綠道游徑規(guī)劃網(wǎng)格量化方法研究

【摘" " 要】：為了給綠道游徑規(guī)劃方案比選提供支撐，以北京市大興區(qū)的綠道規(guī)劃方案比選為例，以住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《綠道規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》提出的綠道游徑規(guī)劃要綜合考慮8類資源或設(shè)施的要求為理論基礎(chǔ)，通過專家打分，賦予各類資源或設(shè)施權(quán)重，結(jié)合距離衰減影響因素，建立了一套綜合8類資源或設(shè)施影響的量化評價模型。

【關(guān)鍵詞】：城市規(guī)劃；綠道；游徑；網(wǎng)格；量化方法

【中圖分類號】：TU985.12 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2024）06-17-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.06.005

Research on Grid Quantification Method for Greenway Trails Planning

【Abstract】：In order to provide support for the comparison of greenway trails planning schemes ，this paper based on the theory that the greenway trails planning should comprehensively consider the requirements of eight types of resources or facilities as proposed in the Guidelines for Greenway Planning and Design issued by the Ministry of Housing and Urban Rural Development takes greenway planning schemes in Daxing District of Beijing as an example， established by giving various resources or facilities weights through expert scoring and combining the factors affecting Distance decay.

【Key words】： urban planning；greenway；trails；grid；quantification method

綠道在歐美有一個多世紀(jì)的發(fā)展歷史，但Greenway一詞直到1959年才首次出現(xiàn)在WiliamH.whyte的著作中，1987年美國官方首次采納了綠道的概念[1]。20世紀(jì)90年代后，綠道成為景觀、生態(tài)、園林、規(guī)劃設(shè)計等多學(xué)科研究、實踐的熱點，在全球范圍形成國際潮流，引起國內(nèi)學(xué)者關(guān)注，開始介紹國外綠道理論、建設(shè)案例。廣州增城2008年規(guī)劃建設(shè)了綠道網(wǎng)絡(luò)500 km，標(biāo)志著我國現(xiàn)代綠道建設(shè)實踐的開始。

1 國內(nèi)綠道游徑規(guī)劃研究情況

國內(nèi)綠道研究成果非常豐富，涵蓋了規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和評價等多方面。李方正等[2]、陳希希等[3]、戴菲等[4]等使用公交刷卡數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)、共享單車數(shù)據(jù)及其他影響因素建立綠道評價指標(biāo)體系；周聰惠[5]考慮三類關(guān)鍵點建立選線潛力定量評價模型，從而確定綠道游徑規(guī)劃。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的《綠道規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》（以下簡稱“導(dǎo)則”）要求綠道游徑的規(guī)劃要考慮現(xiàn)有綠道、綠地、水系、城鄉(xiāng)居民點、公共空間、自然景觀、歷史文化節(jié)點和交通設(shè)施等8類資源或設(shè)施。相比國內(nèi)學(xué)者的研究成果，導(dǎo)則考慮的影響因素更全面；但是沒有提出對這些資源和設(shè)施進(jìn)行綜合考慮的具體方法，規(guī)劃工程師同時面對這些資源和設(shè)施的數(shù)據(jù)時，也無法依靠經(jīng)驗在實際工作中做出準(zhǔn)確判斷，需要借鑒國內(nèi)學(xué)者的思路，使用評價方法或者模型等量化分析手段來協(xié)助工作。

1 網(wǎng)格空間綠道指數(shù)計算方法

1.1 思路

采用專家打分法，計算出導(dǎo)則中要求的8類資源或設(shè)施的權(quán)重。將研究對象劃分成網(wǎng)格，考慮網(wǎng)格中心點到8類資源或設(shè)施的距離，分別計算出衰減系數(shù)，將權(quán)重與衰減系數(shù)相乘后累加，即可得到網(wǎng)格中心點的綠道指數(shù)。通過插值方法，可以得到面域綠道指數(shù)。

綠道指數(shù)越高，越宜作為綠道游徑節(jié)點。

1.2 主要步驟

1）確定研究對象，然后根據(jù)步行距離衰減規(guī)律確定研究范圍。

2）準(zhǔn)備導(dǎo)則要求的現(xiàn)有綠道、綠地、水系、城鄉(xiāng)居民點、公共空間、自然景觀、歷史文化節(jié)點和交通設(shè)施等8類資源或設(shè)施數(shù)據(jù)。

3）在研究對象區(qū)域內(nèi)劃分網(wǎng)格。

4）遍歷所有網(wǎng)格，累加每類設(shè)施使用距離衰減函數(shù)修正的權(quán)重，得到全部網(wǎng)格的綠道指數(shù)。

5）使用插值方法，計算面域綠道指數(shù)。

式中：Greenway_Score為評價的網(wǎng)格綠道指數(shù)；i為不同類型的資源或設(shè)施，包括綠道、綠地、水系、城鄉(xiāng)居民點、公共空間、自然景觀、歷史文化節(jié)點和交通設(shè)施；W為i類資源或設(shè)施對步行吸引的影響權(quán)重；s為i類資源或設(shè)施到該網(wǎng)格中心的距離，m；f（s） 為步行距離衰減函數(shù)。

步行距離衰減函數(shù)有多種表達(dá)，Walk Score網(wǎng)站給出的是多次連續(xù)曲線[6]，國內(nèi)有學(xué)者的研究結(jié)果是分段函數(shù)[7]。

2 綠道規(guī)劃方案比選

綠道指數(shù)可以輔助綠道游徑選點，還可以為方案比選提供參考。對北京市大興區(qū)綠道專項規(guī)劃中提出的2個方案進(jìn)行比選。方案一總長489.622 km，方案二總長717.942 km。

2.1 研究對象和研究范圍

需要對大興區(qū)行政范圍進(jìn)行評價。研究范圍需要考慮步行距離衰減規(guī)律。距離衰減規(guī)律是指設(shè)施的權(quán)重將隨著其與出發(fā)點距離的增加而有規(guī)律地衰減，距離＞1.5英里（2.141 km）時，衰減率＞1，即1.5英里（2.141 km）以外的設(shè)施對出發(fā)點無影響。對1.5英里（2.141 km）進(jìn)行換算取整，約為2 400 m。研究對象邊界向外擴展2 400 m，就是研究范圍。

2.2 導(dǎo)入數(shù)據(jù)

導(dǎo)入綠道、綠地、水系、城鄉(xiāng)居民點、公共空間、自然景觀、歷史文化節(jié)點和交通設(shè)施等8類數(shù)據(jù)，由于在研究范圍以外的數(shù)據(jù)對評價沒有影響，卻會占用計算資源，所以使用研究范圍對數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切。

2.3 劃分網(wǎng)格

經(jīng)過比較，以300 m間距劃分網(wǎng)格比較適宜。最終研究對象范圍內(nèi)的綠道指數(shù)要通過插值進(jìn)行計算，較小的間距可以得到更準(zhǔn)確的計算結(jié)果；但是過于精細(xì)的網(wǎng)格會占用太多的計算資源和時間，在滿足規(guī)劃需要的前提下，應(yīng)適當(dāng)控制網(wǎng)格數(shù)量。

網(wǎng)格劃分的操作范圍是包括研究對象的矩形，共劃分出20 823個，裁切掉不在研究對象范圍內(nèi)的網(wǎng)格，剩余11 453個，減少了45%，計算量明顯下降。

2.4 確定各類設(shè)施權(quán)重

邀請多位專家打分，確定綠道、綠地、水系、城鄉(xiāng)居民點、公共空間、自然景觀、歷史文化節(jié)點和交通設(shè)施等8種設(shè)施權(quán)重，見表1。

2.5 距離衰減函數(shù)

因為在一定范圍內(nèi)，行人對距離不敏感，所以距離衰減函數(shù)采用國內(nèi)學(xué)者的分段函數(shù)。

衰減函數(shù)設(shè)置為[8]：網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離為（0，400]m時，衰減系數(shù)為1；網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離為（400，800]m時，衰減系數(shù)為0.9；網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離為（800，1 200]m時，衰減系數(shù)為0.55；網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離為（1 200，1 600]m時，衰減系數(shù)為0.25；網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離為（1 600，2 400]m時，衰減系數(shù)為0.08；網(wǎng)格中心到資源或設(shè)施距離＞2 400 m時，衰減系數(shù)為0。

2.6 網(wǎng)格空間綠道指數(shù)

每個網(wǎng)格都需要分別對8類資源或設(shè)施進(jìn)行計算，然后累加，得到網(wǎng)格的綠道指數(shù)。下面以公共空間為例，說明計算過程，其他資源或設(shè)施的計算同理。

應(yīng)用GIS軟件得到所有網(wǎng)格中心2 400 m半徑范圍內(nèi)的公共空間到網(wǎng)格中心的距離。見表2。

編寫程序，根據(jù)距離選擇相應(yīng)的衰減系數(shù)，再乘以公共空間的設(shè)施權(quán)重，得到所有網(wǎng)格的公共空間綠道指數(shù)。

同理計算所有網(wǎng)格的其他7種設(shè)施綠道指數(shù)。累加即得到網(wǎng)格中心點的綜合綠道指數(shù)。

2.7 面域綠道指數(shù)

應(yīng)用插值算法，得到大興行政區(qū)劃范圍的面域綠道指數(shù)見圖1。

2.8 方案比選

2個方案的綠道游徑不同，經(jīng)過的柵格不同，每個柵格的綠道指數(shù)也不同。綠道指數(shù)總和可以評估綠道的吸引力，但是仍需要考慮里程的影響，所以采用綠道指數(shù)總和除以柵格數(shù)量作為評價指標(biāo)。

經(jīng)過計算，方案一勝出。見表3。

3 結(jié)語

綠道指數(shù)計算方法提供單一綜合指標(biāo)，解決了多種資源和設(shè)施無法判斷的困境，在綠道游徑規(guī)劃階段可以為規(guī)劃工程師提供參考，輔助制定規(guī)劃方案。規(guī)劃工程師依據(jù)專業(yè)知識判斷綠道指數(shù)高的點作為綠道游徑節(jié)點是否可行，在可行的條件下優(yōu)先經(jīng)過綠道指數(shù)值高的點。

綠道指數(shù)還可以進(jìn)行綠道方案比選，平均柵格綠道指數(shù)高的方案，對導(dǎo)則8種資源或者設(shè)施的綜合考慮更合理。

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