基于网络分析的南昌市公园绿地可达性∗

熊慧锦 沈钦炜 魏凌伟 谢焕景 陆东芳 陈孝云

福建农林大学园林学院 福州 350002

公园绿地的数量、 大小、 空间布局等直接影响城市环境质量和居民生活水平[1]。 在评价城市公园绿地布局合理性方面, 许多专家和学者提出了可达性这一评价指标, 且有关城市公共服务设施的可达性分析越来越成为国内外地理学研究领域的热点课题之一[2-5], 城市公园绿地作为公共服务设施, 其社会公平性也在绿地规划系统中成为重要参考因素[6]。

传统的公园绿地服务半径是根据公园规模的大小确定的, 通过“画圆” 的方法确定其服务范围等, 这种方法忽略了实际的空间阻力以及人口分布不均衡带来的影响而导致服务半径偏大, 不能准确地反映绿地服务能力。 随着3S技术的发展, 针对公园绿地布局合理性的研究方法层出不穷, 例如最小邻近距离法, 它是基于距离阻力的基础计算居民点与公园的最短直线距离[7], 但其对于公园绿地空间布局优化处理较难, 评价误差较大; 还如指标统计法, 其根据研究需要, 选择特定的指标进行数学统计,指标值越高, 可达性越好[8], 但其受统计范围的影响较大; 再如缓冲区分析法, 其以公园作为原点, 服务半径为缓冲距离计算公园服务面积, 但其未考虑路网等实际因素对可达性的影响[9-10]。 本文采用的是网络分析法, 其基于城市实际道路情况, 利用GIS 构建虚拟道路网络数据集, 并以公园实际出入口为源点进行矢量化计算, 相比其他方法, 网络分析法可以考虑城市道路、 公园绿地的实际情况与路径阻力对可达性的影响, 以及通过不同的出行方式较真实地模拟公园绿地的服务范围[11]。 近年来, 基于GIS 的网络分析法在国内已广泛用于公共设施服务的可达性及公平性评价[12-15]。 本文以南昌市中心城区为例, 利用GIS 网络分析法, 通过步行、 骑行两种出行方式的可达性结果并结合人口空间分布图, 以服务面积和服务人口作为评价指标, 对研究区的公园绿地可达性进行评价, 希望能对未来南昌州市中心城区的公园绿地规划提供参考和理论依据, 为城市公园绿地布局优化进行有益的探索。

1 研究地概况及研究方法

1.1 研究地概况

南昌市地处江西省中部偏北, 赣江、 抚河下游, 位于东 经115°27′—116°11′, 北纬28°09′—29°11′, 总面积约7 402 km2, 总人口约507 万。 本文选取南昌市东湖区、 西湖区、 青云谱区作为研究区域, 这3 个城区是南昌市政治、经济、 文化、 科技以及交通运输的中心, 城镇人口约117.3 万, 总面积达9 628.19 hm2。 研究区内有八一公园、 八大山上梅湖樱花园、 象湖湿地公园、 相思林公园等众多公园绿地, 是周边住宅区居民休闲、 游憩、 娱乐的主要场所,公园绿地面积达375 hm2。

1.2 数据来源

1) 在OpenStreetMap 上下载研究区矢量数据, 并导入QGIS 进行分析后导出为shapefile 文件获得道路数据, 再利用ArcGIS10.2 的地理配准功能将南昌市行政区划图与Locaspace viewer上下载的南昌市2017 年高分辨率遥感图进行地理配准, 对道路shp 文件进行提取、 剪切等处理补充完善道路系统。

2) 查阅《2018 南昌统计年鉴》, 提取研究区城镇人口数量, 计算不同行政区的人均建筑面积, 结合研究区住宅区分布图, 利用Arc-GIS10.2 插值分析工具中的克里金插值法得出人口分布图。

3) 城市公园绿地及水体数据是根据遥感影像图结合南昌市土地利用图自绘得到, 研究中源点是进行网络分析的一个重要数据, 把公园实际出入口作为源点, 对于开放型公园选择其与道路的交叉点作为出入口, 并且每个公园出入口不仅只有1 个, 因此需要进行实地考察并结合研究区高清影像图进行绘制得到(图1)。

图1 研究区公园位置及居民点分布图

4) 为研究南昌市中心城区的公园绿地可达性, 选取研究区内具有休闲、 游憩、 娱乐功能并向公众开放的17 个面积在2 hm2以上的公园绿地作为研究对象, 研究对象的数据库属性主要包括公园名称、 所属行政区、 公园地址、 公园类型、 公园面积等。

1.3 研究方法

1.3.1 GIS 网络分析法

网络分析是一种对地理网络、 城市基础设施网络进行地理化和模型化的方法, 所运用的理论主要有图论和运筹学, 主要作用是对资源进行合理分配, 寻找最佳路径等[16], 链接、 节点、 中心、 阻力是构成网络的4 个最基本元素[17]。 城市公园绿地可达性网络分析法是通过对实际道路、 河流、 公园绿地、 居住区等矢量数据进行数字化处理, 实现真实路径的模拟,建立可视化数字模型[18]。 在该研究中, 中心为公园实际出入口, 也称源点; 链接为居民到公园的交通路线; 阻力为不同出行方式在道路上花费的时间; 节点为道路的交点。 利用Arc-GIS10.2 网络分析模块即可生成可达区域。

1.3.2 网络数据集的构建

居民去公园主要是为了休闲娱乐、 游憩、 观赏和健身等, 使用者大部分是通过步行到达公园[10], 且随着经济的发展, 共享单车越来越得到普及, 人们在茶余饭后更注重散步、 骑行等锻炼方式。 因此, 文章只分析了步行和骑行两种出行方式下公园绿地的可达性。 借鉴其他文献, 由于道路等级对步行和骑行的影响不大, 所以不对道路进行分级[19]。 步行速度考虑到不同年龄阶段有所差异, 采用平均步行速度为70 m/min; 骑行方式采用平均速度为250 m/min, 并且在每个交叉路口设置平均30 s 的信号灯等待时间。

1.3.3 公园绿地可达性分析

公园绿地服务范围, 即为一定时间内从公园出发可到达的区域面积, 并在进行分析计算时需考虑不同交通工具、 道路及时间带来的影响。 参考前人研究结果, 生成以公园入口为原点的5 min、 10 min、 15 min 的城市公园绿地可达范围图[7,20-21], 计算服务面积比和服务人口比, 并统计分析结果, 研究区总面积为剔除水域后面积。

服务人口是衡量一个城市公共服务设施水平的重要指标之一, 通常也应作为城市公园绿地服务能力的一个评判标准[22], 且每个城市不同地区的人口分布是不均匀的, 如果只采用服务面积来衡量城市公园可达性可能会产生误差,故进一步分析了公园绿地服务人口及服务人口比[23]。 本文人口分布图获取方法是: 依据住宅区和居住小区建筑尺度的人口数据点模拟人口空间分布。 利用阴影长度法, 并基于建筑阴影高度解译建筑层数, 得到建筑总面积[24-27]; 再根据统计年鉴中各区的总人口数得到人均居住面积, 从而计算每块住宅区的人口数量; 最终获得人口空间分布图, 将服务范围与研究区人口分布图进行叠加计算得到城市公园绿地的服务人口数量。

1.3.4 有关指标的计算方法

2 结果与分析

2.1 南昌城市公园绿地总体特征

查阅2018 年统计年鉴, 南昌市建成区绿化覆盖率达43.94%, 人均公园绿地面积11.8 m2。 通过GE 卫星影像解译共提取研究区公园绿地面积375.22 hm2, 占研究区总面积4.56% (表1)。

表1 研究区各行政区相关指标

2.2 不同出行方式下南昌城市公园绿地可达性

2.2.1 步行方式下公园绿地可达性情况

步行方式下的可达性能直接体现城市公园绿地的便捷性与公平性, 研究结果具有较大的参考价值。 通过GIS 多环缓冲区工具生成公园的500 m 和1 000 m 服务半径, 并与网络分析法的结果作对比, 结果表明: 研究区公园绿地的服务面积主要集中在公园周围500 m 的范围内,其服务面积不大、 服务人口也不多, 可达性较差; 南昌城市公园绿地可达性较好(5 min 内)的服务面积为291.18 hm2, 服务人口仅为4.39万; 仅有34%的居民能在15 min 内步行到达公园, 且服务区域集中在南昌市旧城中心区。 由此可见, 步行方式下公园绿地可达性情况整体较差(表2、 图2)。

表2 步行方式下南昌城市公园绿地可达性情况

图2 步行方式下公园绿地整体可达性分布范围

2.2.2 骑行方式下公园绿地可达性情况

骑行是当下最受人们喜爱的运动方式之一,对骑行方式下城市公园绿地可达性情况的研究分析可为今后公园绿地可达性及非机动车道完善等提供参考依据。 研究表明: 骑行方式下南昌城市公园绿地服务范围明显增大, 但也大部分集中在公园1 000 m 的范围; 5 min 内能到达公园的居民占总人口的39.64%, 公园的服务面积为1 675.38 hm2, 0 ～10 min 的公园绿地服务面积比为48.24%, 且仍有超过1/5 的居民不能在15 min 内骑行到达公园。 总体来看, 骑行方式下的公园可达性得到很大的提升, 但仍存在大部分服务盲区, 如东湖区北部、 西湖区中西部及青云谱区东部的公园服务面积极少(表3、图3)。

表3 骑行方式下城市公园绿地可达性情况

图3 骑行方式下公园绿地整体可达性分布范围

2.3 南昌市不同行政区城市公园绿地可达性

2.3.1 步行方式下不同行政区可达性比较

结果表明, 步行方式下3 个行政区公园绿地可达性情况均不理想, 15 min 内公园服务面积比均不足30%。 相比之下, 在任何时间段,东湖区的服务面积比均最高, 而西湖区的服务人口比均最高; 3 个行政区中, 公园绿地可达性情况最差的是青云谱区, 15 min 内不能步行到达公园的居民超过80%。 总体来说, 3 个不同行政区居民能在短时间内步行到达公园的数量太少, 公园绿地服务面积及服务人口严重不足(图4、 图5)。

图4 步行方式下不同行政区各时段服务面积比

图5 步行方式下不同行政区各时段服务人口比

2.3.2 骑行方式下不同行政区可达性比较

结果表明, 骑行方式下各区公园绿地无论是服务面积还是服务人口均比步行方式下大很多, 15 min 内各区服务面积比仍不足70%, 但十分接近。 相比之下, 西湖区的服务人口比是最高的, 15 min内能到达公园的居民达93.43%,而东湖区不足70% (图6、 图7)。

图6 骑行方式下不同行政区各时段服务面积比

图7 骑行方式下不同行政区各时段公园服务人口比

3 讨论

文章对南昌市中心城区现有公园绿地可达性作了较准确且系统的研究, 可为后续南昌绿地规划提供重要的理论基础, 同时也为其他城市公园绿地布局提供参考依据。 但是, 研究结果也表明, 南昌城市公园绿地数量及面积明显不足, 布局不合理。 原因及建议如下:

1) 研究区公园绿地较为集中, 主要分布在3 个城区人口密集、 经济发达地带, 且3 区公园布局大体一致, 分布不均匀, 数量不多。 在靠近郊区、 新开发区、 高新区等地带公园分布明显不足, 现有绿地显然无法满足居民需求。 随着经济的发展以及开发区、 高新区居民数量的增加, 人们对公园的需求日益增长, 公园绿地不足的问题将愈加突出。 应尽快完善道路系统,对步行、 骑行出行增建道路系统, 严格交通管理体系, 保证人们出行的安全与便捷, 并增加中小型公园, 使人们更加方便快速地到达公园。考虑到中心区土地面积少、 不宜增设大型综合公园的情况, 建议在人口密度低、 用地充足的郊区新建大型综合公园, 以保证人们在小长假或周末等有户外运动娱乐的场所, 并合理增设公园出入口, 提高其可达性与便捷性。

2) 3 个行政区中人均绿地面积均不足, 其中青云谱区的公园服务能力最差, 西湖区和东湖区存在大片服务盲区。 青云谱区的公园面积虽最大, 但城镇人口却最少, 且公园服务能力最差, 这说明青云谱区道路网络非常不完善,断头路、 道路交叉口多, 路网密度低, 公园绿地出入口布局不合理, 因此青云谱区应成为重点改善区。 西湖区西南部和东湖区北部存在大片服务盲区, 其主要原因是公园绿地不足、 路网密度不高, 建议合理增建公园绿地, 完善道路系统。 再者, 公园绿地服务范围内的人口密度较高, 整体服务人口比大于服务面积比, 西湖区最为明显, 导致人均绿地面积不足, 所以要加强社区公园、 街旁绿地的建设。 另外, 利用绿道将公园绿地串联可以提高其可达性, 在小型荒废地块或大型商超等出入口增建一些口袋公园也是可行的。 通过以上途径可以达到公园绿地服务的公平性。

3) 在一些发展新区, 有部分人群居住但却没有公园绿地, 这说明绿色基础服务设施的落后也是导致老城区和新城区发展脱节的原因之一, 因此加强新建住宅区公园绿地的建设以及完善新城区的道路系统, 合理规划土地利用是迫在眉睫的问题。

4) 该研究未对其他出行方式如机动车、 公交车、 地铁等进行调查研究, 这对研究结果有一定的影响。 另外, 选取的研究对象不包括小区内、 学校内面积较小的绿地广场, 结果可能也会存在一定误差。