網(wǎng)數(shù)據(jù)展開研究，而沒有考慮研究區(qū)內(nèi)居民具體分布狀況的影響。此外，本研究以平城區(qū)行政區(qū)為研究范圍，行政邊界附近的可達(dá)性有可能被低估。