基于ArcGIS的南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地可達(dá)性評價及布局優(yōu)化研究

張綠水 王志強(qiáng) 龔 鵬 劉 牧

城市公園是城市居民日常休閑游憩的主要場所，其合理布局不僅事關(guān)城市公共資源的公平分配，而且對提升全體城市居民獲得感、幸福感和安全感意義重大。文章以南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地為研究對象，利用ArcGIS軟件中的網(wǎng)絡(luò)分析法，基于步行、自行車行和公交車行這三種城市居民基本出行方式，對研究區(qū)域內(nèi)的城市公園綠地可達(dá)性進(jìn)行評價分析，并提出增加城市公園綠地數(shù)量、完善城市道路交通網(wǎng)絡(luò)和加強(qiáng)城市綠道規(guī)劃建設(shè)三條城市公園綠地布局優(yōu)化策略。

可達(dá)性；公園綠地；布局優(yōu)化；地理信息系統(tǒng)軟件（ArcGIS）；南昌市

城市公園綠地的可達(dá)性是衡量城市公園綠地科學(xué)布局的標(biāo)志性指標(biāo)，從20世紀(jì)90年代開始逐漸成為風(fēng)景園林學(xué)科的研究熱點[1-2]。地理信息系統(tǒng)（GIS）的引入提高了城市公園綠地可達(dá)性評價的精確度，在一定程度上豐富了城市公園綠地布局和城市綠地公平正義相關(guān)研究。在此背景下，國內(nèi)學(xué)者紛紛運用GIS技術(shù)對城市公園綠地的可達(dá)性和布局進(jìn)行了大量研究，并取得較為豐碩的成果。目前常用的城市公園綠地可達(dá)性評價方法主要有統(tǒng)計指標(biāo)法[3]、費用加權(quán)法[4]、成本矩陣分析法[5]、網(wǎng)絡(luò)分析法[6]、緩沖區(qū)分析法[7]和引力模型法[8]，以上方法廣泛應(yīng)用于城市公園綠地布局的研究中，但針對欠發(fā)達(dá)地區(qū)舊城中心區(qū)公園綠地可達(dá)性評價與布局優(yōu)化方面的研究卻鮮有報道。

本研究在構(gòu)建南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，借助ArcGIS軟件的網(wǎng)絡(luò)分析方法，基于步行、自行車行和公交車行3種出行方式，對研究區(qū)域的城市公園綠地可達(dá)性進(jìn)行了定量分析與評價，以期為南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地的規(guī)劃、營建、布局優(yōu)化和管理提供決策支持。

1 研究范圍與對象

本文以南昌市舊城中心區(qū)為研究區(qū)域。截至2019年底，研究區(qū)域國土面積為21 km2，區(qū)域內(nèi)有居民點266個、人口75.60萬。根據(jù)南昌市園林綠化局提供的資料顯示，研究區(qū)域共有公園綠地20個，總面積為427.40 hm2（表1）。

表1 南昌市舊城中心區(qū)公園綠地列表

2 研究方法及步驟

2.1 方法選定

傳統(tǒng)的城市公園綠地可達(dá)性評價通常采用緩沖區(qū)分析法。由于這種方法未考慮實際道路交通情況和居民出行方式，通常導(dǎo)致評價結(jié)果出現(xiàn)虛高。網(wǎng)絡(luò)分析法通過建立城市道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，并根據(jù)實際交通情況設(shè)置道路的不同通行能力屬性，可以實現(xiàn)對城市公園綠地可達(dá)性的精確評價[9]?；谏鲜隹紤]，本研究選用ArcGIS軟件的網(wǎng)絡(luò)分析法對研究區(qū)域城市公園綠地可達(dá)性進(jìn)行評價分析。

2.2 數(shù)據(jù)獲取

本研究以南昌市2018年高分一號衛(wèi)星遙感影像圖和南昌市2018年1：10000土地利用現(xiàn)狀圖作為分析底圖；道路和公交數(shù)據(jù)來源于南昌市2018年1：10000道路交通現(xiàn)狀圖；公園綠地數(shù)據(jù)來源于南昌市2018年1：10000城市綠地現(xiàn)狀圖；人口數(shù)據(jù)來源于南昌市第六次人口普查數(shù)據(jù)。

2.3 研究步驟

相關(guān)研究表明，步行、自行車行和公交車行是城市居民到達(dá)城市公園綠地的三種基本出行方式[10]，因此本文僅對基于這三種出行方式的公園綠地可達(dá)性進(jìn)行評價。研究步驟如下：

（1）利用ENVI5.2遙感影像處理軟件對高分一號衛(wèi)星遙感影像圖進(jìn)行裁剪，以手持GPS定位儀實地踏勘準(zhǔn)確坐標(biāo)點的方式進(jìn)行幾何精校正處理，并與南昌市土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行地理配準(zhǔn)；

（2）結(jié)合實地踏勘，在ArcGIS10.2平臺上建立研究區(qū)域城市道路、公園綠地位置、公園綠地出入口、居民點、公交線路、公交站點等地理信息矢量數(shù)據(jù)庫；

（3）在Arcmap網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)置中分別設(shè)置步行（Walktime）、自行車行（Bicycletime）和公交車行（Bustime）的屬性字段，建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集；

1.研究區(qū)域公園綠地步行服務(wù)范圍圖

2.研究區(qū)域公園綠地自行車行服務(wù)范圍圖

（4）在Arcmap網(wǎng)絡(luò)分析中將“通行阻力”設(shè)置為時間，利用Arcmap中的網(wǎng)絡(luò)分析功能計算出研究區(qū)域內(nèi)步行、自行車行和公交車行這三種城市居民基本出行方式的城市公園綠地服務(wù)范圍。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 可達(dá)性評價分析

3.1.1 基于步行的可達(dá)性分析

步行線路的選擇包括城市主干道、次干道、支路以及居住區(qū)內(nèi)的小路，步行速度以3.6 km/h來計算[8]。歐洲環(huán)境總局曾建議，普通的城市公園步行最佳時間是15 min內(nèi)，因此本文以15 min內(nèi)為到達(dá)公園的適宜步行時間。研究結(jié)果表明，南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地的步行可達(dá)性較低。步行5 min有3個居民點可以到達(dá)公園綠地，占居民點總數(shù)的1.13%；步行10 min有8個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為3.01%；步行15 min有26個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為9.77%。居民步行5 min能夠到達(dá)公園綠地的覆蓋面積占研究區(qū)域國土面積的0.74%，步行10 min覆蓋面積占比為2.48%，步行15 min覆蓋面積占比為8.68%。從圖1可以看出，步行15 min能夠到達(dá)公園綠地的區(qū)塊僅集中在研究區(qū)域的西南片區(qū)，即撫河公園以東、中山路以南、八一廣場以西、站前西路以北區(qū)域。

3.1.2 基于自行車行的可達(dá)性分析

根據(jù)北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院和摩拜單車共同發(fā)布的《2017年共享單車與城市發(fā)展白皮書》中的研究數(shù)據(jù)，本文以10 km/h作為研究區(qū)域自行車的行車速度[8]。研究結(jié)果表明，自行車行5 min有28個居民點可以到達(dá)公園綠地，占居民點總數(shù)的10.53%；自行車行10 min有70個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為26.32%；自行車行15 min有110個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為41.35%。自行車行5 min能夠到達(dá)公園綠地的覆蓋面積占研究區(qū)域國土面積的6.05%，自行車行10 min覆蓋面積占比為24.90%，自行車行15 min覆蓋面積占比為56.63%。相較步行而言，自行車行的可達(dá)性有了較大幅度的提高。從圖2可以看出，自行車行15 min能夠到達(dá)公園綠地的區(qū)域主要集中在研究區(qū)域的中部和南部片區(qū)，即陽明路以南、南京九線以西的大片區(qū)域。

3.1.3 基于公交車行的可達(dá)性分析

3.研究區(qū)域公園綠地公交車行服務(wù)范圍圖

4.研究區(qū)域公園綠地步行和自行車行服務(wù)范圍圖

國家住建部《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-2012）[11]中對不同道路等級的車速分別進(jìn)行了規(guī)定，為方便計算，本文就以30 km/h作為不同道路等級的公交車平均車速，每個紅綠燈處停留30 s[8]。研究結(jié)果表明，公交車行5 min有10個居民點可以到達(dá)公園綠地，占居民點總數(shù)的3.76%；公交車行10 min有40個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為15.04%；公交車行15 min有74個居民點可以到達(dá)公園綠地，占比為27.82%。居民公交車行5 min能夠到達(dá)公園綠地的覆蓋面積占研究區(qū)域國土面積的2.34%，公交車行10 min覆蓋面積占比為15.25%，公交車行15 min覆蓋面積占比為38.81%。從圖3可以看出，與自行車行較為相似，公交車行15 min能夠到達(dá)公園綠地的區(qū)域同樣集中在研究區(qū)域的中部和南部片區(qū)。由此可知，公交車行對研究區(qū)域公園綠地的可達(dá)性影響較小。

3.2 基于步行和自行車行的可達(dá)性分析

大量研究表明，步行和自行車行是城市居民進(jìn)入公園綠地休閑游憩的主要交通方式[12]。加之公交車行對南昌市舊城中心區(qū)公園綠地可達(dá)性的貢獻(xiàn)不大，因此本文重點分析基于步行和自行車行的城市公園綠地可達(dá)性，將研究區(qū)域公園綠地步行服務(wù)范圍圖（圖1）和自行車行服務(wù)范圍圖（圖2）在ArcGIS中進(jìn)行疊加處理，即可分析計算出基于步行和自行車行的城市公園綠地服務(wù)范圍圖（圖4）。由圖4可以看出，研究區(qū)域步行和自行車行15 min可以到達(dá)公園綠地的居民點有110個，占居民點總數(shù)的41.35%；步行和自行車行15 min能夠到達(dá)公園綠地的覆蓋面積占研究區(qū)域國土面積的56.63%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，可達(dá)性較低的居民點較為集中，主要分布在研究區(qū)域的東部片區(qū)、東南片區(qū)、西北片區(qū)、中北片區(qū)和東北片區(qū)5片區(qū)域。

4 基于步行和自行車行的南昌市舊城中心區(qū)城市公園綠地優(yōu)化布局策略

正確理解城市公園綠地可達(dá)性的影響因素是進(jìn)行城市公園綠地優(yōu)化布局的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。相關(guān)研究表明，影響城市公園綠地可達(dá)性的因素主要有3個方面：

一是公園綠地的吸引力（即公園綠地本身的質(zhì)量）、數(shù)量及其空間格局；

二是不同需求人群的特征（如年齡結(jié)構(gòu)、受教育程度等）及其空間分異情況；

5.研究區(qū)域新增公園綠地分布圖

6.優(yōu)化后研究區(qū)域公園綠地步行和自行車行服務(wù)范圍圖

三是市民居住地與城市公園綠地間的通達(dá)性或阻力（包括居住地與公園之間的距離、城市道路網(wǎng)絡(luò)的完善程度、居民出行的交通方式、居民點的空間分布等）[13-14]。基于上述影響因素及南昌市舊城中心區(qū)城市建設(shè)現(xiàn)狀，要提高基于步行和自行車行的城市公園綠地可達(dá)性，最重要的是要在城市公園綠地服務(wù)盲區(qū)因地制宜地增加一些城市公園，以此完善城市公園綠地空間布局；其次是要完善城市道路交通網(wǎng)絡(luò)，尤其是要完善以城市綠道為代表的城市慢行交通系統(tǒng)。

4.1 增加城市公園綠地數(shù)量

研究區(qū)域目前僅有20處公園綠地，且公園綠地空間布局失衡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市居民的休憩需求。因此，通過增加城市公園綠地數(shù)量的方式，能夠在一定程度上提升研究區(qū)域公園綠地可達(dá)性。因受舊城中心區(qū)固有的城市用地局限性影響，在新增公園綠地的類型上需斟酌其可行性。城市公園綠地中的社區(qū)公園和游園，相較綜合公園來說占地面積小、投資低、布局機(jī)動性強(qiáng)、建設(shè)難度低，具有較強(qiáng)的可實施性。因此，提高研究區(qū)域城市公園綠地可達(dá)性的關(guān)鍵在于結(jié)合南昌市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃，在可達(dá)性較差區(qū)域新增一定數(shù)量的社區(qū)公園或游園。同時，在新增公園綠地選址時要優(yōu)先考慮居民點的分布情況，方便更多居民能夠就近到達(dá)公園綠地。同時結(jié)合南昌市舊城中心區(qū)的土地利用規(guī)劃和城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃，優(yōu)化方案擬在研究區(qū)域新增25處公園綠地，其中社區(qū)公園3處、游園22處（圖5）。此外，還可增加現(xiàn)有城市公園綠地的出入口數(shù)量，以此聯(lián)通更多的城市道路，將公園綠地更加有效地向居民開放。

經(jīng)上述優(yōu)化布局，南昌市舊城中心區(qū)步行和自行車行15 min可達(dá)的居民點有195個，占研究區(qū)域居民點總數(shù)的73.31%，相比優(yōu)化前增加了31.96%；15min覆蓋的服務(wù)面積占比為81.24%，相比優(yōu)化前增加了24.61%。由圖6可以看出，優(yōu)化布局后，南昌市舊城中心區(qū)的東部片區(qū)、東南片區(qū)、西北片區(qū)和中北片區(qū)基于步行和自行車行的城市公園綠地可達(dá)性有顯著提高。

4.2 完善城市道路交通網(wǎng)絡(luò)

相關(guān)研究表明，完善城市道路交通網(wǎng)絡(luò)，尤其是構(gòu)建聯(lián)通順暢的慢行交通網(wǎng)絡(luò)，是提升城市公園綠地可達(dá)性的重要舉措[15]。由于研究區(qū)域道路交通路網(wǎng)以機(jī)動車道為主，加之在交通擁堵地段缺少非機(jī)動車道連通設(shè)計，導(dǎo)致居民步行或自行車行受阻，進(jìn)而大大降低了研究區(qū)域基于步行和自行車行的城市公園綠地可達(dá)性。

以步行或自行車行方式前往公園綠地休閑的居民，通常會選擇城市支路、人行道、城市綠道等城市慢行交通路網(wǎng)。從這個角度來看，城市慢行交通路網(wǎng)的完善程度會極大影響城市公園綠地的可達(dá)性。如研究區(qū)域中部片區(qū)由于城市支路、人行道較為密集，慢行交通路網(wǎng)非常完善，該片區(qū)公園綠地的可達(dá)性較高；研究區(qū)域西北片區(qū)則由于城市支路、人行道等城市慢行交通路網(wǎng)不夠完善，導(dǎo)致該片區(qū)公園綠地的可達(dá)性較低。因此，規(guī)劃并完善研究區(qū)域城市慢行交通網(wǎng)絡(luò)，以使選擇步行或自行車行出行的居民可以便捷到達(dá)城市公園綠地進(jìn)行休閑游憩。

在城市慢行交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時，要做好以下3個方面的工作：

一是要確保城市慢行交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理、功能完備，尤其是要加強(qiáng)步行路段與車行路段的有效銜接，并采用規(guī)劃措施防止機(jī)動車占用人行通道；

二是要在確保交通安全的基礎(chǔ)上，適度選用城市居民自發(fā)創(chuàng)造的步行路徑，并將其納入城市交通體系，形成更加人性化的城市慢行交通網(wǎng)絡(luò)；

三是要確保城市慢行交通網(wǎng)絡(luò)和城市公園綠地的連通性，方便居民通過步行或自行車行方式進(jìn)入城市公園綠地。

4.3 加強(qiáng)城市綠道規(guī)劃建設(shè)

按照景觀生態(tài)學(xué)理論的“斑塊”“基質(zhì)”和“廊道”結(jié)構(gòu)模式對城市綠地進(jìn)行系統(tǒng)布局，不僅可以保證城市綠地景觀結(jié)構(gòu)的完整性[16]，而且可以有效降低斑塊與斑塊之間的隔離程度。城市綠道不僅是重要的城市生態(tài)廊道，同時也是城市慢行交通系統(tǒng)的主體。由此可見，建設(shè)完善的城市綠道系統(tǒng)可以有效提高基于步行和自行車行的城市公園綠地可達(dá)性。

城市綠道的建設(shè)要在條件允許的情況下盡可能地為行人創(chuàng)造豐富的空間體驗，采用視線轉(zhuǎn)移等造景手法消除周邊建筑形成的空間壓迫感，形成親切宜人的慢行空間。此外在城市綠道環(huán)境設(shè)計中，建議適當(dāng)布設(shè)城市雕塑、園林小品等景觀標(biāo)志物，增添步行或自行車行過程中的趣味體驗。通過城市綠道的建設(shè)，可以將居民點與城市公園綠地有效鏈接起來，有利于城市居民快速、安全、舒適地到達(dá)公園綠地進(jìn)行休閑游憩，進(jìn)而提升城市居民的獲得感、幸福感和安全感。

5 結(jié)語

運用ArcGIS分析城市綠色公共服務(wù)設(shè)施分布格局，能夠切實地將城市居民的休閑需求與城市公園綠地的空間布局通過實際道路網(wǎng)以及人的多種交通方式緊密結(jié)合，從而形成對城市公園綠地空間布局具有引導(dǎo)性的、科學(xué)的規(guī)劃方法和反饋機(jī)制，并推動政府部門將綠地和資金投入到城市需求最大的區(qū)域，提高投資效率，完善城市公園綠地空間布局。

（注：本文圖表均由王志強(qiáng)繪制。）