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基于sDNA模型的福州主城区道路结构与旅游资源空间特征相关性研究

2021-02-16卢嘉新甘萌雨李楚海

关键词:人文景观主城区福州

卢嘉新,甘萌雨,2*,李楚海

(1.福建师范大学 旅游学院,福建 福州 350117;2.智慧旅游福建省高校重点实验室,福建 福州 350117)

道路系统作为旅游系统的重要组成部分,在游客出行和联结旅游目的地等方面起着举足轻重的作用,是旅游发展的基础支撑和先决条件[1],已成为旅游地理学科的研究热点。梳理现有文献发现,涉及旅游和道路的研究多集中于道路对旅游地可达性影响[2-4]、路网对旅游规划空间布局与结构优化的影响[5-6]、旅游风景道研究[7-9]、铁路交通(高铁)的旅游效应[10-12]等方面,但关于道路结构与旅游资源空间分布相关性的研究成果相对较少[13-15]。

旅游资源作为发展旅游产业的物质基础,是旅游目的地核心竞争力的重要依托[15]。旅游资源的空间分布决定着旅游目的地区域内部的联动关系,对其进行研究具有重要意义。目前,与旅游资源空间分布相关的研究中,旅游资源涉及多种类型,如森林旅游资源[16-17]、红色旅游资源[18-19]、古建筑旅游资源[20-21]、体育旅游资源[22-23]和工业旅游资源[24-25]等;空间尺度主要以地市[13-14,21,26]、省际[18,20,24]、区域或跨国经济走廊[22,27-28]、全国[17,19,23]等大中尺度为主;研究方法和理论较为多样,如GIS 空间分析法[20,22,25-26]、分形理论[28-29]、多元统计分析模型[30]、层次熵分析法[23]等。研究人员在分析旅游资源的空间分布特征后,多从自然(地形、坡度和水文等)和人文(经济、交通、人口和政策等)两个方面探讨旅游资源空间分布影响因素,并就改进旅游资源空间布局和开发提出参考性意见。主要存在以下不足:对多种旅游资源空间分布进行综合比较的研究成果相对较少;研究方法多偏向数理模型而较少顾及游客主体性认识;研究尺度相对宏观而忽视了小尺度层面的旅游资源空间分布研究;未就具体某一因子深入研究其影响机制,如区域道路结构。

在为数不多的道路与旅游资源空间分布相关性研究中,学者主要从宏观角度描述说明交通路网(国道、高速等)对旅游资源空间分布的影响,而犹如毛细血管般重要的区(县)和乡镇街道级别道路(微观尺度)却被忽略。微观尺度的道路体系更为复杂,数量庞大,不可控因素较多,而宏观尺度道路在大范围空间研究中更具有连续性和一致性,一定程度上降低了误差。空间句法在道路建模中有着独特的优势,其算法建立在空间组构的概念基础上,将道路空间的形态结构以拓扑关系呈现出来,并赋予不同的句法参数值,从而通过变量揭示道路的形态特征,主要的句法变量包括深度、整合度、选择度、连接度等,在道路研究中以整合度和选择度为主。鉴于上述分析,本研究选取福州主城区这一微观尺度为研究区域,对其旅游资源进行空间特征研究,继而计算道路的主要句法变量,分析福州主城区道路结构与旅游资源空间分布的相关性,以期丰富旅游资源在小尺度空间分布的相关成果,并通过相关性分析阐明道路这一单项因子对旅游资源在小尺度空间分布的影响。

1 研究区域概况

福州市位于我国东南沿海,是福建省政治、经济、文化中心,全国优秀旅游城市和中国(福建)自由贸易试验区重要组成部分。截至2019年末,全市共辖6区、7市(县),主城区包括鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区和晋安区[31]。2019年,福州市接待境内外游客9 654.17万人次,其中主城五区接待3 744.86万人次,占全市的38.79%;全市旅游总收入1 450.58亿元,其中主城5区收入524.12亿元,占全市的36.13%。本研究聚焦于福州主城区能更清晰地反映乡镇级别尺度的道路形态,构建更为全面的道路网;同时,主城区的道路体系较为成熟,且旅游资源相对较多,能较好地反映道路结构与旅游资源的关系。

鉴于福州市特殊的地形特点,为提取更为成熟的道路体系,本研究在已有对福州主城区界定[31-33]的基础上,选取鼓楼区、台江区、仓山区全境以及马尾区和晋安区建成区的部分乡镇(马尾区的罗星街道和马尾镇,晋安区的象园街道、茶园街道、王庄街道、鼓山镇、岳峰镇、新度镇)为研究区域。

图1 研究区域Figure 1 Research area

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

由Google地图下载带坐标的城市电子卫星图,级别为18级,保证涵括基本乡镇级别的道路。利用Arc⁃GIS 10.2软件将道路矢量化,经打断处理后共获得16 569条道路线段(高架桥和较低道路在投影下不进行打断[34],保证主要干道的连通性,使建模更贴近实际情况),另存为道路空间数据库。通过Python爬取高德POI数据库内符合研究区域的数据点,剔除重复或不符合要求的数据后共得到252个旅游资源点。根据《旅游资源分类、调查与评价》[35]将旅游资源分为自然景观旅游资源(27个)、人文景观旅游资源(98个)和休闲娱乐旅游资源(127个)。

2.2 研究方法

2.2.1 核密度估计法

地理空间点密度越高,地理事件在区域发生的概率越大。本研究通过核密度估计法分析福州主城区各旅游资源的空间分布特征,计算公式为

其中,f(x)表示核密度值,n表示距离半径范围内包含的旅游资源数量,k(x)为核密度方程,x-xi表示两点之间的欧氏距离,h表示距离半径。

2.2.2 最邻近指数法

最邻近指数法用于描述地理事物点状分布的相对位置及其最邻近点间的距离,说明无规则分布的点的地理特征。本研究通过最邻近指数法分析福州主城区各旅游资源的分布类型,计算公式为

其中,rE为旅游资源的理论最邻近距离,n为旅游资源数量,A为区域面积,r1为样本点的实际最邻近距离,R为最邻近指数。R=1时,为随机分布;R<1时,为集聚分布;R>1时,为均匀分布。

2.2.3 标准差椭圆法

标准差椭圆法能够精确揭示空间分布的方向,并可以选择是否通过加权来计算要素对象的分布中心,常用于揭示地理要素的空间关系[36]。主要参数有方位角θ、长轴标准差σx和短轴标准差σy。本研究通过生成的标准差椭圆分析比较不同旅游资源的分布方向和空间分布中心的差异。

2.2.4 空间句法理论

空间句法理论由英国伦敦大学的Hiller 教授首创[37],其理论核心是将空间划分并强调系统分割体的内在逻辑联系,即空间组构[38]。空间句法在道路研究中有多种建模方式,较之轴线建模,线段建模能更真实模拟道路偏转角度对人自然出行的影响,且支持多种搜索半径,故本研究对福州主城区道路体系进行线段建模处理。

近年来,英国卡迪夫大学研发的sDNA(spatial Design Network Analysis)模型依托ArcGIS软件平台,在参数设置、运行环境、结果可视化、数据管理等方面比Axwoman和Depthmap等早期开发的传统句法软件均有明显提高;在算法上,sDNA模型更加成熟和严谨,其在兼顾连续空间和离散空间的同时还考虑到拓扑成本、经济成本和时间成本等多种成本对计算结果的影响[34],让结果更具说服力。但目前国内关于sDNA 模型的实证研究为数不多[34,39-40],旅游地理学中运用sDNA模型探讨道路结构和旅游资源空间分布相关性的研究成果更是少见。鉴于此,本研究基于sDNA 模型研究福州主城区道路结构与旅游资源空间分布特征的相关性。不同空间句法变量说明和算法见表1。

表1 不同空间句法变量说明和算法公式比较Table 1 Variable descriptions of different space syntax and comparison of algorithm formulas

3 结果与分析

3.1 福州主城区旅游资源空间特征

3.1.1 核密度分析

由于半径的选取对核密度计算结果影响明显,本研究参考已有研究成果[14,42],经多次预试验最终选取半径为1 500 m并设置像元大小为160 m×160 m进行核密度操作。

如图2所示,自然景观旅游资源形成多个核心集聚区,乌山-白马河组团和飞凤山形成两大主集聚区,鼓山-鼓岭组团形成次核心区,另有为数不多的自然景观旅游资源零星散落在闽江江滨、光明港和凤坂河沿岸。人文景观旅游资源则依托主城内的各历史风貌遗迹、古建筑遗址和名人故居形成了三坊七巷组团、马尾船政组团和江心公园组团三大高密度聚集区,并在鼓山南部和高盖山公园出现了小范围核心区。休闲娱乐旅游资源呈现“以公园为主、以周边娱乐基础设施为辅”的“抱团式”局面,如福州动物园-福州国家森林公园、梅峰山地公园-金牛山体育公园、西湖公园-金鸡山公园、左海公园-福道等,闽江北港的各滨江公园也产生了明显的条带状集聚效应。休闲娱乐旅游资源主要分布在主城区经济发展水平较高的区域,而这些区域的道路网络相对发达,间接反映了道路结构影响休闲娱乐旅游资源的空间分布。从全部旅游资源的空间分布来看,福州主城区的旅游资源主要集中在鼓楼老城区的鼓山-鼓岭组团和马尾船政组团,但马尾船政组团却不含有自然景观旅游资源,这与其作为中国船政文化的发祥地和在中国近代洋务运动中发挥的重大作用有关。

图2 福州主城区旅游资源空间密度Figure 2 Spatial density of tourism resources in the main urban area of Fuzhou

3.1.2 最邻近分析

通过式(2)和式(3)求得,自然景观旅游资源最邻近指数为1.236 6,人文景观旅游资源最邻近指数为0.581 7,休闲娱乐旅游资源最邻近指数为0.684 1,全部旅游资源最邻近指数为0.672 0。如图2所示,自然景观旅游资源在空间上均匀分布,相较于其他旅游资源,其多个核心并未形成联结,而是呈分散布局。这与其依托自然元素的资源属性有关,难以受到人为干预,不易形成集聚效应。人文景观旅游资源和休闲娱乐旅游资源集聚效应较为明显,后者形成的集聚中心多于前者,这与不同旅游资源侧重的载体表现形式有关。人文景观旅游资源多以故居、古建、重大历史事件等为基础,其资源点具有不可复制性、难以移动性和品质唯一性特点。休闲娱乐旅游资源则与公园、游乐园、现代化商场等有关,其资源点多为后期人工创造,流量趋向和市场倾斜特征显著。

3.1.3 标准差椭圆分析

福州主城区旅游资源标准差椭圆如图3所示。自然景观旅游资源的分布呈“东—西”走向。人文景观旅游资源和休闲娱乐旅游资源为“西北—东南”走向,椭圆覆盖范围重合范围较大,说明这两类旅游资源在很大程度上相互交杂,依存性较高。自然景观旅游资源的分布重心位于光明港和东二环毗邻之处,另外两类旅游资源则分布在江心公园一带,靠近主城区的繁华地带,且位于于山和乌山对称轴(福州古城中轴线)上,该轴线是福州千年历史文脉的体现,集中分布着大量历史标志性文化遗产景观,而这些历史遗产正是人文景观旅游资源和休闲娱乐旅游资源的重要组成部分。

图3 福州主城区旅游资源标准差椭圆Figure 3 Standard deviation ellipse in the main urban area of Fuzhou

3.2 福州主城区道路空间特征

空间句法参数包括局部和全局尺度,局部尺度涉及到搜索半径的选择。为了更好探讨不同半径范围内道路对旅游资源空间分布影响的差异,经多次试验比较并参考已有研究成果[14,42],最终选择800、1 500、3 000和5 000 m为局部半径。计算结果按自然断点法进行分类,结果见图4和图5。

3.2.1 道路接近度分析

从接近度的计算结果(图4)可以看出,随着搜索半径从800 m增加到整个区域,局部道路的核心数量逐渐减少,且有向西南偏移泛化的趋势。但无论何种尺度下,三坊七巷、西湖公园、江心公园滨江带都处于核心地带,说明路网通达中心偏居老城区一带,这几个区域着实是福州主城区的核心地段。观察不同半径的接近度,以800 m为半径搜索后得到三坊七巷、江心公园、橘园洲-金山和福州站4个道路可达中心,这些区域承担着较大的交通流量,形成路网集聚核心。在1 500 m半径下,三坊七巷-西湖公园和福州站双核心开始相互交融,促成“强强联合”的局面,并形成影响范围更大的可达性中心,吸引着局域半径内的主要人车流。在3 000 m 半径下,福州主城区的核心地位开始凸显,其辐射范围以二环高速为临界。半径从3 000 m扩大到5 000 m时,二环高速的边界效应显现,但道路可达中心的辐射范围已超出二环,并通过金山大桥和尤溪洲大桥向仓山区延伸。在全局接近度下,随着三环高速沿南台岛(仓山区)形成串联,福州主城区核心路网的辐射范围扩至三环边界,即三环内部形成更大的道路可达核心,起着承接福州主城区至福州市辖区内各区(县)道路中心的极核作用。

图4 福州主城区道路接近度计算结果可视化Figure 4 Visualization of calculation results of road proximity in the main urban area of Fuzhou

3.2.2 道路中间度分析

从中间度的计算结果(图5)可以看出,在局部出行层面,华林路、五四路、湖东路、白马南路、五一北路、北环中路、工业路、罗星西路和鼓屏路等成为各影响范围内被穿行频率较高的路段,说明这些路段局部衔接效果明显。随着半径从800 m逐渐扩大到5 000 m,有些道路的连贯性得到充分显现,如五一路和六一路在相对远距离的出行活动中扮演着重要角色。也有部分道路随着搜索距离的增加而丧失了局部穿行核心的地位,如工业路和金桔路等,说明其在承载远距离人车流等主要穿行功能方面已不如后期新建道路,导致其发挥穿行作用的距离有限。纵观全局中间度,五四路、五一路和六一路依旧承担着主要出行功能,这些承载局部主要穿行流量的路段在全局尺度的功能得到进一步强化,可以看出其在福州主城区交通规划中的重要地位。同时,其功能在局部和全局尺度的延扩和重合说明道路的整体布局和区域衔接存在一致性和连续性。此外,还出现南二环、南三环和江滨东大道等次中心线路,其中江滨东大道是福州老城区通往马尾方向的重要通道,说明环线和滨江大通道虽在局部尺度的穿行功能不显著,但在贯通主城区、缩短新—老城时间距离方面有着不可替代的作用,是未来较长时间内福州主城区不断向外扩充的硬件支持和大范围空间道路穿行能力的保障。

图5 福州主城区道路中间度计算结果可视化Figure 5 Visualization of calculation results of road median in the main urban area of Fuzhou

3.3 福州主城区道路结构与旅游资源空间分布相关性

以上一节得到的接近度和中间度的结果为权重,借用ArcGIS 10.2软件平台进行半径为800、1 500、3 000、5 000 m和全局及像元大小为160 m×160 m的核密度运算,再对福州主城区旅游资源的核密度与句法参数核密度进行相关性分析,结果如表2所示。

表2 福州市主城区旅游资源空间核密度与句法参数核密度相关系数Table 2 Correlation coefficient between kernel density of syntactic parameters and spatial kernel density of tourism resources

所有旅游资源的空间分布与道路句法参数均存在较高相关性,除全局中间度的相关系数为0.626外,其余参数的相关系数均大于0.700,呈较强相关,说明道路结构是影响旅游资源空间分布的重要因素。就不同类型参数而言,道路接近度比中间度更能影响旅游资源的空间分布,因为道路穿行程度扮演的是连通不同目的地的过渡性角色。就局部尺度而言,相关系数与半径成正比,并在5 000 m 时达到0.799。但在全局尺度,相关系数却下降到0.744,说明存在大于5 000 m的半径临界值,超过这个值时道路结构的影响力将呈下降趋势。由此看出,局部核心道路在游客自然出行时占据重要位置,而主城区的道路干线是连接不同核心区的首选通道。

自然景观旅游资源和道路结构相关性较弱,说明自然景观旅游资源的道路指向性不强。就参数而言,道路中间度的相关系数比接近度的大,说明自然景观旅游资源凭借自身的旅游品质和对外知名度吸引着包括外来游客在内的人车流,而较少受到道路影响。人文景观旅游资源与道路结构中度相关,说明道路结构对其空间分布影响一般。人文景观旅游资源更依赖接近度高的路段,其依赖程度与全部旅游资源相似。局部道路结构对人文景观旅游资源分布影响更为明显,全局层面上影响相对较弱,表明人文景观旅游资源依托局部可达性强的道路分布,其影响机理与表现形式与全部旅游资源类似。休闲娱乐旅游资源与道路结构相关性最强,这是由于道路交通核心代表集聚的人车流,接近核心密集区可以实现市场导向目的。同时,休闲娱乐旅游资源受道路穿行性影响比较大,分布在局部接近度和局部中间度均较高的区域,仅限制性地为局部可达性强的游客服务,难以满足日益增长的分布在可达半径外的游客的休闲娱乐需求。总体来说,道路结构与自然景观、人文景观、休闲娱乐和全部旅游资源空间分布的相关性依次为:弱、中等、较强、强。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)福州主城区自然景观旅游资源依托自然元素呈多核心均匀式分布,且表现为不同于其他旅游资源的“东—西”走向;人文景观旅游资源依靠丰富的历史文化资源形成三大核心集聚区;休闲娱乐旅游资源则表现为“抱团式”多核心集聚分布,且局部形成若干次核心区域;就全部旅游资源而言,老城区依旧是其高密度集聚的中心,分布方向与人文景观、休闲娱乐旅游资源一致,皆为“西北—东南”走向。

(2)福州主城区的道路可达核心数量随局部半径的扩大而减少,核心辐射范围在从小尺度到大尺度过渡中发生重叠,进而产生影响范围更大的道路可达核心;有些道路的穿行性随半径的扩大而减小,而有些道路则不断改造升级,发展为支撑主城区穿行流量的主要干道,在局部和全局维度均发挥着重要作用,同时协调着局部道路可达性和全局道路穿行性之间的关系。

(3)整体上,道路结构与旅游资源相关性较强,但不同类型旅游资源之间存在差异。其中,自然景观旅游资源相关性最弱;人文景观旅游资源相关性居中,其空间上依托局部接近度高的道路分布,且相关性随局部半径的增大而增大;休闲娱乐旅游资源与道路相关性最高,局部接近度和中间度高的道路是影响其分布的重要因素。

5.2 建议

(1)首先,要正确认识道路结构对不同类型旅游资源空间布局的影响。自然景观旅游资源要注重市场知名度和影响力的提升,同时侧重衔接5 000 m及以上半径穿行性强的道路;人文景观旅游资源和休闲娱乐旅游资源要关注局部可达程度较高的道路结构,在未来空间布局规划中要考虑是否有必要依托全局通行性及穿行流量较高的道路选址。

(2)其次,合理把握旅游资源空间布局的叠加效应。尽管旅游资源类型各异,但在空间或资源属性上存在难以避免的交集,如人文景观旅游资源和休闲娱乐旅游资源存在资源特征上的共性和空间布局上的叠加。因此,在现行旅游资源空间布局条件下,鼓励创新发展旅游资源“交互式”开发模式。在文旅融合政策的引导下,挖掘旅游资源文化根脉,赋予各类型旅游资源综合性开发功能,促使各类旅游资源合理共生,有序共长。

(3)最后,强化和协调好部分道路的功能和关系。政府及旅游管理部门要重视3 000 m及以下半径道路的维护和修缮,并不断完善局部核心间的交通连接,做好全局和局部间的路网衔接,保证其既能充分吸引人车流集聚,又能通过衔接核心干道发挥穿行功能。同时,应处理好不同道路在不同半径尺度下的作用转变关系,根据福州市相关规划结合旅游资源及相关业态的空间布局适当调整部分道路的功能地位,让其更好嵌套于城市系统。

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