呼和浩特市中心城区城市公园可达性分析——基于高德地图API 数据

张 妲，佟宝全，阿 荣，马婷婷，雒凯瑞

（内蒙古师范大学 地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010022）

城市公园作为城市内部的小尺度绿地，不仅具有净化空气、调节气候和改善环境等生态效益，而且能够为居民提供休闲娱乐、释放压力和社会交往的活动场所，促进居民身心健康［1］。城市公园在提供公共服务的过程中，其空间配置会潜在影响居民社会效益享用的平等性与有效性，具有显著的空间属性［2］。现阶段我国对一些城市公园空间分布合理性及其现实的服务研究还存在不足，评价指标大多局限于简单的人均公园面积、公园面积百分比等，虽然能在整体上反映公园数量的多寡问题，但忽略了公园布局特征造成的供给能力上的差异。

可达性是指从研究区域内任意一点到达目的地的相对难易程度［3］，能够从空间上反映公共服务设施布局的合理性，有效弥补了传统指标的不足，随着内涵的不断丰富，可达性逐渐成为城市公园空间配置研究领域的热点。常用的可达性度量方法主要有统计指标法［4］、缓冲区分析法［5］、网络分析法［5-6］、最小邻近距离法［7］、引力模型法［8］等。近年来，两步移动搜索法（two-step floating catchment area method，2SFCA）由于综合考虑供给和需求两方面特征，被广泛应用于公共服务设施的可达性计算，针对原始形式中二分法的缺点，各种扩展形式层出不穷，其中最常用的是基于引入距离衰减函数的扩展，包括增强型2SFCA［9］、重力型2SFCA［10］、核密度型2SFCA［11］、高斯型2SFCA［12-13］。由于数据获取的限制，对于居民需求大多数研究根据人口普查数据，主要聚焦于行政区尺度与街道尺度，但有学者指出小尺度的研究更容易找到不平等的原因［14］。通过使用不同的测度方法，相关学者对不同规模等级公园的可达性展开研究［15-17］。一些学者认为出行方式对城市公园的可达性有显著影响，不同的交通出行方式将会产生不同的可达性结果［8，18］。

随着空间传感器和移动定位技术的快速发展和广泛应用，谷歌地图、高德地图等主流地图服务为用户提供各种设施的位置和路线规划服务，可以有效解决以往研究中在计算可达时间和距离时，因路网数据采集详细程度不够而导致的可达性分析结果误差偏大的问题［19］，本文利用高德地图应用规划接口（application programming interface，API），获取步行和骑行两种出行方式下小区到公园的时间成本数据，应用该时间数据计算各小区的数量可达性，然后在此基础上考虑公园与小区之间的供需情况，通过高斯两步移动搜索法进一步对各小区的供需可达性进行分析。该研究可为评价城市公共设施的空间可达性提供新视角，也可为城市规划部门提供参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

呼和浩特市（110°46'～112°10'E，40°51'～41°8'N）是内蒙古自治区首府城市，政治、经济、文化中心，国务院批复确定的中国北方沿边地区重要中心城市。全市下辖4 区、4 县、1 旗。中心城区通常是城市各项社会经济活动的主要发生地，承载着大量的城市人口，也是道路交通条件最为复杂和拥堵的区域［19］。本文以呼和浩特市北二环路以南，正在修建的三环路以北，西二环路以东，科尔沁快速路以西为研究区域。呼和浩特市政府重视城市绿色空间的建设，从2006 年至2020 年，建成区公园面积从17.56 km2增加至31.45 km2，绿化覆盖率从30.1% 增加到40.3%，2015 年呼和浩特市被评为“国家园林城市”，2020 年城镇化率高达70.5%，远超国家平均水平63.9%。快速的城市化进程导致的城市公共设施配置公平性、交通拥堵问题以及快节奏生活方式，使居民对城市公园及其提供的服务质量有了更高要求。

1.2 数据来源及处理

1.2.1 城市公园数据 选择综合公园中面积大、服务设施相对完善且免费向公众开放的全市性和区域性公园，通过高德地图API 平台，获取公园AOI（area of interest）面数据，借助BigeMap 影像，筛选出研究区范围内符合条件的公园共45 个（图1）。公园入口通常被视为进入公园的标志［20］，通过地图影像数据以及实地调研，共统计公园入口130 个，作为研究目的地。

图1 研究区公园与小区分布Fig.1 Distribution of parks and communities in the study area

1.2.2 居住小区人口数据 城市公园布局合理性在依靠自身等级、面积、区位等属性的同时，还需要考虑人口的需求。为使研究结果更加可靠，基于高德地图API 平台，批量获取呼和浩特市1 936 个小区的AOI 数据、建筑底部面积和对应楼层数，通过人均居住面积估算其人口数量。公式为

式中：P为居住小区人口数量；S为该建筑底部面积；N为该建筑楼层数；R为人均居住面积。根据《城市居住区规划设计标准》（GB50180-2018）中居住街坊用地与建筑控制指标，呼和浩特市居住建筑平均层数分为5 类，结合2020 年呼和浩特市房地产数据、统计年鉴及上述标准，研究区5 类住宅人均居住面积分别为：低层（1-3 层），人均居住面积为46.77m2；多层Ⅰ类（4-6 层），人均居住面积为41m2；多层Ⅱ类，人均居住面积为34.7m2；高层Ⅰ类，人均居住面积为27m2；高层Ⅱ类，人均居住面积为23m2。经过对呼和浩特市中心城区10 个小区的实地调研，计算结果与小区实际人口数的误差处于合理范围内。

1.2.3 通行时间数据 出行时间成本作为计算可达性的关键要素，提高其精度对计算可达性至关重要。使用高德地图API 获取居住小区与公园之间的出行时间成本数据，该方法是基于互联网大数据平台的真实路径的时间预测的结果，解决了出发地与目的地之间“第一/最后一公里”问题。在调用地图导航服务时，系统推荐三条路径，其中路径1 耗时最短，所以选择时间最短的策略。选取2021 年1 月某周日上午9：00-11：00，利用Python 调用高德地图路径规划API，批量获取步行和骑行方式下的出行时间数据。

1.3 高斯型两步移动搜索法

通过对不同函数衰减曲线进行对比，其中高斯函数在模拟距离衰减效应上优于其他函数，可达性的衰减速率随距离的增加先加快后减慢［21］，更符合实际可达性情况。通过高斯两步移动搜索法分别计算出两种方式下各小区的供需可达性，依据该方法的计算原理，公园供需可达性值实际上为加权后的人均公园面积［12］。计算的可达性值越高代表该居住小区享有的公园服务水平越高，以下为具体计算过程。

第一步：计算供需比Rj。对于每个公园j，搜索以j为中心，d0为阈值范围内的居民小区k，对这些小区的人口数量利用高斯函数进行衰减计算后求和，最后用公园j的面积除以居住小区人口之和得到公园j的供需比Rj。

式中：Sj为公园j的服务能力，以公园的面积为代表；Pk是公园j在搜索阈值内（dkj≤d0）的居住小区k的人口数量；dkj表示居民点k到公园j所需的出行时间，d0为设置的出行时间阈值；G（dkj，d0）为考虑到空间摩擦问题的高斯函数，计算方法为

第二步：计算供需可达性Ai。对于每一个居住小区i，搜索所有以i为中心，d0为阈值范围内的公园j，将落在该作用域内的公园j的供需比Rj利用高斯函数赋予权重，然后将加权后的比率进行加和，得到居住小区i的空间可达性Ai。

式中：Rj为阈值范围内公园j的供需比；dij为小区i与公园j之间的出行时间；Ai表示小区i的城市公园可达性指数。计算得到的Ai值越大表明该小区的可达性越好。

居民的出行时间成本过高或过低，都会对可达性计算结果产生影响，甚至导致部分居民无法享受到公园服务。因此在出行时间阈值的设定上，主要参考了相关文献［22］以及呼和浩特市实际情况［23］，将居民可接受的步行和骑行的时间阈值设定为10 min、15 min、20 min。

2 结果分析

2.1 公园供给与人口需求现状

呼和浩特市中心城区大中型公园共计10.91 km2，占研究区总面积的4.68%。由图1 可知，核心城区公园分布较少，包括青城公园、满都海公园、仕奇公园等。研究区外围地区的北部和东部形成了带状公园分布格局，北部为新钢公园、北郊公园、苏雅拉公园、阿尔泰游乐园、成吉思汗公园组成的大型带状公园，东部沿东河由草原丝绸之路文化主题公园、敕勒川公园等构成的沿河公园景观带。西部基本无公园分布，西南方向有南湖湿地公园这一大型斑块。。

通过计算各居住小区的人口数量，得到呼和浩特市中心城区人口空间分布图（图2）。由图2 可知，研究区居住小区人口密度呈现“核心-外围”递减特征，人口规模呈现“集中-分散”格局。核心区域各居住小区以中低层老旧小区为主，人口虽少但小区数量多，密度很高；外围区域居住区人口数量交错分布，虽然密度较核心区比较有所降低，但随着高层小区的不断开发，人口数量有所增加。

图2 呼和浩特市中心城区人口分布Fig.2 Population distribution in the central district of Hohhot

2.2 基于出行时间的数量可达性分析

城市公园的数量可达性反映的是居民在付出相同时间成本能够获得的对公园的选择机会，即每个小区在不同时间阈值内，通过步行、骑行两种方式能到达的公园数量。利用高德API 爬取的小区与公园之间的通行时间数据，统计步行、骑行两种方式在不同时间阈值范围内到达的公园数目。

2.2.1 步行数量可达性 能够在步行10 min 内到达附近公园的小区有420 个，占21.7%；在步行15 min 内到达的有869 个，占44.9%；在步行20 min内到达的有1 313 个，占67.8%（图3）。步行方式下，居民对公园的选择机会为0～7 个，利用ArcGIS 平台的自然间断点法进行分级，将计算结果分为可达性为0（阈值内不可达）、低、中、高四个等级。在20 min 阈值内无法享受公园服务的小区一直存在，集中分布在研究区西部、维多利摩尔城、塞外名苑、赛罕大厦附近，但时间阈值从10 min 增加至20 min 时，小区数量由1 516 个减少至623 个（图3）；随着时间阈值的增加，许多小区可以开始享有公园服务，小区的数量由393 增加到903 个（图4），但在阈值内仅能到达一个公园，可达性水平低，主要位于研究区中心的满都海公园、青城公园、仕奇公园、锡林公园、秋岭公园，其周围可达公园的小区数量随着时间阈值的增加以公园为中心不断扩散（图5），并存在明显过渡区；数量可达性中值由25增加到30 个，高值由2 增加到106 个，主要分布于北部的带状公园区域以及东部的沿河景观带。

图3 不同时间阈值范围内可达小区数量统计Fig.3 Statistics on the number of reachable communities within different time thresholds

图4 两种方法下不同等级可达小区数量对比Fig.4 Comparison of the number of reachable communities at different levels under the two methods

图5 不同阈值范围内各居住小区步行-骑行数量可达性空间分布Fig.5 The quantitative accessability of park green space in residential under different time threshold

2.2.2 骑行数量可达性 在呼和浩特中心城区范围内，不同阈值范围内骑行方式下能够到达的公园的小区数都维持在93% 以上，处于较高水平。骑行方式下，居民对公园的选择机会为0～19 个，具体情况为：在10 min 阈值下，存在130 个无法到达附近公园的小区，主要集中于研究区西部、新城区光华小学、呼和浩特市第一医院、内蒙古日报社附近；可达性低值在10 min 阈值下为1 123 个，主要分布在研究区中心区域，随着时间阈值的增加，虽然在15 min 时低水平小区的数量增多，但居民选择机会也有所增加，分布在中心区、西部和南部片区，20 min 阈值时，低值大幅度减少至410 个，主要分布在研究区西部和南部；可达性中值由10 min 阈值下的547 个增加到20 min 阈值下的696 个，由分布零散到以青城公园为中心向四周不规则扩散；可达性高值随着时间阈值的增加，小区数量也在不断增加，从北部带状公园、东部沿河景观带过渡到内蒙古展览馆、呼和浩特站、扎达盖河以西区域。

2.3 基于高斯两步移动搜索法的供需可达性分析

根据公式（4）计算不同时间阈值下，呼和浩特市中心城区步行、骑行两种交通方式下的城市公园供需可达性水平，为了更好的对两种出行方式可达性水平的差异性进行比较，统计最大值、最小值、均值，结果见表1。

2.3.1 步行交通方式下公园的供需可达性分析 随着时间阈值的增加，可达性均值减小（表1），这是由于时间阈值增大，公园的服务范围不断扩大，服务人口不断增多，根据公式（2）计算原理，供需比减小，可达性也随之减小；可达性出现极端高值的情况，这些极端高值集中出现在南湖湿地公园这一大型斑块附近（图6），该公园面积大，位于研究区西南边缘，周围小区分布较少，人口需求低，从而导致极端高值的出现；由图4 可知，可达性低值的小区数量与直接使用高德地图API 爬取的时间所计算的数量可达性有所增加，而中、高值的小区数量则降低，从空间分布情况（图6）看，这一趋势的变化主要是集中于北部带状公园及东部沿河景观带附近的小区，位于中心区域公园附近的部分小区的可达性值由也中、高水平向低水平转化。

图6 不同时间阈值下各居住小区步行-骑行供需可达性空间分布Fig.6 The supply and demand accessability of park green space in residential under different time threshold

表1 不同时间阈值下公园绿地步行和骑行方式可达性统计Tab.1 The accessibility of park green space in different time threshold

2.3.2 骑行方式下公园的供需可达性分析 在骑行方式下，与步行相反，随着时间阈值的增加，可达性均值增加（表1），这是由于骑行速度大于步行，在10～20 min 阈值内可到达附近公园的小区基本覆盖整个研究区，从而导致人口需求量变化不大，但可到达的公园数量有所增多，供需比增大，可达性值增加；由图4 可以看出，可达性低值的小区数量随着时间阈值的增大呈递减趋势，集中分布于研究区核心区域；而中、高值呈现递增趋势，中值集中分布于北部以及东部沿河附近的带状公园，高值存在于南湖湿地公园向东北方向的不断延伸；与直接使用时间计算的数量可达性相比，其不同与步行方式类似，可达性低值数量增多，中、高值减少，这一变化主要分布在两大带状公园区域附近，而南湖湿地公园附近小区在高斯两步移动搜索法计算下，出现可达性高值。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文基于高德地图API 平台获取的AOI 数据估算更为精细化的人口数据，以公园实际入口作为供给目的地，利用小区与公园之间的实际通行时间统计各小区在阈值范围内的可达公园数量，并在此基础上使用高斯两步移动搜索法计算呼和浩特市中心城区公园的供需可达性。

研究结果表明：（1）基于出行时间计算的各小区可达公园数量随着时间阈值的增大，居民接近公园的机会增多；Ga2SFCA 法在此基础上考虑了公园供给、人口需求及其相互之间距离衰减作用的影响，供需之间

不匹配造成公园空间布局的不均衡。（2）在步行和骑行2 种出行方式下，可达性呈现“外围高，中心低”态势，可达性盲区、低值区域集中分布在小区分布密集、人口需求大，但公园分布较少的区域，可达性高值区域集中分布于公园分布集聚的北部带状公园区域、东河沿河景观带。在不同的时间阈值范围内，骑行可达性均显著高于步行，在10～15 min 范围内，步行可达性为0 值的居住小区较多，骑行可达的小区数量基本覆盖研究区，可达性低值的小区在步行方式下以公园为中心向外呈圈层结构增加，但出行时间增加至设置的时间阈值时形成了明显的空间隔离，而骑行方式下逐渐形成全覆盖，且在骑行出行方式下各小区居民的供需可达性值相较于步行分异程度明显降低。（3）研究区西部片区和东南片区是公园严重缺乏地带，处于这一附近的居民得到的公园服务普遍很低或基本无法享受这种服务，这一片区应该作为呼和浩特市绿地规划建设重点关注对象。

3.2 讨论

结合呼和浩特市中心城区可达性计算结果及其特征的分析，给出优化建议。（1）适度增加城市公园供给数量。在核心区域“三高”（高流动、高密度、高强度）的背景下［24］，应充分利用城市微空间和闲置空间［32］。对于新华东街摩尔城、万达广场这一供需极不平衡区域，可以充分利用内蒙古博物院、展览馆、美术馆等附属绿地，参考“小型口袋公园”设计理念，提升公园质量。研究区西部、南部可充分利用小黑河、扎达盖河，完善绿道网络，将一些破碎的绿地斑块进行整合。（2）现阶段我国居民出行结构中，步行、骑行等绿色出行方式成为居民出行主体。应完善适宜于步行、非机动车出行的城市日常交通绿色慢行廊道，减少居民到达城市公园的时间，结合道路交通系统合理增添公园出入口，或通过城市公园“破围墙无边界”改造等措施将公园内的“绿道慢行体验”延伸渗透到公园以外的城市区域内［25］，增强公园的可进入性。（3）在小区附近、公园出入口处合理添加共享单车、电动车数量以及停放站点，提高居民到达大型高质量公园的便捷程度。

本文研究方法尚存在不足。（1）高斯两步移动搜索法计算可达性，对于公园服务能力这一指标，仅用公园面积进行衡量，并未考虑公园内部设施数量、水平以及整体环境等影响因素，导致可达性值高的居住区集中分布于研究区北部、东部以及南湖湿地公园附近，可能与公园实际服务水平出现偏差。而对于人口的需求虽然在小区尺度展开，但只是以数量进行人口需求的衡量，随着人口老龄化问题的不断加剧，老年人对绿地的需求是不断增加的，应该将年龄等因素对公园的不同需求程度考虑在内。（2）时间阈值的范围选取对可达性计算结果有重要影响，本文选取的阈值参考了相关论文的经验值。在后续研究中，可在呼和浩特市中心城区展开问卷调查，选取研究区内居民更为接受的出行时间阈值。（3）考虑到居民休闲游憩的需要，本文选取的主要是规模较大的全市性和区域性公园，但作为与居民日常生活息息相关的社区级公园以及街旁绿地也应该在研究范围内，因此进一步的研究可将公园分级，探讨不同级别下的公园可达性。