基于3S技術(shù)的城市公園可達性分析

摘" 要：城市公園是城市綠地重要的組成部分，為探究城市公園對城市居民的服務(wù)能力及城市內(nèi)不同區(qū)域的公園服務(wù)能力均衡性，利用3S技術(shù)提取利川市建成區(qū)的公園、人口分布等數(shù)據(jù)，通過3個定量評價可達性的指標，運用網(wǎng)絡(luò)分析法對公園可達性進行分析。結(jié)果表明，在步行20 min內(nèi)，公園可達性3個指標最大分別可達0.59、0.58、0.55，在騎行20 min內(nèi)，公園可達性3個指標最大分別可達0.72、0.74、0.68。通過分析，利川市建成區(qū)內(nèi)公園整體可達性良好，但是4個城區(qū)之間存在明顯的、有規(guī)律性的差異，呈現(xiàn)出南北城區(qū)公園可達性優(yōu)于東西城區(qū)可達性的特點。該結(jié)論對利川市的公園規(guī)劃、居住區(qū)規(guī)劃等具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：城市公園；利川市；可達性；3S技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)分析

中圖分類號：F299.24 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）19-0087-05

Abstract： City park is an important part of urban green space. In order to explore the service capacity of the city park to urban residents and the balance of park service capacity in different areas of the city， 3S technologies is used to extract the park and population distribution data of Lichuan built area. Through three quantitative evaluation indicators， network analysis is used to analyze the accessibility of parks. The results show that the three indexes of park accessibility can reach 0.59， 0.58 and 0.55 respectively within 20 minutes of walking， and 0.72， 0.74 and 0.68 respectively within 20 minutes of cycling. Through the analysis， the overall accessibility of parks in Lichuan City is good， but there are obvious and regular differences among the four urban areas， which shows that the accessibility of parks in the north and south urban areas is better than that in the east and west urban areas. This conclusion can be used as a reference for park planning and residential area planning in Lichuan.

Keywords： city park; Lichuan City; accessibility; 3S technologies; network analysis

公園綠地指具有一定的游憩設(shè)施和服務(wù)設(shè)施，向公眾開放，以游憩功能為主，同時兼具生態(tài)美化、教育 避險等功能的綜合綠化用地[1]。隨著城市化進程的不斷深入，人口在城市不斷聚集，人們對于城市休閑娛樂、游玩休憩具有了更高的需求，城市公園在改善城市居民生活體驗上扮演著至關(guān)重要的角色，公園綠地及其提供的服務(wù)質(zhì)量成為衡量城市環(huán)境和居民生活水平的重要指標[2]。城市公園綠地的綜合評價面臨著諸多問題，第一是數(shù)據(jù)獲取問題，傳統(tǒng)測評手段往往是實地勘測公園現(xiàn)狀結(jié)合GIS來進行分析，隨著3S技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)在城市公園數(shù)據(jù)獲取中起到關(guān)鍵性的作用，GNSS技術(shù)可以非常便捷地獲取公園出入口等空間位置，RS通過高分辨率遙感影像自動提取綠地信息，GIS為可達性分析提供工具[3-5]。第二是如何根據(jù)市民出行需求選擇合適的公園綠地評價指標，評價公園綠地對于城市居民影響的常用指標是公園可達性。目前，對于公園綠地可達性的研究方法較多，主要有緩沖區(qū)分析法[6-7]、引力勢能模型法、費用加權(quán)法[8]、最小臨近距離法[9]、高斯兩步移動搜索法[10]、網(wǎng)絡(luò)分析法[11-17]、地理探測器法[18]和空間句法[19-21]等方法。其中網(wǎng)絡(luò)分析法是考慮到城市居民的實際出行選擇，是目前國內(nèi)學(xué)者普遍使用的一種可達性分析方法。

1" 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1" 研究區(qū)概況

利川市位于湖北省恩施土家族苗族自治州西北部，東接恩施市、南接咸豐縣。地跨東經(jīng)108°21′～109°18′，北緯29°42′～30°39′，是湖北省西南的重要門戶，也是鄂西南陸地交通入渝的要道（圖1）。

1.2" 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來源于4個方面。

1）多光譜高分辨率遙感影像。來源于Geoeye-1商業(yè)衛(wèi)星影像，全色波段分辨率為0.5 m，高光譜分辨率為1 m。

2）各類城市規(guī)劃文件及相應(yīng)規(guī)范。

3）實地調(diào)查數(shù)據(jù)。包括公園出入口數(shù)據(jù)、關(guān)鍵性定位數(shù)據(jù)、小區(qū)樓棟信息等。

4）道路網(wǎng)數(shù)據(jù)。來自于OSM。

2" 研究方法

2.1" 研究路線及主要方法

通過融合3S技術(shù)（GNSS、RS、GIS）進行研究，GNSS技術(shù)主要負責點位數(shù)據(jù)采集，公園綠地信息、居住區(qū)信息通過高分辨率遙感影像來提取，GIS負責數(shù)據(jù)的綜合編輯與分析，整體研究路線如圖2所示。

2.1.1" 網(wǎng)絡(luò)分析法

公園所影響和服務(wù)的范圍是不一樣的，考慮到實際的出行方式是由道路所決定，這就導(dǎo)致公園的服務(wù)范圍不是以公園為中心的圓形區(qū)域，而是以道路網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的服務(wù)范圍。道路網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)路徑、障礙組成，網(wǎng)絡(luò)的基本組成如圖3所示。

2.1.2" 人口估計方法

城市公園提供的服務(wù)主要是面向城市居民，所以城市公園服務(wù)了多少人是關(guān)鍵考慮點，考慮到城市人口較為分散地居住在各個小區(qū)、單位、工廠等，且具有一定程度的流動性。本文采用估計法，以城市常住人口數(shù)為依據(jù)，假定成比例分散在各個小區(qū)，估計的基本原理為

式中：Di為每一個居住小區(qū)的占地面積，數(shù)據(jù)來自于高分辨率遙感影像的提??；fi為每一個居住小區(qū)的平均樓層數(shù)，數(shù)據(jù)來自于實地調(diào)查；n表示公園總個數(shù)；A為總?cè)丝跀?shù)；Ai為某一個小區(qū)的估計人口數(shù)。

2.2" 可達性評價指標

為了定量評價公園可達性，本文引入3個指標，分別是公園服務(wù)面積占建成區(qū)比例V1、公園服務(wù)的居住區(qū)面積占總居住區(qū)面積的比例V2、公園服務(wù)人口占總?cè)丝诒壤齎3。

式中：Si表示每一個公園的實際占地面積；n表示公園個數(shù)；Sarea表示建成區(qū)面積；S表示某一公園覆蓋居住用地的面積；Dj表示每一個小區(qū)的居住用地面積；m表示小區(qū)個數(shù)；Ai表示某一個公園所服務(wù)的人口數(shù)量；A表示總的人口數(shù)量。V1、V2、V3的范圍在[0，1]，數(shù)值越大，表示公園的可達性越好。

3" 結(jié)果與分析

3.1" 城區(qū)人居地及公園分布基本情況

利川市建成區(qū)內(nèi)面積、居住面積、人口等統(tǒng)計見表1，由表1可知，在四大城區(qū)范圍，北城區(qū)面積最大，南城區(qū)面積最小，分別為7.83 km2和2.08 km2，建成區(qū)內(nèi)大規(guī)模的森林公園分布在東城區(qū)、北城區(qū)的沿山地帶，故而公園面積較多的是東城區(qū)和北城區(qū)，分別達到1.09 km2和0.98 km2，南城區(qū)范圍較小，濱河公園在其內(nèi)部，結(jié)合建成區(qū)范圍大小，可以得出公園面積占比較高的是東城區(qū)和南城區(qū)，分別達到18.43%和18.55%。對于人口分布而言，北城區(qū)是主要居住區(qū)域，其居住用地面積、居住人口數(shù)均是最多的，分別達到0.8 km2和7.11萬人。而南城區(qū)是以新城為主，用地較為密集，居住用地占比最高，達15.75%。

3.2" 公園可達性分析

城市居民去公園的主要目的一般是散步、散心、放松，在日常生活中，會傾向于就近游玩。不同的人群會根據(jù)自身情況選擇不同的出行方式，經(jīng)過調(diào)查，主要的出行方式是步行和自行車出行，花費的時間也不會很長。對步行和自行車騎行而言，選擇5、10、20 min三個時間跨度，即在相應(yīng)的時間內(nèi)，選擇不同的出行方式可以抵達哪些地方，為了評價城市公園的可達性，采用網(wǎng)絡(luò)分析，通過式（4）、式（5）、式（6）三個評價指標V1、V2、V3來定量評價公園可達性。

3.2.1" 建成區(qū)內(nèi)公園可達性分析

圖4表示步行方式的可達性，圖5表示騎行方式的可達性，結(jié)合表2，步行5 min能夠覆蓋到的公園范圍是有限的，在20%附近，其中3個指標V1、V2、V3分別是0.23、0.18、0.16；而步行20 min能夠覆蓋到的公園范圍大約在50%～60%，其中3個指標V1、V2、V3分別是0.59、0.58、0.55。這表明對于市民而言，有近60%的居民可以在20 min內(nèi)到達某一公園，圖4的空白部分表明沒有被公園覆蓋到的區(qū)域，表明這些區(qū)域內(nèi)的居民無法在20 min內(nèi)抵達公園。對于騎行而言，利川市建成區(qū)內(nèi)道路密集，騎行出行較為方便，騎行5 min能夠覆蓋到的公園范圍相較于步行有明顯增長，在30%附近，其中3個指標V1、V2、V3分別是0.34、0.27、0.25；而騎行20 min能夠覆蓋到的公園范圍相較于步行有明顯提升，達到70%，其中3個指標V1、V2、V3分別是0.72、0.74、0.68。這表明對于市民而言，騎行出行游玩是不錯的選擇。

3.2.2" 不同城區(qū)的公園可達性比較

利川市由于4個城區(qū)的自然條件、規(guī)劃發(fā)展、歷史遺留等多方面的問題，不同的城區(qū)公園的密度、人口密度是有差異的。無論選擇何種出行方式，不同城區(qū)的未覆蓋區(qū)域有著明顯的區(qū)別，特別是在東城區(qū)和西城區(qū)，即使20 min的出行也有較大范圍的未覆蓋區(qū)域，為了定量分析并比較不同城區(qū)的公園可達性差異，得到如表3和圖6所示的結(jié)果。

圖6中的（a）、（b）、（c）表示步行方式在不同步行時間下各個城區(qū)的可達性指標，（d）、（e）、（f）表示騎行方式在不同騎行時間下各個城區(qū)的可達性指標。結(jié)合表3和圖6可以看出，無論使用哪種出行方式、無論出行時間長短，南、北城區(qū)的公園可達性都是相對較好的，其主要原因是因為南城區(qū)以新城為主，規(guī)劃較為合理，且居住區(qū)分布均勻，城區(qū)面積較小，距離清江濱河公園均較近，所以對于南城區(qū)的居民而言，公園可達性較為方便，居民可以選擇較為自由的出行方式和出行時間，均能夠獲得較好的公園游憩、休閑服務(wù)。與之相反的是，東城區(qū)和西城區(qū)的公園可達性普遍較差，因為東、西城區(qū)主要是以農(nóng)地、廠房、荒地為主，缺少各類公園，且人口較為稀少，分布較為分散，這就導(dǎo)致東城區(qū)、西城區(qū)的居民想要享受公園服務(wù)，不得不花費更多時間。通過比較圖6中（a）—（f），3個城區(qū)的三大公園可達性指標的趨勢是類似的，即南北城區(qū)相對高、東西城區(qū)相對低。

4" 結(jié)論

通過采用3S技術(shù)來評價利川市建成區(qū)內(nèi)公園的可達性，GNSS與RS主要負責綠地等基礎(chǔ)信息的獲取，通過GIS網(wǎng)絡(luò)分析法，探究了利川市建成區(qū)內(nèi)公園可達性及不同城區(qū)的公園可達性特點，可以得出，利川市建成區(qū)公園可達性總體良好，在日常公園需求中，市民可以較好地享受公園的便利，但是各個城區(qū)分布不均，且各個城區(qū)之間呈現(xiàn)出“南北優(yōu)于東西”這一相似的差異性，這對分析不同城區(qū)公園對城市居民的影響，了解當前城市公園布局，為城市綠地規(guī)劃、公園設(shè)計、居住區(qū)設(shè)計、道路建設(shè)和城市綠道建設(shè)等有一定的指導(dǎo)意義。

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第一作者簡介：滕健（1993-），男，碩士，助教。研究方向為城鄉(xiāng)工程建設(shè)。

*通信作者：袁菲（1993-），女，碩士，工程師。研究方向為礦山測量。