皖北地区县城绿地系统结构与功能综合评价研究

2017-07-06储金龙陈晓华

赤峰学院学报·自然科学版 2017年11期

关键词：皖北县城绿地

储金龙，何骏，陈晓华

（1.安徽建筑大学建筑与规划学院；2.安徽省城镇化发展研究中心，安徽合肥 230022）

皖北地区县城绿地系统结构与功能综合评价研究

储金龙，何骏，陈晓华

（1.安徽建筑大学建筑与规划学院；2.安徽省城镇化发展研究中心，安徽合肥 230022）

绿地指标体系的建立及其评价，是反映绿地系统建设水平高低的科学依据，是城市生态绿地系统构建的前提与基础.本文从绿地规划定量指标、绿地结构定量指标、社会服务功能定量指标三个方面构建皖北地区县城绿地系统功能与结构评价指标体系进行全面量化计算与评价研究.结果表明：皖北地区县城绿地系统斑块类型齐全，绿化总量不足，破碎化程度大.附属绿地在城市绿地中占主导地位；皖北地区县城建成区绿地系统建设水平整体不高，其中蒙城、颍上、阜南、利辛、灵璧、固镇绿地建设水平较好，寿县、五河、濉溪、临泉、萧县、泗县、太和、怀远绿地建设水平一般，凤台、砀山、涡阳绿地建设水平较差.

县城绿地系统；结构与功能；综合评价；皖北地区

城市绿地系统在城市中起到维系城市生态平衡的功能，对城市环境的修复与改善起到重要作用[1]，近年来，国内已有学者从“景观生态”[2-3]、“社会服务功能”[4-5]、“生态效益”[6-7]、“绿地可达性”[8-10]等角度对于城市绿地系统进行某一方面或者定性的评价，对于绿地系统整体性和系统性的研究尚且较少，在城市绿地系统的评价指标上也需要进一步的研究和整合.县城作为我国城镇体系中最基层、数量最多、分布最广的居民聚居地，同时也是城市与农村在经济、文化、社会交流中的重要纽带.县城的环境风貌、生活风貌与绿地建设息息相关.当前我国大部分县城绿地建设与县城建设脱节，加上传统大城市绿地规划方法对于县城的局限，因此，对于县城绿地系统的研究也就显得尤为重要.

本文以皖北地区17个县城为研究对象，基于RS和GIS技术，通过遥感解译提取皖北地区县城建成区绿地信息数据库.从绿地规划定量指标、绿地结构定量指标、社会服务功能定量指标三个方面构建皖北地区县城绿地系统功能与结构评价指标体系，采用层次分析法确定各指标权重，对研究区域内县城绿地系统各指标进行全面量化地计算，并根据计算结果进行了综合的评价研究，进而对如何优化皖北地区县城绿地系统提出合理建议.

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区域概况

皖北地区一般指淮河以北的淮北、亳州、宿州、蚌埠、阜阳、淮南六市，其大多县城沿淮河或其支流兴起和发展，皖北的国土面积约占全省地域面积的三分之一.皖北地势以平原为主，地势平坦，仅东北部有石灰岩残丘分布，是安徽最主要的平原农业区，也是我国重要的商品粮生产基地.根据安徽省的行政区划，目前皖北地区共辖6个地级市、1个县级市、17个县.由于县级市和县相比在行政权限、政策供给及建设水平等方面存在很大程度差异，因此本文选取的研究对象为皖北17个县、具体包括：临泉县、太和县、阜南县、颍上县、利辛县、凤台县、蒙城县、怀远县、涡阳县、濉溪县、萧县、砀山县、灵璧县、泗县、固镇县、五河县、寿县.

图1 研究区域

1.2 数据来源与处理

本文中关于经济、人口、城市建设等数据主要来源于相关年份《安徽省统计年鉴》、《安徽省省志》以及各县政府年度统计公报.17个县城的相关土地利用数据来源于各县城区用地布局现状图矢量化数据，用于提取城市绿地的遥感影像来源于2015年Google Earth卫星影像的数据.

根据卫星遥感影像处理所得到的数据，将其数据进一步量化，包括图形数据和属性数据的输入、编辑与输出.为确保图像解译出的质量，结合县城地形图和总规相关资料，提取目前皖北县城用地信息，进行目视判读.最终通过已获得的县城用地信息，对遥感数据进行纠正，量化形成矢量土地利用类型图，再将其分层输出shp格式文件进行处理.

通过对属性数据和图形数据输入，进行相应的编辑工作，在此基础上形成图形数据库和属性数据库.通过ARCGIS软件的空间分析模块中对属性数据库及与之连接的图形数据进行组合处理，将县城各类绿地的信息进行提取处理，根据绿地信息数据库编制出皖北地区县城绿地系统分类示意图及各类绿地分布示意图.

2 评价体系构建与评价过程

具体评价思路为：（1）从绿地数量、结构特征和服务功能三个方面出发，结合AHP法，构建皖北地区县城绿地系统结构与功能综合评价体系；（2）根据遥感影像解译的数据库，运用景观格局分析法、基尼系数以及缓冲区分析法对各指标进行量化，并对皖北地区县城绿地系统进行综合评价；（3）根据各指标与综合评价结果，分析绿地系统布局特征，找出不足，提出绿地系统优化对策.

2.1 指标体系构建及其权重确定

城市绿地系统作为一个动态复杂系统，对其进行评价时需要考虑多方面影响指标和因素，并且这些指标和因素需具有一定的关联性[13].基于系统性、独立性、可操作性和可比性原则，借鉴相关学者的相关研究成果[14-16]，研究最终选取了绿地规划定量化指标、绿地结构定量指标以及社会服务功能定量指标三个因子层共9个评价指标.选取的指标为：反映绿地规划定量的人均绿地面积、人均公园绿地面积和绿地率，反映绿地结构为绿地景观多样性、绿地景观破碎度、绿地景观分离度及公园绿地分布均匀度，公园绿地服务居住面积比与公园绿地服务建设用地比反映了绿地的社会服务功能.

层次分析法是将复杂问题进行分解为若干层次和若干因素，并对指标之间的重要程度进行比较，建立判断矩阵，对指标层次总排序作一致性检验，计算各指标要素对系统总目标的合成权重，通过计算各指标要素对系统总目标的合成权重，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应的特征向量值，从而得到不同指标重要度的权重[11].通过两个指标相互比较得到的D-E、E-F的判断矩阵，利用求积法来确定各指标权重系数（见表1）

表1 评价指标权重值

2.2 评价指标量化过程

2.2.1 绿地规划定量指标

通过解译获取的皖北地区县城建成区绿地数据，计算得到传统的“三绿指标”，即绿地率、人均绿地面积、人均公园绿地面积.其中，以70年代联合国生物圈与环境组织提出的人均绿地面积接近30m2/人作为人均绿地面积的标准值；以建设部评定《国家园林县城标准》中要求建成区人均公园绿地不得少于9m2/人为人均公园绿地的标准值；以《城市绿化规划建设指标的规定》中要求城市绿地率不应少于30%作为绿地率的标准值.计算得出的数据见（表2）.

2.2.2 绿地结构定量指标

利用景观格局指数，描述该区域的景观类型组成和结构特征.景观多样性反映的是景观类型的丰富和复杂程度；绿地景观破碎度反映城市绿地景观分散的破碎程度；绿地景观分离度反映绿地景观单元在空间的分散程度，分离度越大，斑块空间分布越离散；以基尼系数测算城市绿地分布均匀度，将公园绿地分布导入GIS进行栅格化处理，依次统计绿地方格、累计方格数、累计绿地方格百分比后，并将结果进行排序，并数据放置在坐标图中，以X轴为单元累计百分比，Y轴为绿地方格面积累计百分比，得出各县城绿地分布洛伦兹曲线，进一步计算基尼系数g，从而得到一个形象直观的衡量绿地分布均匀与否的评价指标.

2.2.2.1 绿地景观多样性

表2 皖北地区县城绿地规划定量指标统计表

最大景观多样性的标准值计算得：Hmax=ln（6）=1.7917.通过数据整理得出的景观多样性数值见(表3).

2.2.2.2 绿地景观破碎度

绿地景观破碎度C的计算式（2）为

绿地景观多样性的计算公式（1）为

以破碎度最小即灵璧县的破碎度值161.7808为标准值，通过数据整理得出绿地景观破碎度数值见(表3).

2.2.2.3 绿地景观分离度

绿地景观分离度的计算式（3）为

以分离度最小的即怀远县分离度值2.7288为标准值，通过数据整理得出绿地景观分离度数值见(表3).

2.2.2.4 公园绿地分布均匀度

公园绿地分布均匀度计算式（4）为：

把1作为均匀度的标准值，通过数据整理得出绿地分布均匀度数值见(表3).

表3 皖北地区县城绿地结构定量指标统计表

2.2.3 绿地社会服务功能定量指标

缓冲区分析法是计算点或区域一定半径距离内的某类要素的数量、面积等.一定半径距离所覆盖的部分即缓冲区，通常认为缓冲区范围内的人群能够轻松到达公园进行游憩，而缓冲区以外的人群则不能享受到该服务[12].利用ArcGIS9.3的缓冲区分析功能，以研究区域内公园绿地作为“源”，参考相关研究设定步行速度为1m/s,以出行时间为5、10及15min设定可达半径为300、500和1000m，利用空间叠加分析提取可达区域覆盖的居住用地面积、建设用地面积等，进而计算得出服务居住面积和服务建设用地面积.

2.2.3.1 公园绿地服务居住用地面积比率

公园绿地服务居住用地面积比率的计算公式（5）为

以1作为标准值，通过数据整理得出的公园绿地服务居住用地面积比率(表5).

2.2.3.2 公园绿地服务建设用地比率

公园绿地服务建设用地比率的计算公式（6）为

以1作为标准值，通过数据整理得出的公园绿地服务建设用地面积比率(见表5).

表5 公园绿地服务能力评价结果

2.2.4 综合评价

原始数据都有自己的计量单位和分布区间，如果要将每一指标包括的信息量综合在一起，先要消除量纲，即将各指标的实际观测值转化为无量纲的标准.此外，一些负关系的数据还需进行正向化处理.

正向关系评价指标：

负相关系评价指标：

其中F1，F2，F3，F4，F8、F9为正向指标，F5，F6，F7为负向指标.

本文采用线性加权模型对县城绿地综合指数进行求算，即：

式中，P(A)为综合评价指数，Ci为第i项指标，W为Ci的权重，P(Ci)为指数.

根据以上计算方法得出各因子的数据，按照层次分析法得出的权重，确定各县城各个因子分数，运行建立的绿地系统结构与功能综合评价模型，最终算出分值（见表6）.度，其所得指标值越大，表明绿地斑块分布越为集中，反之表明斑块分布越分散，依据经济学中基尼系数的经验法则，基尼系数在0.2以下为绝对平均、0.2～0.3为比较平均、0.3～0.4为比较合理、0.4～0.6为差距较大、0.6以上为差距悬殊.从分析结果看出，皖北县城公园绿地分布均匀度差异较大，其中颍上县公园绿地布局基尼系数最低为0.254，分布均匀程度最好，怀远县公园绿地布局基尼系数最高为0.718，分布最为集中.处于分布较均匀的县城有7个，均匀性一般的县城有9个，而凤台和怀远这两个县城的公园绿地分布基尼系数相对较高，公园绿地布局比较集中，均匀程度较差.总体来看，皖北地区县城公园绿地布局不够分散，不同区域的城市居民未能公平的享受到绿化建设带来的利益.

表6 皖北县城绿地系统结构与功能综合评价得分

图2 皖北地区县城绿地系统功能与结构综合评价得分

3.1.3 绿地服务功能

根据“国家园林县城”标准，皖北地区公园绿地服务范围达到80%的县城只有1个，而按照“安徽省园林县城”标准，公园绿地服务范围达到60%的县城只有8个，大部分县城公园绿地对于建设用地的服务盲区都在50%以上.由此可知整体上皖北县城公园绿地的可达性不高，服务能力较差.导致这种现象的原因有两个方面，一方面县城公园绿地整体数量上不足，另一方面公园绿地的布局也不尽合理.大部分公园绿地多集中于城市外围区域，而城市老城区内只有少数体量较小的街头绿地，导致城市外围公园绿地服务重叠，而老城区则明显服务不足，而在工业区则基本无公园绿地分布.

3.2 综合评价结果分析

依照国内外业内的各种综合指数的分级方法，可以将评价指标分为四级标准（见表7），并根据各县城综合评价得分，对各县城绿地建设情况进行分级（见表8）.

表7 城市绿地建设水平等级划分表

表8 皖北地区县城绿地建设情况分级表

3 评价结果与分析

3.1 核心指标评价结果分析

3.1.1 绿地规划定量

绿地规划定量的三个指标都普遍偏低，大部分县城远未达到《国家园林县城标准》中的要求，说明县城绿地系统尚未形成规模，绿地总量还有待提高.

3.1.2 绿地结构

从数据上看，皖北地区县城绿地景观类型多样性指数在1.1396～1.7271之间，地区之间存在一定差异，大部分县城多样性指数在1.5左右，整体上来说景观多样性较高.而怀远和灵璧由于其他绿地所占比重较大，导致各景观类型所占比例存在着较大的差异.整体来说，皖北县城绿地景观绿地斑块景观结构较为丰富、景观格局多样，其景观多样性比较高.

破碎度和分离度普遍偏高，反映了大型绿地相对不足，小型和超小型绿地斑块偏多，且相互之间连通性较差.这是因为大部分县城新区由于经济发展需要，促使大量商业建筑等非绿化用地的出现，抑制了绿地的发展，尤其是大型绿地没有足够的空间而无法建设，加上老城区建筑密度高，绿地过于分散，导致县城建成区绿地破碎程度普遍较高.

一般来说在一个大的区域范围内考察绿地分布均匀

从评价结果来看，可以得出皖北地区17个县城绿地建设水平差异显著.其中蒙城县绿地建设水平综合指数最高为0.729，涡阳县绿地建设水平综合指数最低位0.357.处于绿地建设水平较好的县城为6个，处于绿地建设水平一般的县城为8个，处于绿地建设水平较低的县城为3个.从结果数据显示上看，皖北地区县城整体的绿地建设水平还处于较低的阶段，绿地建设有待进一步提高.

4 结论与讨论

4.1 构建绿地系统结构与功能综合评价指标体系

选择皖北地区17个县城为研究对象，初步提出城市绿地系统结构与功能定量评价指标体系，主要从绿地规划定量指标、绿地结构、绿地服务功能三方面进行分析评价.这些内容从不同角度反映绿地系统的功能效益和建设水平，为促进皖北地区县城绿地系统完善，结构优化、功能更好发挥提供了理论和实证研究支撑，也为同类地区县城绿地系统功能评价和完善提供借鉴.

4.2 皖北县城绿地系统布局总体特征

通过建立的综合评价指标体系对皖北地区县城绿地进行评价，结果表明皖北地区县城绿地总体建设水平较低，其原因是由于近年来县城规模急剧扩张，县城绿地系统建设严重滞后于城市化发展进程.绿地规划指标的分析表明大部分县城的绿地总量较低，绿地结构的分析表明县城绿地破碎化严重，这也印证了城市化进程导致斑块破碎化加剧的理论假说.公共绿地服务功能的分析反映了县城公园分布不均，绿地的可达性较弱，与居住用地在空间结构关系上耦合程度较低.

上述研究结果说明县城绿地系统的建设，既要考虑绿地的数量及规模，同时也需注重绿地在城市内部的分布格局，均匀分布和高连接度的绿地是提高城市绿地生态功能的必要条件，而绿地斑块的面积大小和形状则决定了物种多样性的多少，对于提高城市绿地系统稳定性至关重要.

4.3 皖北地区县城绿地建设水平的分类及特征

根据评价结果，皖北地区县城绿地建设水平划分为三类，绿地建设水平较好的Ⅰ类县城为蒙城、颍上、阜南、利辛、灵璧、固镇；绿地建设水平一般的Ⅱ类县城为寿县、五河、濉溪、临泉、萧县、泗县、太和、怀远；绿地建设水平较好的Ⅲ类县城为凤台、砀山、涡阳.Ⅰ类县城的特征：这类县城大多属于资源依托型或服务主导型县城，经济相对较好，各项指标相对较高，可为县城居民提供较好的休闲环境.Ⅱ类县城的特征：这类县城绿地指标分布不均匀，有的指标较高，但也有的指标极低.主要存在绿地连接度低，新老城区绿地分布不均等问题，需加强绿地廊道建设，结合旧区改造提升老城区绿地质量.Ⅲ类县城的特征：绿地总量严重不足，绿地覆盖率、人均公园绿地面积指标均较低.这类县城需增强绿地投资力度，合理布局各类绿地，特别是公园绿地的建设，建立完整的城市绿地布局网络.

4.4 县城绿地建设水平和县城经济的关系

图3 皖北地区县城国民生产总值与园林绿地质量变化图

将县城GDP与绿地综合评价得分进行标准化处理转化为无量纲数据后进行双曲线对比分析，发现2条曲线不具有较强的相关性（图3），其主要原因在于目前皖北地区县城产业结构尚处于加速调整与升级时期，在这个阶段县城建成区规模和人口均处于快速发展阶段，人均及地均产值的增速相对减缓，针对城市绿地建设的专项投资还相对较少，对其整体水平提升的促进力度相对较弱，对城市绿地建设水平影响不显著.因此，在园林绿地建设经费一定的情况下，应降低单位面积园林绿地建设成本，规划上应结合现有空地，避免大面积拆迁补绿，设计上以自然风格为主，降低建设成本，通过建设节约型园林是有效的解决途径[17].

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