基于GIS 平台下的上海市城市公园可达性分析

黄一波，汪结明，李瑞雪

（湖南科技大学 建筑与艺术设计学院，湖南 湘潭 411201）

城市公园具有满足居民游憩、兼备生态、娱乐、应急避雨、文化传承、科普教育等诸多功能，它是城市生态系统、绿色开放空间的重要组成部分，也是城市健康可持续发展、城市现代文明重要的参考指标［1-3］。然而一些城市公园布局不合理，导致可达性不高，严重制约了居民的游憩、娱乐、参加科普教育等活动的开展。道路交通网下每一个节点共同作用下的不同大小称为可达性［4］。城市公园可达性为空间两点克服阻力的难易程度或两点间相互力的大小［5］。城市公园可达性研究较早，研究方法有2SFCA法、网络分析法、费用加权距离法等。Dony［6］运用2SFCA 法对梅克伦堡县城市公园进行可达性分析，建立了一个包含公园吸引力因素的模型。国内相关研究起步较晚，周锐等［7］运用网络分析法进行上海市公共基础设施可达性分析，得出中心区公共设施优的结论；马琳等［8］基于城市道路网和街道人口数据运用网络分析法对南京主城区进行可达性分析，得出影响可达性因素在于道路交通网完善程度、公园自身质量、街道人口数量的结论；蒋理等［9］基于大数据基础上运用网络分析法对广西玉林城市公园进行可达性分析，得出广西玉林人居绿地面积严重不足的结论。以往研究多运用网络分析法进行城市公园可达性分析，然而网络分析法仅依据道路交通网络大数据进行研究，未考虑周边人口分布状况。基于此，本研究利用缓冲区分析法对大数据挖掘的上海市166 个星级公园进行可达性分析，试图建立一种适宜于可达性分析的模式，以期为其他城市公园的合理布局提供理论与实践依据。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 区域研究状况

如图1所示：上海市面积6 340.5 km2、居住区面积约2 221.6 km2、绿地面积约1 363.3 km2、公园面积约27.7 km2。其中通过大数据挖掘出来的16个市中166个星级公园面积约26.9 km2，分别占上海市面积0.42%、居住区面积1.21%、绿地面积1.97%、公园面积97.02%。

图1 研究区域示意图Fig.1 Schematic diagram of study area

1.2 研究方法

1.2.1 评价指标

根据《公园设计规范》（CJJ 48—92）［10］、《城市绿地分类标准》（CJJ/T 85—2002）［11］和《城市园林绿化标准》［12］、《城市绿地规划标准》GB/T51346—2019［13］以及城市规划设计的相关原理，大于5 000 m2公园是城市居民活动休憩重要场所，步行和自行车骑行是居民首选前往交通方式，因此从步行和自行车两种交通方式进行研究。结合上海实际情况设定步行速度60 m/min，步行时间0～30 min，设定自行车速度为200 m/min，行车时间0～15 min 作为研究上海是公园可达性指标。本文提出公园步行可达面积比和服务人口比，公园自行车可达面积比和服务人口比、人口承载力五项指标，结合公式（1）（2）（3）（4）（5）对上海市星级公园可达性分析。

1.2.2 缓冲区分析法

缓冲区分析法（Buffer Analysis）是把城市抽象成面，将公园看作其中存在的坐标点，把道路当成链接点与点之间连线［14］。该方法以公园具体地理坐标为基础，根据某种交通方式（步行、自行车、公交车或自驾车），计算城市公园服务范围大小。计算过程基于矢量数据，克服费用加权距离法由栅格数据产生粒度效应［15］。本文分别以步行10 min、20 min、30 min 和自行车5 min、10 min、15 min 对公园进行缓冲区分析计算，计算缓冲区占上海市土地现状功能性质图（居住区）面积（如图2、图3）。

图2 公园步行可达性分布图Fig.2 Walking accessibility distribution of parks

图3 公园自行车可达性分布Fig.3 bicycle accessibility distribution of parks

1.2.3 数据采集

本研究城市道路、公园点、绿地小区点数据为1∶4 000 上海市shp 格式矢量地图结合Arcgis10.1 软件进行绘制各要素。其中上海市城市建设土地现状利用图来源中国科学院资源环境科学数据中2015 年中国土地利用现状遥感监测数据再通过GIS10.1 栅格网转换；人口数据来源2018 上海统计年鉴各区、街道人口密度以及人口数量，再结合百度地图爬取的142 999条shp格式百度居住区POI数据综合推算出；公园人口承载量数据来源于《公园设计规范GB 51192—2016》古典园林0.8～2 m2/人、主题公园0.5～1 m2/人。

2 结果与分析

2.1 公园整体可达性

2.1.1 可达性面积分析

如表1所示，步行30min可达总面积约为697.23km2，自行车骑行15 min可达总面积约为1 175.78 km2，分别占上海市居住区面积的31.38%和52.93%。这表明城市星级公园的整体可达性并不理想，近68%居住区无法在30 min内到达城市星级公园，近47%的居住区无法在15 min内骑行到达城市星级公园。因此，城市星级公园的总面积、分布合理程度都有很大上升空间。

2.1.2 不同出行方式可达性比较分析

如表1所示，以最短出行时间为标准进行分析，步行10 min 可达面积与自行车骑行5 min 可达面积约为146.94 km2和349.22 km2，占居住区面积的6.61%和15.72%。这表明上海城市星级公园为城市居民提供便捷服务数量很少。较多区需要步行20 min 或自行车骑行10 min 才可到达星级公园，公园的便捷服务能力仍需加强［16-17］。

从自行车骑行与步行可达面积的对比看，自行车骑行5 min、10 min、15 min可达公园面积（约349.22 km2、780.14 km2、1 175.78 km2）远高于步行10 min、20 min、30 min 可达公园面积 （约146.94 km2、429.79 km2、697.23 km2）。自行车5 min 与步行20 min 可达公园面积大致相似，这表明在短时间的行程中采用自行车前往公园更方便。而自行车近10 min 可达性面积远高于步行30 min 可达面积（如图4、图5）。这表明自行车出行是提升上海市城市公园可达性较为便捷的途径，因此在对城市公园进行优化布局调整时应多考虑自行车行的交通方式。

表1 公园可达性面积指标Table 1 Park accessibility area index

图4 公园自行车可达性面积对比图Fig.4 Contrast map of park bike accessibility area

图5 公园步行可达性面积对比图Fig.5 Area comparison map of walk-able accessibility of the park

2.2 公园可达性区间均衡分析

由于各区之间面积、人口等综合因素差异较大，仅从公园可达性整体分析尚不够全面。因此，对不同区内星级公园可达性进行比较不可或缺，通过公式（1）、（3）结合表1 公园可达面积，求出各区城市公园可达面积比。如表2 所示，黄浦区、静安区、普陀区、长宁区、虹口区的步行与自行车骑行可达面积综合占比较高，奉贤区、崇明区较低。步行30 min和自行车骑行15 min 可达面积占比均达100%的有黄浦区、静安区、普陀区、长宁区、虹口区，而奉贤区为1.88%与4.22%、崇明区仅为0.16%与0.86%。这表明黄浦区、静安区、普陀区、长宁区、虹口区五个区居民步行30 min 或自行车骑行15 min 可以全部到公园，而奉贤区和崇明区的居民可到达者不足百分之五。这主要是由于黄浦区、静安区、普陀区、长宁区、虹口区位于上海市中心且发展历史久、占地面积小，公园数量多所致，而奉贤区、崇明区区成立晚、占地面积大，公园数量少，因此其可达性均较差。

表2 公园可达性面积比指标Table 2 Park accessibility area ratio index

2.3 各区公园内服务人口分析

根据上海市2018 统计年鉴第二篇人口调查报告显示，2017 年末上海常住人口为2418.33 万人，中心城区人口近690 万占28.53%但区域面积仅占总面积的4.56%。这表明上海市人口分布不平均，用公园可达面积比不能全面科学反映星级公园的服务状况。将人口数据与公园可达面积进行叠加分析，利用公式（2）、（4）、（5）计算大数据下挖掘的星级公园服务人口，综合分析星级公园服务状况和人口承载力。如表3 所示，步行30 min 可以服务832.92 万人，占居住人口的34.44%，自行车骑行15 min可以服务1 024.15万人，占42.35%，这表明星级公园整体服务人口不高。从各区服务人口看，差异较大（如图6），步行和自行车骑行服务人口占比均达到100%的有黄浦区、静安区、普陀区、长宁区、虹口区，而奉贤区、崇明区、金山区、松江区、杨浦区占比均低于10%。

表3 公园服务人口比指标Table 3 Park service population ratio indicator

如表4 所示，城市星级公园整体较好承载人口2 435.19 万人，占比100.70%，但各区星级公园人口承载力差异大（图7）。宝山区星级公园人口承载力最好，可承载590.21 万人，占比为290.63%，这表明居民可享受到公园便捷服务，而崇明区最差，承载仅4.39 万人，占比6.32%，这表明有93%的居民无法享受到公园便捷服务。

表4 各区公园口承载力比Table 4 Bearing capacity ratio of each district's park

图6 公园服务人口对比图Fig.6 Comparison map of park service population

图7 各区公园人口承载力对比图Fig.7 Comparison of population carrying capacity of parks in different districts

3 结论与讨论

3.1 结论

本文运用ArcGIS10.1 软件结合大数据挖掘出的166 个星级公园，运用缓冲区分析法探究了公园的可达性和服务状况,得出结论如下：

（1）城市星级公园总体步行可达性面积约697.23 km2，占比为31.38%、自行车骑行约1 175.78 km2、占比为52.93%。这表明公园在布局规划、数量、面积大小均未达到理想状态，公园服务便捷功能仍有较大提升空间。

（2）城市区间均衡性分析发现，黄浦区可达性面积比和服务人口比最高，宝山区人口承载力比最高，崇明区均最低。因此城市规划建设需要协调好区域间均衡性发展。

3.2 讨论

以往学者研究可达性多为一个区内公园或者单个公园内分析，未借助科学的软件工具，研究往往带有主观性［18-20］。本研究基于GIS 大数据平台中挖掘出的星级公园，通过星级公园总体可达面积比、服务人口比得出整体可达性不高的结论。但研究仅仅分析了大数据下挖掘出的星级公园，忽略了街头小型休憩绿化地，也未考虑到公园入口、交通线路和不可避免的障碍的影响［21］。

通过星级公园各区的服务人口比、可达面积比、人口承载力比三个指标得出区域间差异大结论，这与学者在研究北京石景山、昌平中心区，杭州主城区等公园可达性区域差异大的结论总体相似［22-24］。但不同区域间也存在不同程度上的差异,如上海市黄浦区可达面积约是崇明区的10 倍,北京区域差异由西北往南呈“N”字形递减。原因可能是北京是我国政治中心且是五朝古都，中心城区有很多历史悠久的建筑，政府为保护古建筑文化传承没有进行拆迁致使建设用地紧张进而影响新公园建设；而上海是我国经济中心，其中心城区发展历史悠久、占地面积小、人口密度大、基础设施完善公园数量多因此可达性高，而郊区发展历史短、占地面积大、人口密度小、公园数量少因此可达性低。

人口承载力比指区域内有限的资源可承载的理论人口与区域现实总人口的比。其多运用于地理、人文学科领域［25-26］。该理论运用于城市公园可达性分析目前比较鲜见，研究结合公园服务人口、面积两个要素综合反映公园服务情况，以期为城市公园合理布局提供合理理论和实践依据。因此就如何进一步精确城市公园服务人口和服务面积以及人口承载力的研究，总结出公园布局的改进方法等问题仍需要进一步探讨。