基于实例的城市公园可达性评价模型比较

*

1 研究背景与目的

城市公园为市民提供参与各项户外活动的场地与机会，为整个社会带来多种益处[1]。公园的合理布局能为居民提供免费使用公共设施的机会，促进整个城市的公平与健康发展。可达性是评价城市公园布局合理性的重要指标之一。世界各地的研究者创建了多个公园可达性评价模型，这些模型各有侧重。国内研究方面，刘常富等将城市公园可达性的计算方法归纳为4类6种，并分述其优缺点，包括统计指标法、旅行距离或旅行费用法(简单缓冲区法/费用加权距离法/网络分析法)、最小距离法与引力模型法[2]。同时，现有研究利用路程成本法[3]、网络分析法[4]、缓冲区法[5]、出行距离法[6]等方法分别计算了上海、沈阳等城市的公园可达性。国际研究方面，新的城市公园可达性评价模型不断涌现。本文介绍了4种国际上广泛应用的可达性评价模型，包括邻近性(proximity)模型、容器(container)模型、重力(gravity)模型和两步浮动承载区(two-step floating catchment area)模型[7-9]。说明了这些模型的指标因子与计算过程，并应用其评价了上海市长宁区城市公园的可达性。

2 城市公园分类与服务半径

合理制定各类公园的服务半径是规划布局城市公园的重要基础。各个国家的规划导则中，公园服务半径与人均公园面积指标相差较大(表1)。例如，美国规范中邻里单元中的公园小于6hm2[10]，服务半径400～800m，而英国规范中指出相似面积的公园服务半径应在300m之内[11], 日本规范中则为1 000m[12]。我国规范中，尚缺少对于各类城市公园面积、服务半径与人均公园面积等指标的明确规定。

表1 不同国家导则中有关公园面积、服务半径与人均公园面积的指标

3 城市公园可达性评价模型简述

城市公园规划设计导则主要规定两方面指标，包括公园吸引力与公园可达性[17]。狭义的可达性指与能带来益处的资源的距离，例如城市公园[18]。Lawrence 将可达性定义为选择参加不同活动的自由及获取公共产品的权利，并指出可达性主要受三方面因素限制，包括交通因素、时间因素与空间因素[19]。交通因素指到达不同地点的方便程度，主要受公共交通、路网结构、交通时间与成本等影响。时间因素指居民能够使用公共设施与产品的空闲时间。空间因素指公共设施与产品的地理位置。上述3种因素共同作用，影响城市公园的可达性。例如，如果城市公园距离居民家较远，但有公交车可方便到达，同样具有较好的可达性。退休老年人拥有更多的空闲时间，从时间因素来说，拥有更好的公园可达性，能经常访问公园。国际上广泛应用的城市公园可达性评价模型主要包括以下4种[7-9](表2)。

1)邻近性模型。

邻近性模型主要测量居民区到达最近城市公园的距离或交通时间[7]，可计算直线距离、曼哈顿距离与基于路网的距离。现有研究表明，居住地与公园的距离能极大地影响公园使用。离公园近的居民访问某一公园的意愿比离公园较远的居民高出2倍[20]。邻近性模型可反应哪些城区能方便地到达城市公园，哪些区域距离最近的城市公园较远。但邻近性模型未考虑城市公园的差异，将小型居住区公园与大型城市公园等同考虑。

2)容器模型。

容器模型测量距离居民区公园服务半径内的公园数量，公园数量通常用人均公园面积度量[21]。例如，可计算距某一居民区1 000m范围内的公园总面积，并除以居住区人口总数，得出1 000m范围内人均公园面积，以此衡量城市公园的分布特征。容器模型考虑了不同公园在面积上的差异。但应用这一方法时，所选取的公园服务半径，例如400m或是600m，能极大地影响分析结果。

3)重力模型。

重力模型认为与重力原理相似，城市公园的可达性与公园离居住区的距离成反比，而与公园面积成正比，并引入系数调整二者的比例[7]。应用中，可计算出城市所有公园到某一居住区的可达性数值，将其相加，代表这一居住区的公园可达性。相比较容器模型，重力模型不需要考虑公园的服务半径，而将公园与居住区的距离作为参数引入计算，并假设公园可达性是随着距离的增加而衰减的。计算中，系数的数值可基于现有实证研究或研究需要自行确定。重力模型能消除容器模型中不同公园服务半径所带来的结果差异，但无法考察人均公园面积等指标。

4)两步浮动承载区模型。

两步浮动承载区模型既考虑城市公园的分布(供给)，也考虑使用者的分布(需求)[7,22]。首先，计算一城市公园j服务半径(d0)内所有居住区的人口总数(p)。通常，如果一个居住区的几何中心点落在公园服务区域内，这一居住区便被视为在公园服务区内。用公园j的面积Sj除以服务的总人口数p，得出针对公园j的人均公园面积Rj。第二步，对于居住区i, 找出其公园服务半径内所有公园，将这些公园上一步计算出来的人均公园面积R相加，最终得出居住区i的公园可达性指数。

表2 4种广泛应用的城市公园可达性评价模型

4 基于实例的城市公园可达性模型比较

应用以上4种模型分别评价上海市长宁区的公园可达性，并比较分析结果。长宁区是上海中心城区之一，占地37.2km2。根据第六次人口普查数据，长宁区共有10个街道，人口密度3 089～38 637人/km2不等(表3，图1)。根据《上海旅游年鉴2015》[23]与上海市容和绿化管理局网站，截至2014年底，长宁区共有13座公园，面积0.27～74.59hm2不等，大部分公园面积小于10hm2(表4)。由于数据原因，未考虑边界效应，即居住在长宁区边界附近的居民可能使用相邻其他城区公园的情况。分析中，用城市公园的几何中心代表公园的位置，用街道的几何中心代表街道位置，计算中采用基于城市主要路网的距离。

表3 长宁区街道与人口分布

图1 长宁区的公园与人口分布

图2 街道中心点与最近城市公园基于路网的距离

1)邻近性模型。

利用GIS中的最近服务设施命令找出到达各个街道中心点基于路网最近的公园，并计算街道中心点与公园中心点的距离(表5，图2)。结果表明，仙霞新村街道、虹桥街道与华阳路街道具有较好的城市公园可达性，这3个街道的中心点离最近城市公园的距离分别为182、275与466m。

表4 长宁区的城市公园

表5 距离街道中心点最近的城市公园

图3 公园服务半径内的街道

2)容器模型。

根据容器模型，找出距离街道中心点基于路网1 500m范围内的公园，计算这些公园的面积和，并计算人均公园面积，以此代表这一街道的可达性指数(表6)。例如，距离虹桥街道基于路网1 500m范围内的公园有虹桥公园、虹桥中心公园与延虹绿地，计算这些公园的面积总和为176 700m2。用176 700除以虹桥街道的总人口，便得出其公园可达性指数。

3)重力模型。

根据重力模型，首先计算街道中心点到所有公园中心点基于路网的距离(表7)。并用公园面积除以居住区与公园中心点的距离，得出针对这一街道，这一公园的可达性指数。把所有公园的可达性指数相加，得出这一街道的公园可达性指数。为简化处理，公式中的面积系数α与距离系数β均被赋值为1。例中，虹桥街道距上海动物园的距离为3 455m，上海动物园的面积为74.59hm2，用74.59除以3 455便得到针对虹桥街道、上海动物园的可达性指数。将所有公园针对虹桥街道的可达性指数相加，得到虹桥街道的城市公园可达性指数。分析结果显示，仙霞新村街道、华阳路街道、天山路街道拥有最高的可达性指数，分别为0.085 6、0.081 7和0.077 1。

4)两步浮动承载区模型。

根据《公园设计规范》(CJJ 48—92)[24]与《城市绿地分类标准》(CJJ/T 85—2002)[15]，将长宁区的公园按面积分为3类，包括小于5hm2(共9座)，5～10hm2(共1座)与10hm2以上(共3座)。将以上3类公园的服务半径分别设为500、1 000与1 500m，找出距每一公园中心点不同服务半径内的街道并计算这些街道的总人口(表8、图3)。用公园面积除以街道总人口，得出服务半径内的人均公园面积。例如，距离虹桥中心公园1 500m基于路网距离内，共有3个街道，包括天山路街道、仙霞新村街道、虹桥街道，这些街道的总人口为217 972。用虹桥中心公园的面积数值130 000除以217 972，得到0.596 4，为虹桥中心公园的人均公园面积。第二，找出距离街道1 500m内的公园，将这些公园的人均公园面积相加，最终得出这一街道的可达性指数(表9)。例如，距离虹桥街道1 500m范围内共有3个公园，分别为虹桥公园、虹桥中心公园、延虹绿地。这3个公园的人均公园面积分别为0.256 2，0.596 4与0，相加这3个数值得到0.852 6，为虹桥街道的公园可达性指数。值得注意的是，由于路网原因，没有街道的中心点落在上海动物园的1 500m服务半径之内，因而在街道层面，上海动物园的服务人群为0。相似的是，没有公园中心点落在程家桥街道中心点1 500m范围之内，因此其可达性指数为0。

5 评价结果比较与启示

5.1 评价结果比较

分析表明，采用不同模型评价城市公园可达性，会得出不同结果(表10)，这些差异是由模型所涉及的指标不同而造成的。例如，在邻近性模型与重力模型下，仙霞新村街道具有较好的公园可达性，但由于街道内居民较多，且周边公园面积不大，一旦考虑人均因素，公园可达性并不理想。相反，天山路街道人口密度适中，周围城市公园数较多、面积较大，1 500m服务半径内共有6个城市公园，因此在容器模型下与两步浮动承载区模型下，具有较好的公园可达性。北新泾街道距离各个公园的距离均较远，而与其距离最近的新泾公园面积也较小，在重力模型下公园可达性较差。这些结果差异提醒我们依据不同研究目标选择不同模型。例如，在评估“500m见绿”规划目标实施情况时，采用邻近性模型比较合适；而探索城市公园能否能满足市民游憩需要时，需考虑人口密度指标，尤其是重点使用者分布情况，例如老年人口密度，因此应用两步浮动承载区模型更为恰当。

表6 容器模型下的城市公园可达性指数

表7 重力模型下的城市公园可达性指数

表8 公园服务半径内总人口数与人均公园面积

5.2 城市公园可达性评价的四大要素：服务半径、公园面积、公园与居住区距离、人口密度

虽然上述模型基于不同理论假设，采用不同计算方法，但最重要的4种评价要素可归纳为：服务半径、公园面积、公园与居住区距离与人口密度。服务半径指标限定纳入研究的公园范围。例如，容器模型与两步浮动承载区模型并不计算服务半径外的公园，因此需要研究者根据当地交通状况审慎确定公园服务半径。公园面积与其能提供的游憩机会的多样性及人均公园面积指标相关，重力模型与两步浮动承载区模型认为大公园能提供更好的可达性。邻近性模型以居住区与最近城市公园的距离评估公园的可达性，重力模型与两步浮动承载区模型均认为公园可达性与居住区与公园之间的距离成反比，即可达性随距离的增加而衰减。人口密度指标能较好地反映市民对城市公园的需求，但目前只在容器模型与两步浮动承载区模型中有所体现。

5.3 适合中国国情的模型选取与创新

上述模型基于西方国家的国情，评价我国城市公园可达性时，需基于国情加以改进。例如，我国大多数城市人口密度较大、公园拥挤，在评价公园可达性时，人均性指标极为重要。另外，我国城市公交系统发达，许多使用者乘公交车到达公园，那么城市公园可能会拥有更大的服务半径。同时，可根据国情与研究需要对模型创新，重新组合已有的四大要素并增添新的要素。例如，现有邻近性模型不区分公园的类别，只计算距离最近公园的距离。在改进邻近性模型时，可将公园按面积分类，讨论离居住区最近的社区公园与全市性公园的距离。

表9 街道在1500m范围内的公园及可达性指数

表10 不同评价模型下的城市公园可达性排序

注：文中图片均由作者绘制。