生活圈视角下兰州市城市公园绿地可达性评价与布局优化

王文娟,王天鹏

(兰州交通大学,甘肃 兰州 730070)

0 引 言

城市化水平不断提高,城市居民对公园绿地等休闲游憩场所的需求也不断提升,关注的重点从过去单纯追求数量转变为是否能够便捷到达绿色空间[1]。2018年《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018)中改变了传统的住区规划,划分标准以居民步行时间为主,以生活圈代替了原来的居住区,对于公共服务设施的配置也开始考虑空间布局优化,而非单一注重数量供给。

兴趣点(Point of Interest,POI)广泛应用于城市空间位置的研究中[2]。生活圈背景下评价城市各类公共服务设施布局合理与否,可达性逐渐成为重要指标,目前,国内不同学者针对城市公园绿地的可达性也进行了相关研究[3-10],例如刘嘉敏以成都市为例利用空间句法模型对城市公园绿地进行了可达性评价[12];刘韬、杨德刚等人以乌鲁木齐市为例揭示了影响城市公园绿地可达性时空变化的因素[13];黄思颖、徐伟振以厦门市为例对城市公园绿地可达性及其提升策略进行了研究[14]等。可以看出,已有研究基本以某一城市为例利用不同的可达性研究方法对可达性进行评价,但公园绿地作为公共服务设施的一种,在生活圈概念提出后却鲜有文章从生活圈的角度出发对城市公园绿地可达性进行评价。

基于以上分析,本文以兰州市主城区为例,在生活圈视角下运用核密度法和网络分析法对城市公园绿地进行空间布局特征和可达性特征的双重分析,探究城市公园绿地的空间布局模式及步行可达性水平,以期对兰州市城市公园绿地空间布局进行优化。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

本文研究区域如图1所示,包括兰州市主城区城关区、七里河区、安宁区、西固区四区,总面积 1 039.13 km2,截至2021年底常住人口305.2万人。兰州地处黄河上游河谷盆地,南北两山夹峙导致城市发展主要集中在河谷盆地,很难向南北两侧发展,最终形成东西长 38 km,南北最宽 9 km,最窄处不足 1 km的葫芦形带状城市[15]。

图1 研究区域示意图

1.2 数据来源及处理

本文所需数据包括公园绿地、道路交通矢量数据和居住小区数据等。对于各种来源的数据,统一使用WGS84地理坐标。研究所使用的兴趣点数据均由Python代码网络爬虫方式获取,居住小区和公园绿地兴趣点数据信息均包括其名称、经纬度、地址等,其中居住小区POI爬取自高德地图,城市公园绿地POI爬取自天地图。文章中对于研究区域内规划建设以及正在建设状态的公园绿地不予考虑;对于规模较小的街边绿化带及居住区内的绿化用地由于游憩功能较弱,也不予考虑。根据上述标准,对爬取的兴趣点数据进行分类、筛选、去重、纠偏以及空间匹配等处理后,利用Excel统计得到居住小区共计 2 447个,各类公园绿地139个。而通过处理后的兴趣点数据均为各居住小区与公园绿地的主要出入口。道路网数据获取自Open Street Map(简称OSM)网站,并按《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018)中的标准对生活圈进行定义,对道路网步行速度赋值为 5 km/h,并计算相应结果[16]。因此,文章中涉及的“服务范围”“交通网络”“生活圈”等概念均以步行方式计算。

1.3 研究思路及方法

(1)研究思路

本文从两个维度展开分析,首先从空间分布特征维度进行分析,利用核密度分析法,对获取的公园绿地、居住小区、道路网数据进行分析,即对获取数据的平均影响范围以及空间分布的离散程度进行分析,得到城市公园绿地、居住小区及道路网的空间分布特征。二是从可达性特征维度进行分析,本文采取网络分析法中的新建服务区功能分别计算居住小区生活圈范围以及各类公园绿地 15 min步行服务范围,并统计在不同生活圈范围内能够到达各类公园绿地的居住小区数量及以各公园绿地为起始点步行 15 min得到的各类公园绿地服务面积;再利用网络分析工具下的新建OD成本矩阵功能计算每个居住小区到市级、区级、社区级3类公园绿地总体步行时间成本,最后通过反距离加权插值工具得到兰州市主城区3类公园绿地步行可达性分布图;综合分析后,得到兰州市城市公园绿地空间布局特征及可达性特征。

本文将网络分析中的阻抗因素设置为步行时间,根据生活圈的定义,时间中断点选择为 5 min、10 min、15 min,并以此来划分可达性分区,如表1所示。

表1 基于生活圈的城市公园绿地可达性划分

本文以城市绿地划分标准为主要依据,参考地方性城市绿地系统规划,结合本研究区域内实际情况制定用于计算可达性的公园类别的划分标准[17],如表2所示所示,并通过设置不同时间计算其服务范围以体现不同类别公园绿地服务能力的差异。

表2 城市公园绿地类别划分标准

(2)研究方法

①空间布局特征分析方法

核密度分析法:此方法可以分析本文获取的兴趣点数据在空间中的集聚或离散特征,并且能够反映出数据点的地理衰减效应,这是分析数据点分布规律的常用方法[18]。本文利用ArcGIS10.2平台中的核密度分析工具对三类数据进行分析,得到它们的空间分布特征,并采用自然间断法进行分类。

②可达性特征分析方法

基于出行范围的可达性分析法:本文利用ArcGIS中的新建服务区功能计算各类公园绿地及居住小区 5 min、10 min、15 min步行出行范围,接着利用ArcGIS统计不同时间出行范围的面积,最终利用插值工具生成整个研究区域的可达性分布图,这样可以通过各类公园绿地出行范围覆盖程度判断其可达性程度。

基于最小阻抗的可达性分析方法:本文采用ArcGIS网络分析[10,19]工具下的新建OD成本矩阵功能计算居住小区到各公园绿地的最短步行时间,由于公园出入口不一定在道路网上,故利用ArcGIS的近邻分析功能确定道路网与城市公园绿地出入口的最近交汇点,到达交汇点视为到达公园[14]。然后通过ArcGIS统计各公园绿地的步行时间成本,最后利用反距离加权插值工具得到可达性分布图。

2 结果与分析

2.1 兰州市公园绿地整体空间布局特征分析

通过设施点的核密度分析可以看出兰州市城市公园绿地整体布局呈现东多西少,北多南少的不均衡空间分布特征。如图2(a)所示,其中以城关区广武门街道为核心的区域密度值最高,以七里河区西园街道为核心的区域密度值次之,其次是以安宁区培黎街道为核心的区域,密度值最低的是西固区且没有出现明显的聚集中心。因此也可以看出,兰州市公园绿地布局分区差异显著。

图2 兰州市公园绿地核密度、人口密度、道路网密度分析图

由居住小区密度图可以发现兰州市居住小区空间分布整体格局呈现出东部较西部密集,北部较南部密集的特征。如图2(b)可以发现居住小区区域密度值最高的是以雁北街道为核心的城关区,其次是以西园街道为核心的七里河区,区域密度值最低的是西固区。

兰州市路网整体格局呈现出沿黄河两岸呈长向发展,路网密度值由黄河两岸向两侧逐渐降低,并且密度值以黄河为轴线呈现出对称分布的特征。如图2(c)可以看出密度值最高的区域是以广武门街道、西湖街道、银滩路街道为主的线性区域,而路网密度值最低的是以伏龙坪街道、黄峪乡、新城镇为主的线性区域。

相关学者研究发现,居住小区数量与常住人口数量相关程度较高,因此居住小区数量分布特征可以反映出区域常住人口的空间分布[20-21]。因此,本文中以居住小区密度分布代替研究区域内的人口密度分布,如2(b)图所示。将公园绿地的核密度分析结果与人口密度及道路网密度分析结果交叉分析,如表3所示。结果显示:以乡镇街道为单位进行统计分析,可以看出城关区与七里河区公园绿地的集聚街道同时也是人口和道路网密度最高的街道,而安宁区、西固区公园绿地集聚的街道和人口、路网密度最高的街道虽不是完全一致,但总体来说三者之间相关程度较高。因此,城市公园绿地与居民人口以及道路网空间分布特征高度匹配,即公园绿地向使用者集聚的特征明显,并且城市公园绿地总体分布表现出沿着交通路网及居民地分布的特征。

表3 公园绿地核密度、人口密度、道路网密度对比分析表

以上述公园绿地划分标准将兰州市公园绿地分为市级、区级、社区级3类,分别对3类公园绿地进行核密度分析,如图3所示,发现3类公园绿地的空间分布基本呈现出东多西少、北多南少的特点,但分布形态略有不同:从空间集聚程度来看,社区级公园集聚程度最高,区级公园集聚程度最低;从影响范围来看,市级公园影响范围最大,社区级公园影响范围最小;从分布趋势来看,3类公园绿地基本分布于市区东北部,其中社区级公园东西向分布趋势最明显;市级公园南北向分布趋势最明显。从与居住小区密度及道路网密度相关性来看,区级公园匹配程度最高,其集聚点与居住小区和路网集聚点分布基本一致。

图3 兰州市3类公园绿地核密度分析图

2.2 生活圈视角下城市公园绿地可达性分析

(1)生活圈范围内各类公园绿地数量分析

本研究通过ArcGIS网络分析中的新建服务区工具以居住小区为出发点,时间为阻抗单位,5 min、10 min、15 min为中断点进行求解,得到4图所示 15 min居住小区生活圈范围,并与城市公园绿地分布情况进行叠加分析后得到不同生活圈范围内各类公园绿地的覆盖程度对比情况,如表4所示。其中n代表不同生活圈范围内能够达到各类公园的小区的数量,P为n在小区总数中占的比例,P值可以表现出不同生活圈范围内能够到达各类公园的居住小区的数量比例情况。结果显示,总体来说 15 min生活圈范围内城市公园绿地整体覆盖程度不高,只有22.23%的居住小区能够在 15 min步行范围内使用城市公园绿地,其中社区级公园覆盖程度最高,覆盖率达到了8.54%;区级公园次之,覆盖率为8.42%;市级公园覆盖程度最低,覆盖率只有5.27%。因此可以发现以此标准衡量,市级公园覆盖程度最低而社区级公园覆盖程度最高,总体来看,兰州市主城区内大部分居住小区在生活圈范围内缺乏基本的游憩空间。

表4 15 min生活圈各小区可达各类公园绿地情况分析

(2)城市公园绿地步行可达范围分析

本文利用新建服务区工具,以时间为阻抗单位,以生活圈中的步行5 min、10 min、15 min为时间中断点,生成兰州市各类公园绿地的服务区范围,各类公园绿地服务面积如表5所示。其中S表示各类公园绿地服务范围的面积,P表示各类公园绿地服务范围占整个行政区域面积的比例。

表5 3类公园绿地服务面积分析

从服务范围来看,三类城市公园中社区级公园服务范围最大,区级公园服务范围最小。其中像广武门街道、银滩路街道等居住区密度较高的区域基本也是15分钟步行范围内各类公园绿地服务范围最大的区域,并且各类公园绿地15分钟生活圈内形成的服务片区数量社区级公园最多,区级公园最少。总的来看,3类公园绿地在15分钟步行范围内社区级公园可达范围最广,区级公园最小。从行政区划来看,差异也较明显,其中城关区公园绿地服务范围占比最高,为9.01%;安宁区次之,为8.47%;最低的是西固区,为1.84%。因此可以看出,城关区公园绿地可达范围最广,安宁区次之,然后是七里河区,西固区可达范围最小。

(3)城市公园绿地步行可达性分析

利用新建OD成本矩阵功能,加载起始点为居住小区,目的地为各类城市公园绿地,加载完成后进行求解,而后利用反距离加权插值工具,得到兰州市主城区3类城市公园绿地可达性情况,如图5所示。结果显示,15 min步行范围内兰州市城市公园绿地可达性程度不高,并且分区差异明显,整体呈现出东高西低,中间高、四周低的分布特征。城市公园绿地可达性程度与其空间布局具有一致性,人口密集的地区也是公园绿地集聚的中心地区,并且公园绿地的可达性水平较高,人口较少且公园设施数目较少地区则相反。

图5 3类公园绿地步行可达性分析图

通过对兰州市3类城市公园绿地可达性分析发现,可达性程度较高几个区域与文章前文所述的人口以及公园绿地集聚的核心空间高度一致,例如西湖街道、福利路街道等,这与前文的研究结果一致。

从不同城市公园绿地类别来看,市级公园整体可达性程度最高,可达性高值中心点最多,中心向四周扩散的趋势最为明显,即影响范围最大;区级公园可达性程度相较于市级公园较低,可达性高值中心点分布最少,但其可达性高值中心基本与空间布局中心一致,除此之外区级公园中心向四周扩散的趋势也较为明显;社区级公园可达性程度是三类公园中最差的,虽然可达性高值区域与市级、区级公园基本一致,但中心向四周扩散趋势最不明显即其影响范围最小,此结论与前文结论基本一致。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文对兰州市城市公园绿地的空间布局以及可达性进行分析研究,并得到以下结论。

(1)兰州市城市公园绿地空间布局受城市形态、交通设施及人口分布影响

城市公园绿地是城市绿地系统的空间表达,对于我国大部分城市来说,城市中的公园绿地呈现的空间格局一般是点状分布,这种分布的特点在于其使用率较高,但其规划没有建立起生态廊道体系联系各类公园绿地,使得城市公园绿地系统组织破碎。但兰州市城市公园绿地空间分布呈现出一些特殊规律:一是兰州市城市空间形态呈带状,这就导致城市发展集中在狭长的河谷地带,各类设施布局也是沿着东西向呈现出带状特征,包括人口分布、交通设施布局,而城市公园绿地布局也不例外。进一步分析发现不论是整体公园绿地布局或是不同类别的城市公园绿地布局,总体呈现出随着城市形态呈带状分布。二是从城市公园绿地的空间集聚特征分析,城市公园绿地的空间集聚是受到了城市交通设施以及人口分布的影响,呈现出沿着交通要道及居民地分布的特征。

(2)15 min生活圈范围内各类城市公园绿地步行可达性特征呈现出不同规律

一是以生活圈范围内到达各类公园绿地的居住小区数量衡量其覆盖程度呈现出的规律是市级公园覆盖程度最低,社区级公园覆盖程度最高。二是从不同生活圈范围内城市公园绿地服务面积占比情况来看,5 min生活圈范围内城市公园绿地服务面积占比最小,10～15 min生活圈占比最大。三是从生活圈范围各类公园绿地占比情况来看其可达范围呈现出社区级公园可达范围最大,区级公园最小。四是从行政区划来看其可达性呈现出的规律是可达性程度与区划内常住人口密度呈现正相关关系,例如人口密度最大的城关区也是公园绿地可达性程度最高的地区。

(3)15 min生活圈范围内兰州市城市公园绿地总体步行可达性程度不高

兰州市城市公园总体步行可达性整体格局呈现东高西低、北高南低的特征,这与人口密度、交通路网密度特征相符合,但其整体可达性程度并不高。随着城市中居民生活水平的不断提高,居民对生活中游憩空间的需求也在逐渐增加,而在减碳战略的大背景下,日常生活的低碳转型必须要落实在居民的行动层面,因此在 15 min生活圈范围内合理布局城市公园绿地这是兰州市城市公园绿地未来布局需要考虑的重点。

3.2 讨论

本文通过研究兰州市主城区城市公园绿地的空间分布特征及可达性程度,揭示兰州市城市公园绿地布局特征,并在生活圈视角下探究各类城市公园绿地的可达性程度与人口密度以及城市交通的关系,以其对未来兰州市城市公园绿地布局提供借鉴。根据结论分析,提出以下优化建议。

(1)加强城市道路建设,优化路网格局

联合国环境署发布的《2020排放差距报告》显示全球温室气体排放量的三分之二与家庭能源消费相关,因此现代人日常生活的“碳足迹”不可忽视。在减碳战略引领下,城市大力构建 15 min生活圈,步行成为生活圈范围内居民出行的主要方式,而对于公园绿地的设置除了要对其空间布局进行优化和补充外,为提高其可达性,还要注重对城市路网体系的建设及优化。带状城市的公园绿地布局沿交通干道布局特征明显,但对于城市公园绿地可达性提升来说,优化路网格局,提高路网密度比增加各类公园绿地数量的效果更明显。依据前文的分析结果如图5所示,发现可达性较差的地区,例如金沟乡等区域,一是由于道路通达性较差,二是由于路网密度低而导致可达性较差。因此,加强城市道路建设,包括增加路网密度,提升路网通达性,打通断头路等均会显著提升公园绿地可达性。

(2)分级分类优化城市公园绿地布局

城市公园绿地的规划布局,首先应当进行各级各类统筹规划,规划建设与其功能地位相符合的公园绿地,建立起具有带状城市特征的城市公园绿地体系,改善城市公园格局。因此,对于公园绿地的设置应分级分类优化布局,前文分析得到结果显示,15 min生活圈范围内社区级公园总体可达性程度最低;区级公园其 15 min可达范围及可达性高值区域分布最少;市级公园整体可达性程度最高,并且中心向四周扩散趋势也最明显。那么,今后对于社区级公园来说应提升其服务能力,也就是公园设置与人口密度相适应,以期能够充分发挥公园绿地的游憩功能均衡的服务各街道居民;区级公园需要进一步加大开发力度,包括根据人口密度分布因地制宜设置区级公园的数量、规模并完善出入口周边的路网通达性以期达到合理的服务范围;市级公园其服务对象不仅是所在街道和区县级生活的居民,其服务对象应当是整个市区乃至更大区域内的居民,对于此类公园的建设应是要提升其服务质量来体现其定位,例如完善的配套设施、多样化的游憩场所等。