基于网络分析法的宝鸡城市公园可达性研究

陈 蕾，段渊古

(西北农林科技大学 风景园林艺术学院，陕西 杨陵 712100)

公园绿地是城市绿地系统中的重要组成部分，对城市的可持续发展和生物多样性有着极其重要的作用[1-2]。同时，城市公园对于个体的心理和生理健康都有一定的积极意义[3-4]。目前国内对于城市公园绿地的评价多侧重于人均绿地面积、绿地率等数量指标，并不能充分地反映城市公园的空间分布和居民的实际使用情况，同时也忽略了城市公园作为公共服务资源的社会公平性[5-8]。

可达性这一概念最早由W.G.Hansen[9]提出。随后，俞孔坚等[10]提出用景观可达性指标作为衡量城市绿化质量的指标。公园可达性即是在此基础上的拓展和延伸，反映居民到达城市公园的便捷性[11-12]。目前研究公园可达性常用的方法有最小邻近距离法、缓冲区法、引力模型法、网络分析法等[13-14]。其中网络分析法是基于实际的城市交通网络，能够更加真实地模拟居民进入城市公园的过程，同时也方便操作和计算[15-17]。

宝鸡市作为首批国家生态园林城市，在城市公园绿地建设方面不断深入并取得了一定的成绩。本研究旨在通过网络分析法，对宝鸡市的城市公园可达性进行分析，为今后宝鸡市和其他类似城市的绿地规划和建设提供参考。

1 研究区概况

1.1 研究区概况

宝鸡市(106°18′-108°03′E，33°35′-35°06′N)地处陕西关中平原西部，南临秦岭山脉，中部有渭河自西向东贯穿，是典型的沿河流发展的带状城市。宝鸡市行政区划下辖3个区、9个县，主要城区坐落于渭滨区、金台区和陈仓区。

研究范围为《宝鸡市城市总体规划(2010-2020)》划定的中心城区增长边界，其中北部的街道行政单元保持其行政区划的完整。研究区由渭滨区、金台区和陈仓区的共27个街道单元组成，总面积约450 km2。研究区总人口99.5万人，城区总体人口密度为2 211人·km-2(图1)。

图1 研究区行政区划Fig.1 Administrative division of the study area

1.2 研究对象

选取研究区内以观光游憩为主的已经建成的综合公园和专类公园，根据建成面积和公园设施完备情况，选取宝鸡人民公园(33.95 hm2)、渭河公园(66.26 hm2)、金台森林公园(181.62 hm2) 、炎帝园(16.40 hm2)、九龙山公园(19.80 hm2)、陈仓苑(9.84 hm2)、虢镇公园(7.90 hm2)、陈仓北坡森林公园(11.87 hm2)、宝鸡植物园(43.62 hm2)和石鼓山公园(28.47 hm2)共10个城市公园，总占地面积约为419.73 hm2，占研究区总面积的0.93%。

1.3 数据来源

人口数据来源于宝鸡市统计局2017年各街道人口统计数据，公园绿地数据和路网数据主要参照《宝鸡市2018年公园绿地调查统计》、谷歌卫星图、百度地图及《宝鸡市城市总体规划(2010-2020)》，并结合现场调研确认。

2 研究方法

借助ArcGIS平台，采用网络分析法进行可达性分析。一个基本的网络结构包括中心、链、节点和阻力4部分[18]。本研究中，中心指代城市公园入口，链为现实城市交通网络，节点即现实道路的交点，阻力指居民通过道路网络时所花费的时间成本。

2.1 矢量数据库及网络分析模型的构建

公园绿地数据库即在ArcGIS中建立公园图层，新建包括公园名称、公园面积、公园类型、公园入口点等信息的字段。本研究中，公园实际的入口点作为网络分析的源点，以到达公园入口作为到达公园的评判标准，并以此建立代表各公园入口的点文件。

城市道路数据库则是将城市道路抽象为线元素，根据其拓扑关系建立城市道路网络模型。研究选取了步行、非机动车和机动车3种出行方式。其中步行速度设为1 m·s-1，非机动车速度设为15 km·h-1。道路分级和机动车速度值的赋予参考前人研究和实际情况[19]，将道路分为主要道路(60 km·h-1)、二级道路(40 km·h-1)和一般道路(30 km·h-1)三级。在道路交汇点设置30 s的等待时间。

人口密度的计算以2017年宝鸡市统计局的各街道人口数据为基础，以街道作为人口最小单元，根据以下公式[20]计算各街道的人口密度，并形成人口密度分布图(图2)。

(1)

式中,N人代表各街道的人口总数，S街代表各街道的总面积。由图2可见，宝鸡市的人口分布形成了以经二路街道、金陵街道、清姜街道为主的高人口密度中心和东部的千渭街道和虢镇街道人口密度副中心。

图2 宝鸡市人口密度分布Fig.2 Population density and spatial distribution in Baoji city

2.2 生成可达性分布图

在ArcGIS10.2中，利用网络分析模块，以公园入口点作为源点按照步行、非机动车、机动车3种出行方式分别建立服务区分析图层。步行和非机动车属于较为日常和便捷的出行方式，其自由度更高，但人们可以接受的出行时间比较有限。而人们想要比较快速直接到达时会选择机动车的出行方式，并且可以接受的出行时间也较长，但其容易受到路网和交通状况的影响。所以本研究将步行和非机动车的时间阈值设为10、20 min和30 min 3个等级。机动车的时间阈值设为10、20、30、60 min和90 min 5个等级。分别进行求解后得到基于道路网络生成的不同出行方式下各时间阈值所对应的公园可达性范围。

2.3 分析和计算公园的可达面积和可达人口

根据所得的可达性分布图与研究区的行政区划图及人口密度分布图进行叠加计算，可得到各行政区划的公园可达面积和可达人口。根据公式(2)(3)来计算研究区总体的公园可达面积比和可达人口比：

(2)

(3)

对于各行政区的可达面积比和可达人口比则按照公式(4)(5)计算：

(4)

(5)

3 结果与分析

3.1 公园空间分布特征

选取的10个城市公园中包含8个综合性公园和2个专类公园(表1)。从图3中可以看出，10个城市公园分布不够均衡，主要集中分布在研究区的西部和东部，研究区中部没有公园分布。由于综合公园的面积较大且公园内的服务设施较为完备，为居民提供的文化活动也相对丰富，建议在研究区中部增加综合性公园。

图3 宝鸡市公园绿地和路网分布Fig.3 Distributions of parks and road network in Baoji city

表1 宝鸡市各行政区城市公园统计Table 1 Statistics of urban parks inadministrative districts in Baoji city

3.2 宝鸡城市公园可达性

在生成的城市公园可达性分布图中(图4～图6)，颜色越深的地方代表其可达性越好，颜色越浅代表需要花费更多的时间才能到达公园，其可达性越低。可以看出，由于公园分布较为集中，研究区西部和东部局部可达性较好，研究区中部只有在车行模式下才能基本覆盖，并且需要花费的时间成本也较高。

图4 步行模式下宝鸡城市公园可达等级分布Fig.4 Accessible levels of urban parks in Baoji city by walking

图5 非机动车模式下宝鸡城市公园可达等级分布Fig.5 Accessible levels of urban parks in Baoji city by non-motor vehicle

图6 机动车模式下宝鸡城市公园可达等级分布Fig.6 Accessible levels of urban parks in Baoji city by motor vehicle

随着时间阈值的增加，3种出行方式下的可达性都有所增加，但三者的差异性也逐渐增大(图7、图8)。车行可达性最好，而步行可达性最差。在步行和非机动车方式下，随着时间的增长，其可达面积比和可达人口比增幅比较均匀，可达人口比均超过了可达面积比，说明公园布局与人口分布较为匹配。虽然步行交通方式主要服务公园周边居民，但30 min的可达面积比2.03%和可达人口比9.05%还是较低(表2、表3)。由于渭河的阻挡，对于渭河两岸的居民来说，通过步行到达对岸的公园需要花费较多时间。尤其是对于渭河公园这样沿渭河建设的面积较大的综合性公园，其景观效果较好，服务设施也相对较为齐全，但由于渭河的阻挡，其入口几乎都分布于公园北部临街处，对于渭河南岸的居民来说相对不易到达。

图7 3种出行方式可达面积比增长趋势Fig.7 Trend of accessible area ratio in three transportation modes

图8 3种出行方式可达人口比增长趋势Fig.8 Trend of accessible population ratio in three transportation modes

表2 3种出行方式下城市公园可达面积比Table 2 Ratio of accessible area in three transportation modes

表3 3种出行方式下城市公园可达人口比Table 3 Ratio of accessible population in three transportation modes

在机动车模式下，可以明显看到可达面积比和可达人口比在60～90 min的增幅低于30～60 min。同时，在90 min的可达性分布图中，未覆盖的可达性盲区和路网的空白区域较为一致，说明此时可达性增幅的减少和受路网的完善程度有较大关联。由于研究区北部为城市发展规划的增长空间，部分地区的道路网络还有待进一步完善。

3.3 不同行政区城市公园可达性比较

根据3种出行方式下各行政区的公园可达面积比和可达人口比(图9)可以看出，渭滨区的公园可达性明显优于其他2个区，尤其是在步行和非机动车出行方式下。在机动车方式下，90 min的可达人口比达到了96.97%，几乎可以覆盖渭滨区所有的人口。主要原因是有较多公园分布在渭滨区，并且公园的规模也较大。同时，渭滨区的行政区面积最小，人口密度较大，人口分布较为集中，公园的布局与人口的分布比较匹配，能够满足较多周边居民以步行为主的日常使用需求。另外，渭滨区的城区建设较早，交通路网也比较完善，所以公园的整体可达性较好，公园绿地能够较好地服务于行政区内的居民。

图9 不同行政区步行可达公园面积比Fig.9 The accessible area ratio to urban parks by walking in different districts

金台区的公园可达性略优于陈仓区。由于金台区公园最少，并且公园北边相邻的街道人口密度低，所以步行和非机动车方式下的可达性较差，并且与陈仓区的可达性相差不大。同时，金台区北部的建设相对滞后，路网存在许多空白，所以在机动车方式下，时间阈值较小时，金台区的可达性最差。但由于临近渭滨区的公园分布，随着出行时间的增加，渭滨区公园的服务范围可以覆盖部分的金台区居民。所以在非机动车和机动车方式下，金台区的公园可达性逐渐优于陈仓区。

相较于其他2个行政区，陈仓区的公园可达性较差。在车行90 min时，公园的可达面积比为58.30%，可达人口比也只有69.31%。仍有较大比例的人口不能被覆盖到。由于陈仓区行政区面积较大，人口分布不是特别集中，而公园规模小且数量少，并且分布的比较集中，所以公园所能服务到的居民很有限。同时，陈仓区的周边存在许多路网的空白，这与可达性分布图的盲区相吻合，所以建议陈仓区在后续建设中完善路网，并且规划后续公园建设时注意空间布局的合理性和均衡性，使公园可以服务到更多的居民。

4 结论与讨论

4.1 结论

通过网络分析法，对步行、非机动车、机动车3种出行模式下宝鸡主要城区的城市公园可达性进行了研究和分析，得到了3种出行模式下的公园可达性分布图，并计算出了可达面积和可达人口，结果表明，研究区内公园可达性呈现东西高、中部低的格局，公园的分布不够均衡，较大规模的公园分布较为集中，各行政区之间的公园可达性相差较大，其中渭滨区的可达性最好，陈仓区的可达性最差；其次，研究区范围内的公园可达性较差，在车行90 min时，仍有36.58%的面积和16.32%的人口不能被服务到，不能满足部分居民的使用需求；另外，随着城市空间的扩张，部分地区的基础设施建设相对滞后，路网不够完善，仍存在不少空白区域，这对于公园可达性的结果有所影响。

4.2 讨论

均衡城市公园绿地的空间分布。在今后的绿地建设中可以优先考虑公园可达性较低的地区和可达性盲区，同时可以针对这些地区已有的其他类型公园绿地进行改造和升级，完善公园的服务设施，丰富其中的文化活动，从而提高其服务能力。

增强城市公园的服务功能。对于人口密度低、公园可达性也较低的区域，同时也是路网空白的区域，完善交通路网，加强和公园绿地之间的道路连通性。同时可以挖掘这些地方的景观特色，根据实际情况兴建郊野公园，在一定程度上弥补城市公园服务的不足。

加大城市中部公园绿地建设。在研究区中部适当增加城市公园绿量，可以充分利用渭河景观带增加建设综合公园，满足中部和西部居民的观光游憩需求，但需要考虑对渭河两岸居民通行的便捷性。

增加公园入口以提高可达性。根据公园周边的实际情况，可以适当增加公园的入口，方便居民到达和进入公园，从而提高公园的可达性。

加强公园可达性相关研究。研究以街道作为最小的人口单元进行计算，并且假设街道内人口分布是均匀的；其次，实际的道路交通情况要更加复杂，研究是基于理想化的路况得出的结果；另外，由于绿地数据获取的难度较大以及对城市公园建设规范性的考虑，研究仅选取了同时具有观光游览和日常游憩功能的综合性公园和专类公园进行可达性的研究，今后可以针对更完整的城市公园绿地系统进行更加深入的探究。

研究根据宝鸡市主要城区的公园可达性分析结果，针对目前城市公园布局存在的问题提出了相应的建议，可为今后的城市绿地系统规划和决策提供一定的科学依据。也对于日后深入进行城市公园可达性研究和其他城市服务设施可达性研究具有一定的参考价值。