社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度

张金光,宋安琪,夏天禹,赵 兵

(南京林业大学风景园林学院,江苏 南京 210037)

当前,我国城市发展进入内涵提升阶段,土地利用由粗犷的增量模式转向空间资源存量发展的精细化配置,城市发展的关注点也由过去经济空间优先发展嬗变至以人民为中心的、高质量的生活空间营造。公园绿地作为城市中重要的自然资源,是居民日常生活空间中必不可少的公共资源。公园绿地不仅为城市提供了广泛的生态系统服务,也是居民亲近和感受自然的重要场所[1]。尤其在新型冠状病毒(COVID-19)感染疫情爆发以来,人们对城市公园高质量绿地的需求激增[2]。然而,公园绿地也是一种稀缺的城市绿色资源,精准评估其供给能力、科学干预配置模式是实现城市自然资源生态福利均等性的重要措施,也是解决居民日益增长的美好生活需求与生活空间不平衡不充分发展之间矛盾的重要途径。在现行的城市绿地系统规划编制和各项园林绿化相关政策中,公园绿地供给能力的考核指标均是以“绿地率”和“人均公园绿地面积”等空间绩效指标为基础,在街道或行政区的基本单元下开展评估工作,较难全面衡量公园绿地现状和精准刻画居民与公园绿地日常互动的场景,也较难满足城市内部协同治理的发展需要。“公园绿地暴露”能够反映居民与城市公园绿地的接触与互动情况,可以用来评估基于一定特征(如面积、类型、设施品质)的公园绿地暴露于人群的程度[3]。暴露度评估的本质是公园绿地供给能力的服务绩效评价,强调人与自然环境日常接触和互动的机会,常以个体或社区群体为基本评估单元。

社区是城市发展和社会治理的基层单元,构建社区生活圈绿色资源,不仅有利于公园绿地配置均好性和公平性的实现,更有助于城乡空间治理转型延续深化和城市更新行动深入细化[4]。“社区生活圈”是基于快速城市化过程后提出的城市地理和规划学科交叉领域的概念,于20世纪90年代后期引入中国,并迅速成为了城市规划、城市地理和风景园林等相关学科的前沿话题。研究者对社区生活圈的研究进展主要涉及:社区生活圈的空间边界划定[5-6]、基于生活圈的公共服务设施布局评价[7-8]及建成环境评估[9]。在生活圈边界划定层面,柴彦威等[10]基于结晶生长的活动空间模型构建了社区生活圈划分方法;孙道胜等[11]将社区居民非工作时间的户外活动行为轨迹(GPS)作为社区生活圈的划定依据;Li等[12]通过逻辑回归和机器学习技术建立了行为需求估计模型,并以此模型划定社区生活圈的内部结构。然而,在划定方法的应用层面,多数研究和规划实践采用的是基于步行可达的空间范围、人口规模和土地面积作为划定依据,并且与行政边界相互协调。在公共服务设施布局评价层面,Weng等[13]以15 min步行可达性为基础,分析上海市社区的社会经济地位与社区可步行性的相关性,并评估了不同年龄群体(成人、儿童和老人)在生活圈内享受公共服务设施的公平性;周弦[14]采用15 min步行指数揭示了上海市黄浦区单元规划公共服务设施布局的可步行性和合理性;韩增林等[15]借助于高德地图数据,使用城市网络分析工具评估了大连市沙河口区内90个社区的居民出行可达公共服务设施的数量和类别。在建成环境评估层面,杜伊等[16]以上海市街道为基本单元,开展了社区生活圈视角下的公共开放空间绩效评估工作;金云峰等[17]提出了基于“人民城市”理念的大都市社区生活圈公共绿地多维度精明规划模式。

本研究以居民最基本居住生活单元(居住小区)为基本单元评估城市公园绿地的供给能力,借助于开源地图数据构建15 min等时圈作为社区生活圈的划定标准,打破了行政边界的约束,更加细致地刻画了住区居民在15 min可步行范围内与公园绿地交互活动的场景。从数量、面积、质量和距离维度测度公园绿地暴露度并精准识别社区生活圈内公园绿地暴露盲点和冷热点,分析研究区域内公园绿地暴露度和居住人口之间的供需空间匹配度,以期为面向社区生活圈的公园绿地优化配置提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

选取南京市(118°22″～119°14″E,31°14″～32°37″N)为研究案例。南京市中心城区被贯穿境内的长江分为江南主城和江北新主城,是南京中心城市功能的主要承载区,总体规划范围为802 km2。据《南京市城市总体规划草案(2018—2035)》,南京市中心城区规划人口785万人,其中江南主城规划605万人,江北新主城规划180万人。截至2019年末,南京市城区现有人口约为634.84万人。城市公园以《南京市绿地系统规划(2013—2020)》《南京市公园布局规划(2017—2035)》中提及的公园绿地名录为基础,包括名称、面积与位置等基本信息。经初步统计,涉及城市公园共计197个,其面积范围为0.22～2 641.24 hm2,总面积达6 892.78 hm2。

1.2 居住小区信息获取和社区生活圈划定

本研究以居民日常接触的最小生活单元(居住小区)为基本单元,但国家或地方政府公开的最精细人口统计数据为街道层级,因此需要对城区内居住小区位置和边界进行划定。首先,通过百度地图API接口爬取居住小区的兴趣点(POI)数据,返回参数包括名称、经纬度坐标、地址信息等属性;其次,依托网络爬虫工具从房地产交易网站(安居客、链家网)抓取小区房屋总户数、总建筑面积和容积率等信息;最后,结合BIGEMAP高分辨率遥感地图(每3～6个月更新1次、像素精度为0.25 m的高清地图下载器)校准和整合互联网获取的居住小区属性信息,对不在研究区域内的、有疑义的、重复的数据进行实地调研核对,划定居住小区边界,最终获取2 033个居住小区。

居住小区人数通过户数与户均人数的乘积值来估算。其中,户数来源于房地产交易网站,户均人数按照3.0人计算。本研究计算所得到的南京市中心城区居住总人口约为604万人,与《2019年中国城市建设统计年鉴》中公开的城区人口基本吻合。

本研究以居住小区的几何中心点为“源”点,构建15 min等时圈,即计算在15 min步行时间内可以从“源”点到达的空间区域,并以多边形(等时线)的形式在地图之中可视化。构建方法依托于Mapbox 全球开放地图平台提供的Isochrone API。通过Python 编程语言设置调用Mapbox API接口,抓取网页数据(geojson格式),并利用geopandas读取并显示获取的地理空间数据。

1.3 公园绿地暴露度评估指标

从数量、面积、距离和质量4个维度构建公园绿地暴露度评估体系。在数量维度上,以居民15 min步行活动范围内覆盖到的公园绿地的个数为评估标准,描述公园绿地所能提供的数量层面的供给水平。在面积维度上,以15 min社区生活圈内公园绿地总面积作为评估依据。数量指标和面积指标主要通过空间叠加分析计算,可以用来表征公园绿地的可获得性。在距离维度上,利用网络分析法创建OD成本矩阵,依据城市步行路网计算每个小区居民点到达最近城市公园绿地的最短路网距离,用来反映居民点到访公园绿地的可达性。在质量维度上,选取易于量化的公园绿地质量特征因子[18]:公园绿地规模(面积)、有效活动面积、植被覆盖度、路网密度和水体比例,通过熵权法对各项特征因子进行整合。

熵权法是一种客观权重法,指标权重的确定主要受到指标相对变化程度的影响。但这种方法只考虑效益指标(越大越好)或成本指标(越小越好)。公园绿地面积、有效活动面积、植被覆盖率等是效益指标,而路网密度是一个区间指标(指标分布越接近最佳区间越好),最佳路网密度区间内的公园绿地可以提供较好的步行环境。本研究参照新版的《公园设计规划》将最佳区间设定为150～380 m/hm2。因此,笔者对路网密度指标进行了如下预处理:

式中:aij和bij分别代表旧的和新的路网密度标准化指标;an是数据集的最小值;am是数据集的最大值。熵权法的实现步骤如下:

1)建立判断矩阵(D),由m个评价方案和n个评价指标组成;Epj为公园绿地j的第p个暴露度评价指标。

D=(Epj)m×n(p=1,2,...,m;j=1,2,...,n)。

2)对矩阵D进行标准化处理,得到无量纲指标矩阵,经过预处理步骤后的评价结果均为效益指标(rpj):

3)计算公园绿地j在评估指标p下的比例(Ppj):

4)计算第p个评估评价指标的熵值(Ep)和熵权(μp):

利用熵权法确定的5项质量指标最终权重为:公园绿地面积0.26、植被覆盖度0.02、水体比例0.40、有效活动面积0.24、路网密度0.08。

然后,将15 min社区生活圈内多维度的公园绿地暴露度指标进行“最大值-最小值”标准化处理。其中,距离维度为负向指标,即距离公园绿地(入口)的距离越大,其服务能力越差,采用公式X=(max-x)/(max-min)进行计算,距离阈值的上限设定为1 200 m。最终,将各暴露度指标计算结果映射到[0,1]区间,采用等比加权方式计算出4个维度下公园绿地暴露度平均值作为公园绿地综合暴露度,用来表征住区居民能够享受的公园绿地综合服务能力(表1)。

表1 基于15 min社区生活圈的公园绿地暴露度评价分值表

1.4 公园绿地暴露的均衡性指数

采用区位熵指数和冷-热点指数对公园绿地暴露的均衡性进行评价。区位熵是经济学领域衡量某一区域要素的空间分布情况以及该区域在上级区域中的地位与作用的一种指标[19],本研究将其引用至城市公共资源空间匹配度评价与均衡性评价之中,评估研究区域内公园绿地暴露度与常住人口分布之间的空间匹配度。各个空间单元的区位熵为该空间单元内常住人口人均公园绿地暴露度与整个研究范围内常住人口人均公园绿地暴露度的比值。若空间单元的区位熵指数大于1,表明空间单元内公园绿地暴露度水平高于研究范围的总体水平;若空间单元的区位熵指数小于1,则表示空间单元内公园绿地暴露度水平低于研究范围的整体水平[20]。公式如下:

Qj=(Tj/Pj)/(T/P)。

其中:Qj为j空间单元区位熵;Tj为j空间单元中公园绿地的暴露度;Pj为j空间单元中常住人口数量;T为研究范围内公园绿地暴露度总量;P为研究范围内常住人口总量。

2 结果与分析

2.1 公园绿地暴露度空间分布

15 min社区生活圈内,南京城区公园绿地数量、面积、质量和距离维度下公园绿地暴露度的评估结果见图1。

图1 基于15 min社区生活圈的公园绿地多维度(数量、面积、质量和距离)暴露评估Fig.1 Multi-dimensional (quantity, area, quality and distance) exposure assessment of park green space based on a 15 min community living circle

在数量维度上,城区各小区圈内拥有公园绿地个数分布存在一定的不均衡性。整体上看,位于中心区域(鼓楼、玄武、秦淮、建邺北部)的小区数量在各维度的表现要远好于城区边缘区域。在面积维度上,公园绿地暴露度分布也存在着不均衡性。从城市空间结构上来看,圈内公园总面积高值主要集中在“一带三片”区域:“一带”为秦淮河沿线风光带周边,“三片”分别是具有一定面积的环玄武湖公园—钟山风景区、环河西奥体中心以及环雨花台风景区附近。在质量维度上,面积较大的综合公园或专类公园质量分值较高,公园内植被资源丰富且具有一定维护良好的体力活动设施和娱乐休闲空间,能够给予居民良好的游憩环境。低质量公园绿地主要是散落在各处的社区公园和街旁游园,这些公园绿地通常规模较小,植被种类单一且在提供体力活动设施和娱乐活动场所上比较局限。质量视角下公园绿地的暴露度与生活圈内公园绿地质量高低基本一致,并且围绕着高质量公园呈“环状”结构分布。在距离维度上,位于城区的中心区域表现了相对较高的公园绿地暴露度,而在城区外围,特别是江北片区和各行政区交界地带的公园绿地暴露度则相对较差(图1)。

2.2 公园绿地暴露度冷热点分析

为便于比较各小区层面公园绿地综合暴露度的差异性,采用自然间断点分级法,将综合暴露度分为盲点、冷点、次冷点、次热点和热点5个等级,代表公园绿地综合暴露度从低值到高值演变。统计可知(表2),城区中有409个居住小区(占据总小区数量的20%)的公园绿地暴露度为零,意味着居住在此的居民无法在15 min生活圈内享受城市公园绿地的服务,此类小区多分布在中心城区的北侧以及东南侧。位于公园绿地服务热点的区域仅有212个小区,占据总居住小区数量的10.43%,这些热点区域主要围绕着玄武湖—紫金山片区、秦淮河沿线风光带以及河西奥体中心周边分布。

表2 基于15 min社区生活圈的公园绿地冷点-热点暴露度分级

2.3 公园绿地暴露度空间匹配度测度及空间聚类分析

区位熵指数可用来评估城市公园绿地暴露度与常住人口分布之间的空间匹配度。基于区位熵指数的研究区人均公园绿地暴露度空间分布见表3,区位熵指数的分布格局与公园绿地冷点-热点暴露度空间分布基本一致(图2A、2B)。高区位熵指数的居住小区主要分布在玄武区、鼓楼区和秦淮区,低区位熵值的居住区出现在长江以北的居住片区。然而,在局部人口密集的区域,例如建邺区西侧,存在着部分公园绿地暴露度热点区域的居住小区却呈现较低区位熵指数的现象。这种现象表明尽管该区域公园绿地供给能力较好,但是由于密集的人口分布使得公共绿色资源的供需失衡。笔者将区位熵指数分成了5个等级,评估发现研究区域内有超过80%的居住小区处于中等水平之外(表3),表明了区域内居住小区的公园绿地暴露度与常住人口之间的空间匹配度存在一定失衡。其中,有527个居住小区属于第1等级,占总小区数量的25.92%,在此居住的居民的人均公园绿地暴露度数值不足城区平均水平的10%;相比之下,城区内有233个居住小区属于第5等级,此处居民的人均公园绿地暴露度数值高于城区平均水平的5倍。

图2 公园绿地综合暴露空间分布结果Fig.2 Spatial distribution of comprehensive exposure of park green space

表3 基于区位熵值分级的空间单元数量与比例

2.4 公园绿地暴露度提升优化策略

决策者和规划师应着重关注位于公园绿地暴露的盲点、冷点和次冷点的居住小区,优先规划干预此类住区呈现空间聚类分布的区域,进而提升人与绿地空间交互的机会,促进城市公共绿色资源服务的均衡性。具体而言,位于公园绿地暴露盲点区域(即暴露度为0)的居住区,是在15 min社区生活圈范围内居民无法享受到任何形式公园绿地服务的“弱势”住区。

1)针对于盲点区域的居住小区,其干预策略主要是: ①优化步行路网,扩大社区生活圈可步行范围。本研究中对于南京市城区边缘区以及行政区交界地带(如铁北片区),居民出行可选择方向较为局限,若想到达目的地,通常需要选择绕行。规划中应科学识别路网密度稀疏的区域,扩建步行路网,并且考虑将步行路网构成连续完整的系统性道路结构,合理分配“路权”。②新建公园绿地,提升供给服务能力。“增量”,尤其是增加高质量的社区和综合公园的数量,是高效填补城市公园绿地暴露盲区的核心措施。南京市城区边缘区域(如江北新城)尚有充足的发展空间,可考虑在暴露盲区聚类分布的区域优先新建大型城市公园(如浦口区东侧),并且结合道路、绿地、河流的线性空间打造绿色廊道串珠成线。而位于老城区内公园绿地暴露盲区的居住区,由于可利用的土地资源稀缺,通过“增量”干预的难度较大。可通过老城更新后留下的空白区域,结合新建街区、城中村、棚户区改造和拆违拆迁开辟新的“微型”公园绿地和口袋公园来填补盲区。

2)针对于冷点或次冷点区域的居住小区(即本研究中暴露度小于0.283的居住区),其干预策略主要为:①扩建现有公园绿地,提升服务范围。位于此区域居住小区的生活圈范围内可能存在着一定的公园绿地,但是由于数量少、面积小或者质量较差等原因导致其服务能力不足。因此,在暴露冷点空间聚类区域,可拆除公园绿地围墙,在保留和延续公园绿地原有用地结构的基础上增设景点或扩建园区;②挖掘存量绿地资源,提升绿地品质。规划设计师需尽可能地深入挖掘多元的绿色空间(如垂直绿化空间,道路末端系统等琐碎空间),并且通过提升现有公园绿地的质量和可达性来增强公园绿地暴露度。

3)针对于次热点和热点区域的居住小区,地方政府应积极制定相应的公园绿地管控和维护政策,确保居民享受公园绿地服务的持续性和稳定性。

3 结 论

公园绿地是城市中重要的自然资源,也是人与自然环境互动的重要场所。科学合理地评估公园绿地服务能力,精准识别公园绿地暴露的盲点和冷点区域,有针对性地实施干预举措,是促进公共绿色资源环境服务均衡性和公平性的重要途径,也是健康城市和公园城市建设的重要抓手。传统的公园绿地绩效评估(即绿地率、绿化覆盖率和人均公园绿地面积等)均是以行政区或者街道为基本单元,从供给侧的视角评估公园绿地的服务能力,评估方法忽视了需求侧的住区居民与公园绿地之间的交互关系。本研究以居民日常活动最基本的生活单元居住小区为研究单元,基于开源地图数据构建社区15 min等时圈来表征居民日常活动、购物、通勤和娱乐等生活轨迹范围。融入公园绿地暴露度的概念,评估15 min社区生活圈内公园绿地供给能力,切实关注居民日常生活所能够享受到的城市绿色空间资源服务的空间匹配情况。另一方面,在暴露度评估方法上,本研究提出了考虑公园绿地数量、面积、距离和质量4个暴露维度的评估体系,并尝试将其整合为一项综合暴露度指标来评估公园绿地服务的盲点、冷点和热点区域。选取南京市中心城区为实证案例,评估城区内2 033个居住小区15 min生活圈内公园绿地暴露度,结果表明:①在公园绿地数量、面积、质量和距离4个暴露维度层面,城区内居住小区的公园绿地暴露度均展现了不均衡的空间分布格局;②区位熵指数证实了研究区域内居住小区的公园绿地暴露度和常住人口存在空间匹配度失衡的现象;③公园绿地的综合暴露度指数呈现了显著的“圈层”结构聚类状态,即主城区居民享有的公园绿地暴露度较好,而位于城郊交融地带的住区居民较难享受公园绿地综合服务能力;④城区中有近一半的居住小区位于公园绿地暴露的盲点(20.12%)和冷点(25.63%)区域,盲点和冷点区域是决策者和规划师制定城市公园系统规划等政策时应重点干预的区域。综上,将社区生活圈与公园绿地暴露度有机耦合,可以精准识别15 min步行生活圈内公园绿地暴露的盲点和冷点区域,并针对性地提出相应的规划干预举措,为促进公园绿地服务均衡性和维护“绿色”正义性[20]提供有益参考。