顧及出行方式和道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的城市公園綠地可達性分析
——以開封市鼓樓區(qū)為例

劉 瑩，張俊峰，馬昱伯,丁 聰

(華北水利水電大學(xué) 建筑學(xué)院,河南 鄭州 450045)

1 引言

城市公園綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)和綠地系統(tǒng)的重要組成部分，既是城市建設(shè)生態(tài)支撐基底，又是城市居民日常生活與城市公共服務(wù)的空間載體，在協(xié)調(diào)城市空間、改善城市生態(tài)環(huán)境、滿足城市居民日常活動需求等方面發(fā)揮著重要作用[1～3]。《城市綠地分類標準》(CJJ/T85-2017)[4]中將城市公園綠地定義為向公眾開放，以游憩為主要功能，兼具生態(tài)、景觀、文教和應(yīng)急避險等功能，有一定游憩和服務(wù)設(shè)施的綠地，并分為綜合公園、社區(qū)公園、專類公園和游園4種類型，有研究表明，居住在城市公園綠地附近的居民生活質(zhì)量更高，能夠有效緩解壓力和心理健康問題，具體分類標準見表1。

表1 公園分類表格

城市公園綠地作為展示城市整體環(huán)境水平和居民生活質(zhì)量的重要指標，其可達性一直是學(xué)者關(guān)注的重點。近年來，學(xué)者多借助GIS的空間分析功能定量分析城市公園綠地可達性，其中，常用的研究方法主要有緩沖區(qū)法、最小距離法、吸引力指數(shù)法、網(wǎng)絡(luò)分析法等。國內(nèi)關(guān)于城市公園綠地可達性起步較晚，大多是基于國外基本理論在實踐中的簡單應(yīng)用，較少結(jié)合實際對理論進行深化和改革。魏冶等[5]基于高斯兩步移動搜索法對沈陽綠地可達性進行了分析，根據(jù)可達性評價結(jié)果，提出了實施空間優(yōu)化策略。邢曉娟等[6]以常德市新城進行實例研究，按照服務(wù)半徑分為500 m、1000 m、2000 m 服務(wù)半徑公園綠地，對其分別進行了緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡(luò)分析。宋秀華等[7]采用成本加權(quán)距離法，對城市公園綠地現(xiàn)狀和規(guī)劃進行了可達性分析，并對現(xiàn)狀可達性分析進行了實地驗證。本文以開封市鼓樓區(qū)城市公園綠地為研究對象，運用網(wǎng)絡(luò)分析方法研究了在步行、騎行等低碳出行方式下的城市公園綠地可達性分析。

可達性的概念由Hansen于1959年首次提出[8]，指從空間中任意一個位置到達另一個位置的難易程度；網(wǎng)絡(luò)分析是對地理網(wǎng)絡(luò)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)進行模型化表達，以解決資源的最佳分配、最短路徑的尋找等問題。本研究中，以城市公園入口為出發(fā)點，城市道路為網(wǎng)絡(luò)骨架，道路交叉路口為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過計算從公園出發(fā)沿道路出行的覆蓋范圍反映城市公園綠地可達性(圖1)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)分析法的基本要素

2 研究區(qū)概況

開封市地處河南東部，西與鄭州毗鄰，界于東經(jīng)113°51′51″～115°15′42″，北緯34°11′43″～35°11′43″之間。開封全市下轄5個區(qū)、4個縣，建成區(qū)面積151 km2，常住人口為482.4萬人。鼓樓區(qū)位于開封市中心區(qū)域,總?cè)丝跀?shù)13.6萬人，總面積58.68 km2。本研究選取鼓樓區(qū)北至西門大街，南至鄭汴路，西至馬家河，東至五一路為研究區(qū)域(圖2)，總面積11.7 km2，其中城市公園綠地面積0.37 km2，占鼓樓區(qū)總面積的0.63%。研究區(qū)域內(nèi)共包括11處城市公園綠地，如表2所示，并以此為對象開展可達性分析。

圖2 研究區(qū)域及公園綠地分布

由圖2可知，鼓樓區(qū)城市公園綠地空間格局分布不均衡，大多位于研究區(qū)北部，共9處，面積為37.2 m2；南部地區(qū)僅有2處綠地，呈離散分布，面積為8 m2，直觀上看，公園綠地數(shù)量較少，且相互之間距離較遠，無法為當?shù)鼐用裉峁┝己玫某鞘芯G地服務(wù)。根據(jù)表2中綠地統(tǒng)計可以看出，西司門街道上綠地分布最多，共有5處城市公園綠地，其次是州橋街道，有3處城市公園綠地，五一街道和南苑街道，各有一處城市公園綠地。

表2 鼓樓區(qū)公園綠地統(tǒng)計

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究所采用的數(shù)據(jù)為2020年開封市1∶10000土地利用現(xiàn)狀圖，為確保數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性，利用爬蟲工具抓取研究區(qū)域綠地數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，以校正土地利用現(xiàn)狀圖。

3.2 道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與服務(wù)范圍生成

可達性分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為矢量化的現(xiàn)狀道路網(wǎng)，為得到線狀道路，利用中心線提取工具將土地利用數(shù)據(jù)中的面狀道路轉(zhuǎn)換為線狀道路，在此基礎(chǔ)上，建立拓撲結(jié)構(gòu)，根據(jù)偽結(jié)點、懸掛點等拓撲規(guī)則查找數(shù)據(jù)錯誤，對照遙感影像連接斷頭路，確保道路的現(xiàn)勢性和連通性，最后結(jié)合道路的等級、作用和功能將其劃分為主干路、次干路、支路三級。

可達性分析的評價基礎(chǔ)是公園綠地的服務(wù)范圍，為確保城市公園綠地服務(wù)范圍生成的準確性，根據(jù)道路長度和通行速度計算通行時間，構(gòu)建轉(zhuǎn)彎要素模擬道路交叉口的等待時長，然后以公園綠地入口為出發(fā)點，道路為網(wǎng)絡(luò)鏈，道路交叉口為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通行時間為成本阻抗，建立網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)集，由此可生成不同出行方式、不同通行時間下的公園綠地服務(wù)范圍，所得圖層面積就是一定時間成本下公園綠地可達性的范圍。

4 城市公園綠地可達性分析

城市公園綠地的服務(wù)范圍是指從城市公園綠地出發(fā)，在特定的距離或時間內(nèi)可以到達的區(qū)域，其范圍由出行方式和通行時間共同決定。在資源能源日趨緊張、環(huán)境問題日益突出的時代，低碳方式逐漸成為短途出行的主流。因此，本文主要以步行、騎行2種低碳出行方式下研究城市公園綠地可達性。

近年來，隨著“生態(tài)城市”“園林城市”等理念的興起，廣州、無錫等城市相應(yīng)提出的“市民出門500m見綠，1000m可達大型公共綠地”等目標，這體現(xiàn)的正是公園綠地的服務(wù)面積和規(guī)劃目標[9]?！堕_封市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃2013-2020》和《住宅設(shè)計規(guī)范(GB50096-2021)》中的相關(guān)規(guī)定也明確提出了居民步行到達城市公園綠地的最大距離范圍為1000 m，因此本文按照0～5 min、5～10 min、10～15 min 3個時間等級創(chuàng)建服務(wù)范圍，以細化不同條件下城市公園綠地的服務(wù)范圍，并對比分析其可達性。

4.1 步行方式下城市公園綠地可達性分析

步行是居民到達城市公園綠地最常見的出行方式，同時也是評價城市公園綠地的便捷性和公平性的重要標準。由于居民年齡結(jié)構(gòu)的差異，步行速度也不盡相同，通常情況下，人步行標準速度為1.2m/s，因此選取72m/min作為步行標準速度。根據(jù)步行速度和道路長度，計算步行通過每條道路的時間并將其定義為通行時間阻力，同時，考慮到路口紅燈等待時間也是不可忽略的要素，為了更加真實模擬城市公園綠地可達性，在每個道路的節(jié)點處(交叉路口)增設(shè)30s紅綠燈等待時間阻力值。在此基礎(chǔ)上，計算分析0～5min、5～10min、10～15min 3個時間等級下步行出行的可達范圍和所占比例，以直觀方式展示公園綠地可達性，分析結(jié)果見圖3，統(tǒng)計結(jié)果見表3。

圖3 步行方式下可達性范圍

表3 步行方式下城市公園綠地可達范圍統(tǒng)計

由表3可知，鼓樓區(qū)城市公園綠地在步行方式下可達性優(yōu)的服務(wù)區(qū)域范圍為1.34 km2,僅占鼓樓區(qū)總面積的2.3%;可達性良的服務(wù)區(qū)域范圍為4.74 km2,占鼓樓區(qū)總面積的8.1%;可達性差的服務(wù)區(qū)域范圍為11.44 km2,占鼓樓區(qū)總面積的19.5%。步行方式下城市公園綠地可達性的總體服務(wù)區(qū)域范圍面積為17.52 km2，占鼓樓區(qū)總面積的29.5%。

由圖3可知，鼓樓區(qū)現(xiàn)狀公園綠地可達性空間分布相對不均衡，主要的公園綠地分布在研究區(qū)北部地區(qū)，如開封府，包公祠和大相國寺，可達性較好，大多數(shù)居民在15 min內(nèi)可達到公園綠地。研究區(qū)南部地區(qū)公園綠地分布較少，僅有一處游園和一處街旁綠地，存在著大面積的可達性覆蓋盲區(qū)，主要原因是南部區(qū)域用地類型復(fù)雜，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施不足，因此，在后續(xù)的城市公園綠地選址和公共設(shè)施優(yōu)化布局中，南部應(yīng)作為重點區(qū)域優(yōu)先考慮。

4.2 騎行方式下城市公園綠地可達性分析

隨著綠色低碳環(huán)保理念的普及，越來越多的人選擇非機動車作為出行方式，騎行是居民前往城市公園綠地最常見的出行方式之一。因此，將騎行方式納入城市公園綠地可達性研究范圍，能夠為今后城市公園綠地的分布和非機動車基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供一些理論現(xiàn)實依據(jù)和參考價值。

非機動車出行同樣需要考慮交通工具的差異，不同交通工具的出行速度也各有不同。根據(jù)《中華人民共和國道路交通安全法》中對殘疾人機動輪椅車、電動自行車在非機動車道內(nèi)行駛時，最高時速不得超過15 km的規(guī)定，本研究選取250 m/min作為平均騎行速度進行研究，根據(jù)騎行的速度屬性及道路長度，計算并賦予道路時間屬性，即時間阻力值。由于道路交叉口等待紅綠燈時間相似，同步行方式一樣在每個道路的節(jié)點處(交叉路口)增設(shè)30s紅綠燈等待時間阻力值。在此基礎(chǔ)上，計算分析0～5 min、5～10 min、10～15 min 3個時間等級下騎行出行的范圍和所占比例，分析結(jié)果見圖4，統(tǒng)計結(jié)果見表4。

表4 騎行方式下城市公園綠地可達范圍統(tǒng)計

圖4 騎行方式下可達性范圍

通過以上數(shù)據(jù)對比可以看出，騎行可達性范圍相較步行可達性范圍有較顯著變化。需要特別說明的是，由于個別城市公園綠地相對集中，在不同時間下可達性的范圍存在部分重疊，因此騎行方式下城市公園綠地可達范圍面積比例存在大于100%的情況。在騎行方式下，可達性區(qū)域范圍明顯擴大，可達性范圍從步行的離散分布逐漸變成連片存在，能夠基本覆蓋研究區(qū)內(nèi)的城市公園綠地，城市公園綠地騎行可達性服務(wù)范圍明顯大于步行可達性的服務(wù)范圍。其中，騎行可達性優(yōu)的服務(wù)區(qū)域范圍為19.86 km2，占鼓樓區(qū)總面積的33.8%，已經(jīng)明顯超過了步行方式下10 min可達性服務(wù)范圍，這表明更多的居民可以通過騎車在5 min之內(nèi)利用城市公園綠地的服務(wù)；騎行可達性良的服務(wù)區(qū)域范圍為45.68 km2，占鼓樓區(qū)總面積的77.8%，遠大于步行方式下15 min內(nèi)可達性服務(wù)范圍的面積之和；騎行可達性較差的服務(wù)區(qū)域范圍為52.55 km2，占鼓樓區(qū)總面積的89.6%，綜上可見，絕大多數(shù)居民可通過騎行到達公園綠地。開封市作為歷史文化名城和旅游城市，在城市公園綠地方面，應(yīng)進行合理規(guī)劃布局建立起城市綠地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在規(guī)劃中突出“以人為本”的規(guī)劃原則，統(tǒng)籌考慮人口密度、出行方式、服務(wù)半徑等影響因素。

5 結(jié)論

本文基于網(wǎng)絡(luò)分析法，對開封市鼓樓區(qū)的城市公園綠地可達性進行分析，研究了鼓樓區(qū)的城市綠地分布和不同出行方式下的可達性。研究區(qū)內(nèi)，步行到達城市公園綠地的范圍還無法滿足所有居民對公園綠地的需求，局部可達性不佳。騎行方式下，居民到達公園綠地的范圍較好，可以滿足絕大多數(shù)居民騎行15min內(nèi)到達綠地的需求。研究區(qū)公園綠地存在分布不均、布局不理想的情況，后續(xù)的綠地規(guī)劃中應(yīng)重點放在南苑街道和五一街道上，從而使各街道沿線綠地分布更加均衡，消除服務(wù)盲區(qū)，提高城市公園綠地的可達性。

本文沒有考慮其他出行方式以及不同時段下的通行阻力，這些因素均會影響城市公園綠地的可達性評價，因此，后續(xù)研究可綜合考慮上述因素以獲得更加合理的分析結(jié)論。