突发公共卫生事件中南京公园管理策略研究——基于OD矩阵模型

乐 志

王 晶

一般研究认为，公园、景区绿地可以提供自然要素、健身场所、认知恢复，降低噪声及部分杀菌灭菌功能，是市民公共健康的重要媒介[1-6]。因此，近年来在城市总体规划中，愈发重视绿地相关权益的公平性及其可达性。然而在特殊情况下，公园绿地可达性较佳也有不利之处。2020年初，新型冠状病毒快速暴发[7-9]，成为重要公共卫生事件[10]。在春运这一大规模人口流动背景下[11]，各省市为控制疾病传播，快速进入一级响应状态。南京作为江苏省省会，也在1月24日出台实施了一系列措施，其中包括关闭玄武湖公园、钟山景区、夫子庙展馆及部分博物馆、美术馆、文化馆等[12]。随后逐渐发展为对小区的准封闭化管理阶段[13]，全国多个大城市均采取过类似措施。传染病的流行过程，即病原体从传染源，经过一定的传播途径，造成易感者新感染的连续过程[14]。关闭公园可减少大型公共活动，继而阻断以公园为空间媒介的人际疾病传播。这一举措通过将主要公园绿地可达性归零，降低了传染区域从输入性散发、有限传播期到持续传播期和广泛传播期阶段的转变概率，进而为减缓疫情作出贡献。

即使面对近年全球范围持续多样的传染病和公共卫生事件，在一定期间内，大范围关闭城市综合公园仍然是罕见的举措。这就使得我们对于这一政策的效果或缺陷缺乏认知和经验。2009年美国H1N1流感暴发，春季暂时消退后，又在秋季卷土重来并造成大流行的历史[15]，又让我们不得不防患于未然，对公园绿地在公共卫生事件中应采取的管理措施做出预警性研究。在暂时缺乏足够流行病学资料用于验证政策合理性和效益的今天，本研究基于流行病学、公共卫生、旅游、人口迁徙、绿地可达性等多个专业角度，通过数学建模与比较，分析已执行政策的可能效果和缺陷，并试图回答3个基本问题：第一，该举措在防止疾病扩散上起到了什么作用？第二，该举措的执行时期是否合适？第三，是否存在明显的缺陷有待改进？

1 研究技术路线

可达性研究是城市绿地空间研究的重要目标和手段之一，并被直、间接地用于评价城市绿地的服务能力[16-17]。可达性分析结果为某一绿地的服务范围和人口，故也可能逆推从绿地返回居住区的人口或影响范围，进而用于传染病分析。根据已有南京新冠病毒确诊病例公告[18-19]，至1月28日，南京均为武汉接触史或旅居史的输入性传染。故本研究主要考虑输入性病例在一个传染周期内，经由公园、景点导致的2次传染问题。另外，公园关闭政策未必能够恰好在传染输入期执行，故本研究还模拟比较了社区传播和公园传播的区别。其计算模型技术路线如图1。

该模型思路有如下6步：1)推算春运开始到武汉封闭交通管制后，武汉流入南京人口及带病人数；2)按南京旅游局2019年春节旅游接待数，分配主要公园潜在带病人数；3)推算各公园入口服务人数及对应潜在带病人数；4)根据传染基本系数R0推算被传染人数；5)按小区到达公园路径人数比例，逐个分配被传染人数至各小区；6)重复上述过程，通过将目标由公园入口点改为居民点，模拟社区传播。上述模型有赖于如下3类数据：1)人口数据，包括春运期间武汉流出人口和南京各景点旅游人口；2)流行病学数据，包括新冠病毒基本传染系数和传染周期；3)可达性模型数据，包括出行意愿、方式比例和出行距离。

图1 计算模型技术路线图

2 数据来源与分析

2.1 人口数据

传染病分析模型首先需要了解输入性人口总量。流动人口是中国发展过程的特色之一，根据《中国流动人口发展报告》[20]，流动人口2017年约2.44亿，而春节更是人口流动和疾病传播的重要窗口。据2020年1月26日报道，武汉因春运和疫情原因共流出人口超过500万以上[21]，符合已有研究推算[22]。考虑武汉封城政策[23]和旅行时间(据南京病例详细通报[18-19]，确诊病例的武汉接触史起始时间为1月10—24日)等，将潜在输入性带病人口流出时间终点设定为1月24日。查询百度迁徙数据得到每日武汉至南京流出人口比例见表1[24]，再推算可得武汉流入南京人口32 500人以上。

其次，需要推算旅游人口。1月23日公示的公园关闭政策涉及的南京主要公园和景区[12]为本研究的对象。根据《南京市统计年鉴2019》和南京文化及旅游局统计数据，在过往春节黄金周期间接待游客571万人次[25-26]，上述对象接待人次见表2，合计295.1万人次，占接待旅游人口的52%。

表1 2020春运前期武汉至南京流出人口比例表

2.2 流行病学数据

据南京公报，截至研究时限前，合计武汉接触史人群29～36人，取其平均值32.5人，则预估输入性带病比例为千分之一[7-9]。最新研究表明，COVID-19传染系数R0为3.77，潜伏期中位数4.8d，对应传染期7d，与表2统计时限相同[9]。在本文研究背景下，最恶劣情况即为所有外地游客均通过公园与市民接触。故在本研究中，易感人群为全体可到达公园的居民[27]。潜在带病人数为各公园入口按比例分配的输入性带病人口，并使用基本传染系数推算一周内的潜在传染人数。

2.3 可达性计算模型

目前可达性研究存在多种范式，如矩阵法研究路网的矩阵特性[28-29]、空间句法研究空间认知[30]、距离法研究最短距离、机会法研究最大机会[31]、平衡系数法研究平衡系数[32]。本研究采用与研究目标相对一致的成本距离法[33]，研究公园到居民点各路径的带病者概率。成本距离计算和分配基于2步移动搜寻法，公式如下：

上述成本距离叠加高斯函数进行距离衰减，即对所有dij≤d0的需求，进一步按下式折减[34]：

式中，g(dij)表示在搜寻半径d0范围内的距离衰减函数，即高斯函数，各变量含义与公式1相同。此外，本文采用如下的小区总限定折算系数方法改进。

表2 2019年春节南京重要景点、公园一周接待人次表

式中，P为每条路径上校正前出行人数；FP为校正后的路径出行人数。即按比例分配小区总出行人数的方法使合计值不超过小区人口。本模型没有考虑引力和成本加权[35-36]是因为成本加权值缺少统一标准，而不考虑引力加权是因为公园吸引力已定，即为2019年春节实际接待人次。

本研究范围为《南京市城市总体规划(2011—2020)》所确定的中心城区[37]，规划总面积约为846km2。所有居民点人口空间分布基于第六次人口普查的街道级数据和QuickBird卫星影像配准后的建筑矢量[38]，最终得到1 494个以小区为单元的居民点及对应推算人口。路网为Bigmap矢量路网人工单线化。同时参考同城市、同研究范围的相关研究中道路分级方法和十字路口待机时间，形成OD矩阵计算基础路网数据[39]。所有公园入口以现场踏勘实际开放的为准。

在出行方式上，考虑了步行、自行车和公交和汽车3种方式。其中公交出行基于已有研究中公交站点分级评价的方法；结合ArcGIS服务区工具，对汽车出行进行分级折减得到表3。不同出行方式的阈值上，除邓毛颖相关成果[40]外，还参考节假日公园研究[41-42]，综合设定步行、自行车阈值为15min，汽车和公交30min。在出行比例上，基于多篇接近规模城市文献的研究[40-41]，最终公交和汽车合计占比50%、步行40%、自行车10%。

图2 公园入口染病分析(单位：人)

图3 步行传染范围及传染数图(单位：人)

图4 骑行传染范围及传染数图(单位：人)

图5 车行传染范围及传染数图(单位：人)

3 分析结果

3.1 公园入口潜在带病和传染人数分析

首先分析各公园出入口潜在带病人数，结果见图2。公园入口潜在病人数受公园或景区总接待人数、公园入口相对可达程度和周边公园可达性竞争共同影响，带病人数最多的为夫子庙景区，主要为其核心的夫子庙、秦淮河游船、市场、白鹭洲公园等，其次为玄武湖沿中央路一侧入口。根据潜在带病人口推算，2次感染人数最大可达63.32人次，与实际情况相比(1月28日，2例；2月11日，39例)，公园封闭措施可能使感染人数降低62%～3 150%，效果显著。

3.2 步行方式传染扩散分析

一旦出现公园2次传染，则会按不同出行组合扩散，结果见表4。可见不同出行方式间存在明显的空间分布差异，故逐一对各单一出行方式及其组合的传染区空间特征展开分析。分析中按可能传染人数分区逐级折半为5档。第三档以上为高危区，第一档为低危区。

步行结果见图3，高危区为靠近夫子庙或玄武湖公园入口的少数小区。总体呈现如下特征：1)高危区靠近公园入口，最大半径不超过入口附近800m；2)各传染区独立；3)高危区相对传染区面积较小。总体上看，南京各小区步行到达本次研究的重要公园、景点较为不便，可达人数占比低。限制公园出入政策对步行到达公园的人群获益较少。

3.3 骑行方式传染扩散分析

骑行方式的染病扩散区间明显较步行扩大，见图4。表现为传染区连成一片，其高危区合计传染区面积均为步行的1倍以上。高危区出现在公园入口附近1.5～3km半径内的人口密集小区。1)出现远离公园入口趋势；2)传染区连成一片；3)高危区相对面积比上升。上述3点均为后期传染病防控带来更多困难。但步行和骑行的共同特征是高危区的面积不到总传染区的0.1%，属于一定空间范围内风险可控。总体来看，关闭重大公园景点对上述2种出行方式到达公园人群获益较小。

3.4 汽车、公交方式传染扩散分析

公交的传染范围远大于骑行或步行(图5)。其高危区和合计传染区面积均为前述2种出行的10倍以上。高危区所在全是人口密集区，分散于旧城中心新街口半径11km以内；合计传染区遍及研究范围内各个区；高危区达到总面积的2%以上。上述特征说明，一旦发生公园传播且公交出行为主要到达方式，则会导致面积极大且不可控的传播。汽车、公交是节假日出行中的主要交通方式之一。也是外地游客最有可能采用的出行方式。故公交到达人群是从公园封闭政策中受益最大的群体。

图6 综合出行染范围及传染数图(单位：人)

图7 100%社区传播综合出行染范围及传染数图(单位：人)

3.5 多交通扩散分析

在混合出行中，基于多篇接近规模城市文献的研究[40]，最终公交和汽车合计占比50%、步行40%、自行车10%，结果见图6。在混合交通模式下，高危区36.2km2，合计传染区1 075.3km2。约为研究范围面积的93%，大于任何一种单一出行方式。其高危区分布类似自行车出行，即公园入口附近1～3km的人口密集区；其总传染区范围形态与公交类似。

表3 公交POI路线折减系数表

表4 各交通方式传染人数面积表

为进一步了解染病人数与空间关系，对可能影响染病人数的空间参数，即居民点人口、可达公园带病总人数、最近公园入口距离、可达公园总面积、周边1km内单位路网密度进行皮尔森相关性分析，结果见表5。

可见，随着出行方式造成可达距离的增加，染病人数与最近公园入口距离及周边1km路网密度相关性变弱，而与居民点人口总数关系增强。上述关系说明，在综合出行条件下，公园封闭政策的受益人群从重要公园景点入口周边居民向所有公交可达范围市民转变。

表5 不同出行染病人数与空间、人口相关性分析表(Person相关，仅列出显著性0.05级结果)

3.6 不同传染期政策比较

如前述，南京执行公园封闭政策的时机恰处于传染输入阶段。如果未能在这一关键时期执行公园封闭政策，则关闭公园政策是否有效呢？本研究将不同比例的带病者纳入社区模拟社区传播。比较3种情况，第一种完全由公园传播，第二种50%公园传播、50%社区传播，第三种100%社区传播的最终传染人数和空间分布见图7，几何特性分析见表6。总传染区随社区传播比例提高，最多有7%差异。但高危区的范围则分别减少了19%和31%；周长对应减少了15%和21%。上述数据说明，越接近社区传播阶段，传染区的总空间范围越大，但高危区的面积越小越集中。

表6 各阶段传染区几何特性

上述分析结果说明：1)经公园传播与各程度的社区传播在总传染面积上较为接近，关闭公园景点，其效果相当于在一定时期内，阻止社区传播，在防止疾病传染上有重大作用；2)公园传播的高危区面积、周长增加，可能更加危险；3)封闭政策必须尽早执行。一旦进入2次传染和社区感染阶段，即使关闭公园，也会出现大范围传染，这时政策的效用就大大降低了。

4 结论与讨论

本研究通过基于网络分析法的可达性研究，比较分析了以南京为例，在公共卫生安全事件中关闭重要公园、景点政策的效果及不同执行期的差异，其主要结论如下。

1)关闭重要公园景点可能使得被2次传染病人数下降62%～3 125%，考虑到常住老人更多通过步行到达公园入口，这一举措可能还间接减少了重症病例数。2)公园关闭措施可能使得南京93%研究范围面积减少了被传染风险，并对公园、景点入口1～3km附近的居民点有更明显影响。3)骑行相较步行，总传染面积和人数均增加1倍以上。车行相较步行，总面积增加614%，高危区增加317倍。当前政策对基于公交出行为主的城市具有最佳效果。4)基于步行的疾病传播主要与居民点和公园入口的最近距离有关，基于车行的传播主要与居民点人口有关。具体政策执行需针对城市出行比例，采取不同的补救措施和重点监控区域。5)公园封闭政策开始时间若晚于2次传播或社区传播阶段，则其总传染面积不会显著减少。故公园封闭政策必须在传染病早期执行。

目前仍然缺少足够的、基于循证逻辑、可用于论证公园政策和公园疫情的案例，对于公园疫情背景下的管理政策还应该保持开放、讨论的态度。但根据疫情相关研究，短期公园封闭政策及其根据疫情变化的退出机制有其必要性、合理性。首先，公众认知和行为调查指出，在疫情暴发一周后，仍有合计接近10%的公众聚众健身[43]，而本研究已经证明这可能会造成疾病2次传播。其次，在执行了快速有效的疫情管控措施后，新冠病毒在中国的传播被快速抑制，而疫情后期公园逐步开放的步骤也与疫情发展吻合。以南京为例，2020年2月13日后即不再连续出现新增，直至2月18日后即不再出现新增病例[44]。而南京先增加地铁、公交班次，再逐步开放公园，直至全面开放的时间序列也与上述时期吻合[45]。目前没有发现任何通过公园传播新冠的流行病学实例，从侧面反映了上述措施的有效与合理性。最后，针对新冠疫情的《城市公园绿地应对新冠肺炎疫情运行管理指南》在2月21日开始执行[46]，而全国大部分城市都在此前执行了类似南京的公园封闭政策，为更合理有效制度的推出执行争取了宝贵的时间。

当然，当前政策还存在一定的局限。一方面按当前政策，带病者虽然会因为主要公园禁入而缺少大规模传播机会，但却仍有可能逗留各类社区公园、非重要公园，并通过社区传播扩大传染。另一方面，一旦发生传染，公交出行最终会导致传染高危区趋向人口密集点，这一结论可推演至和公园类似的所有公共场所。故不能将公园、大型公共场所的管控和公交管控割裂。当控制公交出行不可行或需要政策预留期时，更应提前阻断所有公交可达的主要公园景点开放。这也可能是南京在实际操作中，几乎关闭了大部分公园，并后续执行公交、社区封闭政策的原因。

在突发公共卫生事件和节假日背景下，临时短期关闭公园、景点，虽然可能存在影响市民健康活动、降低局部经济效益的短处，但是也可能大幅减少被传染风险、范围和重症患者数，降低了后续疾病管控难度，从而帮助减少疾病造成的直、间接经济损失，更快恢复正常社会经济秩序。长期来看，应具有更积极的社会效益影响，可以考虑作为后续类似危机应急预案的重要组成部分。本文为建模模拟分析，受数据来源、精度的限制及可能存在的错漏，分析结果必然存在一定范围的误差，需要后期与实测数据比对，但希望能为绿地与健康研究增加一种新的角度。

注：文中图片均由乐志绘制。