基于GIS網(wǎng)絡(luò)分析的龍巖城市公園可達(dá)性研究

林斌 顏逸靜 金博聞 潘輝

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院(合署),福建 福州 350007；2.閩江學(xué)院，福建 福州 350108)

公園在城市規(guī)劃過程中承擔(dān)著重要的公共服務(wù)功能，作為城市中的主要景觀要素和休憩場所，公園發(fā)揮著極大的作用[1]。隨著生活水平的提高，公園的規(guī)劃建設(shè)不應(yīng)只追求數(shù)量與規(guī)模，還應(yīng)考慮市民能否更方便快捷地進(jìn)入公園[2]。傳統(tǒng)評價指標(biāo)如城市綠地率、人均綠地面積等并不能真實地反映公園的現(xiàn)實服務(wù)效果[3]，而可達(dá)性指標(biāo)能夠更加客觀地解決這一問題[4]。

可達(dá)性概念最早于20世紀(jì)50年代由國外學(xué)者W.G.Hansen提出，即由空間任意一點到目的地的難易程度，衡量指標(biāo)包括空間阻力(spatial resistance)、時間、距離等[5]。目前國外公園可達(dá)性主要涉及使用效益分析[6]、空間格局評估等內(nèi)容；國內(nèi)研究多傾向于指出中心城區(qū)規(guī)劃問題，較少提出改進(jìn)建議[7-10]。目前可達(dá)性研究方法包括網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析、費用加權(quán)距離等方法。有關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，以道路矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)分析法能更真實地評價公園的可達(dá)性[11，12]。

作為全國文明城市，龍巖市曾榮獲國家園林城市、國家森林城市等稱號。本研究以龍巖市主城區(qū)7個公園為研究對象， 運用ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析法，基于龍巖道路、人口數(shù)據(jù)，以到達(dá)公園入口的實際情況來評價龍巖主城區(qū)城市公園的空間分布和服務(wù)情況，為城市公園研究提供新思路，并為福建其他城市公園空間格局優(yōu)化提供參考。

1 研究對象及范圍

研究范圍位于新羅區(qū)的主體區(qū)域，即龍巖市中心城區(qū)主城區(qū)。新羅區(qū)境內(nèi)森林資源豐富，人口密度大，城市建設(shè)比較完善，城市建成區(qū)面積68.3hm2，人均公園綠地面積12.21m2。據(jù)《龍巖中心城區(qū)綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2016—2020)》可知，公園綠地建設(shè)相對集中于主城區(qū)，且公園建設(shè)滯后于城市發(fā)展，相關(guān)建設(shè)與發(fā)展?jié)摿薮蟆１敬窝芯糠秶Y(jié)合龍巖市行政規(guī)劃圖，北、西、東分別以繞城高速S21、S76、S203為界，南邊以行政規(guī)劃為界，研究區(qū)面積為142km2。本文以休閑游憩功能為主,選取大眾點評度高且面積大于2hm2的城市公園[13],研究對象包括：蓮花山公園(115.07hm2)、登高山公園(15.01hm2)、龍津湖公園(15hm2)、中央蘇區(qū)公園(1 308hm2)、中山公園(3.2hm2)、石鑼鼓公園(14.17hm2)、龍巖體育公園(13.21hm2)。

2 研究方法與步驟

2.1 數(shù)據(jù)獲取

人口數(shù)據(jù)來源于《龍巖中心城區(qū)主城區(qū)單元控制性詳細(xì)規(guī)劃維護(hù)(2020年)》，公園數(shù)據(jù)主要參考《龍巖市中心城區(qū)近期建設(shè)規(guī)劃(2016—2020)》，路網(wǎng)數(shù)據(jù)主要參考OSM衛(wèi)星圖、百度地圖并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研確認(rèn)。采用ENVI5.2進(jìn)行正射校正等預(yù)處理，得到分辨率為1m的衛(wèi)星圖(圖1)，利用ArcGIS10.0對衛(wèi)星圖像解譯之后，結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行路網(wǎng)提取，得到公園及道路等數(shù)據(jù)(圖2)。

圖1 研究區(qū)的衛(wèi)星影像

圖2 研究區(qū)城市公園及道路網(wǎng)絡(luò)

2.2 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)分析模型

根據(jù)ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析的要求，建立公園數(shù)據(jù)庫和道路數(shù)據(jù)庫。公園數(shù)據(jù)庫包括名稱、面積、入口點等字段，本研究以公園入口點為網(wǎng)絡(luò)分析源點，即以到達(dá)入口點為到達(dá)公園，建立包含各公園入口數(shù)據(jù)的點文件。城市道路數(shù)據(jù)庫根據(jù)提取路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系建立模型，包括道路名稱、等級、行駛速度等數(shù)據(jù)。

本研究選擇機(jī)動車、非機(jī)動車、步行三種方式分別建立服務(wù)區(qū)圖層，時間閾值設(shè)置為5、10、15、20min，設(shè)置不同道路時間阻力值，即通過道路網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所需花費的時間，提取沿路網(wǎng)形成的可達(dá)區(qū)域，得到各公園服務(wù)面積。道路通行速度參考《龍巖市城市交通規(guī)劃2006—2020》，將道路分為主干路50km/h，次干路40km/h，主要支路30km/h，次要支路20km/h。非機(jī)動車設(shè)置速度為15km/h[7]，步行時間為1m/s。此外，在道路節(jié)點處設(shè)置30s模擬通過交叉路口等待時間[14，15]。因龍巖市城市公交還處于建設(shè)期，路線多變化，故不納入研究范疇。

2.3 分析計算人口密度及可達(dá)性面積與人口

人口密度計算以《龍巖市城市總體規(guī)劃(2011—2030)》劃分的城區(qū)單元為人口最小單元，根據(jù)公式(1)，計算人口密度，形成人口密度分布圖(圖3)。

圖3 研究區(qū)人口密度分布圖

(1)

式中“N”代表各單元人口數(shù)量，“S”代表各單元總面積。將得到的可達(dá)性分布圖與研究區(qū)行政規(guī)劃圖、人口密度圖疊加分析，根據(jù)公式得到研究區(qū)公園可達(dá)面積比和可達(dá)人口比:

(2)

(3)

3 結(jié)果與分析

3.1 公園及路網(wǎng)特征

從圖2可知，研究區(qū)北部和東南部沒有公園分布，即公園位置分布集中，7個公園面積差異較大。實地考察發(fā)現(xiàn)，中央蘇區(qū)公園面積最大但基礎(chǔ)設(shè)施不完善，其他公園服務(wù)設(shè)施較完善但公園面積小，可容納游客數(shù)量少。目前主城區(qū)城市公園建設(shè)整體相對滯后，建設(shè)階段的公園占現(xiàn)有城市公園總面積的34%。因龍巖屬于山地城市，北部交通路網(wǎng)存在大量空白。城市主干道數(shù)量少，西部和南部道路連接不完善，存在大量斷頭路，且路網(wǎng)稀疏。中東部路網(wǎng)完善程度明顯優(yōu)于其他地區(qū)。

3.2 公園個體可達(dá)性分析

可達(dá)性分布圖中，顏色深淺與可達(dá)性大小成正比。以非機(jī)動車出行為例，從各個公園可達(dá)性覆蓋圖(圖4—圖10)可知，蓮花山公園、龍津湖公園和石鑼鼓公園的可達(dá)性最佳，通過分析發(fā)現(xiàn)，這三個公園出入口數(shù)量設(shè)置合理，且多與城市干道相連，因城市路網(wǎng)在中部地區(qū)較為成熟，故可達(dá)性覆蓋地區(qū)多為中部。

圖4 石鑼鼓公園

圖5 蓮花山公園

圖6 龍津湖公園

圖7 中央蘇區(qū)公園

圖8 登高山公園

圖9 中山公園

圖10 龍巖體育公園

中央蘇區(qū)公園的占地面積最大，但因其周圍路網(wǎng)尚不完善，且公園出入口設(shè)置較少，可達(dá)性不強(qiáng)；中山公園、登高山公園出入口數(shù)量合理但與城市主路聯(lián)系不強(qiáng)，故可達(dá)性不強(qiáng)；龍巖體育公園為非開放式公園，公園地理位置靠近主干道但出入口數(shù)量少，影響其可達(dá)性。結(jié)合以上分析可知，公園出入口分布及周邊路網(wǎng)決定了不同時間條件下可達(dá)性面積分布。

3.3 公園全局可達(dá)性分析

由圖11—圖13可看出，整體研究區(qū)中部可達(dá)性最好，整體可達(dá)效果從中部沿四周擴(kuò)散，在路網(wǎng)空白區(qū)域停止，且只有在機(jī)動車條件下，研究區(qū)中部地區(qū)才被完全覆蓋，花費時間較多，超過15min。三種出行方式在北部及東南部皆出現(xiàn)服務(wù)盲區(qū)，未覆蓋區(qū)域與路網(wǎng)空白區(qū)相符，故應(yīng)加強(qiáng)空白區(qū)路網(wǎng)建設(shè)。

圖11 步行公園可達(dá)分布

圖12 非機(jī)動車公園可達(dá)分布

圖13 機(jī)動車公園可達(dá)分布

對三種出行方式下總體可達(dá)性面積比、人口比進(jìn)行統(tǒng)計(表1、表2)，結(jié)果表明，不同時間等級下可達(dá)性效果排序為機(jī)動車、非機(jī)動車、步行。三種出行方式最高可達(dá)性面積比分別為9.61%、28.28%、56.62%，對應(yīng)可達(dá)性人口比分別為12.83%、33.72%、71.23%。人口比均大于可達(dá)面積比，說明公園布局與人口密度匹配較為合理。

表1 三種出行方式下城市公園可達(dá)面積比

表2 三種出行方式下城市公園可達(dá)人口比

公園周邊居民的主要交通方式是步行，而20min的可達(dá)面積比9.61%和可達(dá)人口比12.83%說明可達(dá)性相對較低，且無論何種出行方式，20min內(nèi)仍有近40%的不可達(dá)面積與近30%人口未覆蓋，說明研究區(qū)整體可達(dá)性較差，未能完全滿足居民使用需求。

從圖14、圖15可知各出行方式可達(dá)性比的增長變化。機(jī)動車增長速率最快，步行的增長速率緩慢。機(jī)動車出行在10min之后面積可達(dá)比達(dá)到40.66%，遠(yuǎn)超20min內(nèi)非機(jī)動車與步行可達(dá)性面積。值得注意的是，機(jī)動車與非機(jī)動車的可達(dá)面積、人口比在5—15min的增長趨勢較強(qiáng)；20min后，未覆蓋區(qū)域位置大多為路網(wǎng)空白區(qū)域，說明此時可達(dá)性與路網(wǎng)的完善程度有一定關(guān)聯(lián)。

圖14 三種出行方式可達(dá)面積比增長趨勢

圖15 三種出行方式可達(dá)人口比增長趨勢

4 建議

4.1 均衡公園布局

以機(jī)動車可達(dá)分布圖為依據(jù)，在研究區(qū)公園服務(wù)未覆蓋的邊緣地帶如中心單元、 北城單元、東肖單元等區(qū)域，應(yīng)利用原有山林資源及龍川支流建設(shè)郊野公園，彌補(bǔ)城市公園服務(wù)的不足，滿足該區(qū)域居民生活需求，達(dá)到公園服務(wù)的公平性。其次，對人口密度較高的區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有公園綜合建設(shè)，如中央蘇區(qū)公園，四周人口密度較大，這類面積較大的綜合公園應(yīng)合理規(guī)劃功能區(qū)，提高公園利用率。

4.2 均衡公園出入口

公園出入口對公園服務(wù)覆蓋面有重要影響，如中央蘇區(qū)公園東側(cè)出入口較少，影響東側(cè)居民通行效率，應(yīng)考慮分段設(shè)置出入口，解決道路繞行問題，提高公園可達(dá)性。此外，居民常采用步行以外的通行方式到達(dá)公園，因此，對登高山公園、中山公園等應(yīng)考慮公園出入口盡量與城市主干、次干路銜接，且合理規(guī)劃公園各出入口停車場面積，采用地下停車場或入口廣場等形式節(jié)約用地面積。

4.3 完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

首先，應(yīng)對城市當(dāng)中的路網(wǎng)空白區(qū)、次干路進(jìn)行完善，減少斷頭路，著重完善臨近街道處的城市路網(wǎng)，提高可達(dá)面積與人口比。其次，提高道路等級，對主要支路進(jìn)行擴(kuò)建，提升通行速度，對占地面積較大的公園應(yīng)合理利用城市道路分割，增設(shè)跨園公路，提高通行效率。最后，由于網(wǎng)絡(luò)化道路系統(tǒng)模擬每個節(jié)點都需等待紅綠燈時間，因此縮短等待時間有利于優(yōu)化交通路線。比如，在十字路口設(shè)立立交橋，建立空中非機(jī)動車道或形成以步行為特色的城市綠道，連接公園及其他公共設(shè)施，為居民提供更加便捷的出行選擇，提高步行的通行效率。

5 總結(jié)

通過網(wǎng)絡(luò)分析法，對龍巖市主城區(qū)的7個城市公園進(jìn)行機(jī)動車、非機(jī)動車和步行三種出行模式的模擬，得到公園可達(dá)性分布圖及相關(guān)可達(dá)性數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：(1)研究區(qū)內(nèi)公園可達(dá)性呈現(xiàn)中部高、四周低的格局，公園位置較為集中，較大規(guī)模的公園基礎(chǔ)設(shè)施尚未完善導(dǎo)致區(qū)域可達(dá)性差。(2)研究區(qū)內(nèi)的公園可達(dá)性面積和人口指數(shù)較低，車行20min時，不可達(dá)面積比為43.38%，不可達(dá)人口比分別為28.77%，未能較好地滿足城市居民的需求。(3)龍巖市主城區(qū)屬于山地城市，路網(wǎng)建設(shè)尚未完善，基礎(chǔ)設(shè)施相對滯后，對公園可達(dá)性有所影響。針對現(xiàn)狀，提出均衡公園及其出入口、完善交通路網(wǎng)等建議。本研究根據(jù)龍巖市主城區(qū)的公園可達(dá)性進(jìn)行分析，并針對當(dāng)前公園存在的問題提出意見，為日后其他城市服務(wù)設(shè)施可達(dá)性研究提供一定參考。

本次研究選取研究對象特征為山地城市，與其他類型城市的規(guī)劃發(fā)展有所差異，在未來的研究中應(yīng)選取不同城市類型的公園建設(shè)為研究對象，滿足研究結(jié)果的可實施性。此外，現(xiàn)有研究結(jié)果是基于交通道路通暢的條件下進(jìn)行的，實際還應(yīng)考慮城市地形、交通堵塞等情況對城市居民出行的影響，綜合模擬各種影響因素的研究還有待深入。