基于網(wǎng)絡分析的合肥市濱湖新區(qū)公園綠地可達性研究

傅夢穎

(合肥市測繪設計研究院，安徽 合肥 230000)

1 引 言

城市綠地作為城市中的自然服務系統(tǒng)，是城市中的“綠肺”，具有重要的城市生態(tài)環(huán)境調節(jié)和休閑娛樂服務功能。城市綠地的類型包括五大類：公園綠地、廣場綠地、生產(chǎn)綠地、防護綠地、附屬綠地，其中公園綠地是城市綠地系統(tǒng)中與市民生活聯(lián)系最為密切、發(fā)揮最大社會和生態(tài)效益的城市綠地。公園綠地的服務狀況，已經(jīng)成為評價一個城市宜居性和建設生態(tài)城市的重要標準之一[1]?，F(xiàn)行綠地分類標準的統(tǒng)計指標為綠地率、人均公園綠地面積等，主要用于描述城市公園綠地的數(shù)量特征，無法反映城市公園的空間分布性和服務公平性[2]。隨著城市居民生活水平的提高，公園綠地可達性問題引起了人們的關注。

可達性是指從空間中任意一點克服空間阻力到達目的地的難易程度，阻力通常用距離、時間、費用等指標來衡量[3，4]，在城市公園綠地評價中被廣泛應用?？蛇_性研究的主要方法有緩沖區(qū)法[5]、最小鄰近距離法[6]、引力模型法[7]、費用加權距離法[8]等。這些方法從不同角度反映了服務設施的空間可達性，緩沖區(qū)法和最小鄰近距離法忽略了到達目的地過程中的阻力，易高估服務設施的可達性，引力模型法和費用距離加權法也未考慮到到達目的地的真實路徑，一般對不同土地利用類型賦以相對阻力，但用地類型的劃分和相對阻力大小的賦值具有較大的主觀性。費用距離加權法需要將研究區(qū)劃分為大量的網(wǎng)絡，網(wǎng)格的尺寸直接影響到計算的精度。網(wǎng)絡分析法基于矢量道路網(wǎng)絡，在計算過程中能更為真實地評價服務設施的可達性[8～11]。

本文以合肥市濱湖新區(qū)城市公園為例，運用網(wǎng)絡分析法，基于合肥市道路網(wǎng)絡，結合濱湖新區(qū)居住小區(qū)空間分布數(shù)據(jù)，以到達公園的實際方式來評價合肥市濱湖新區(qū)城市公園的空間分布和服務情況，并與緩沖區(qū)法做了實驗對比，同時從步行、騎行、機動車三種交通方式對濱湖新區(qū)各街道城市公園可達性進行研究。研究能夠為城市公園綠地系統(tǒng)評價提供新思路和新方法，并為城市公園綠地空間格局優(yōu)化提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源與預處理

2.1 研究范圍

本文以合肥市濱湖新區(qū)作為研究對象。濱湖新區(qū)地處合肥市區(qū)東南部，位于中國第五大淡水湖巢湖之濱，是合肥通過巢湖、走入長江、融入長三角的水上門戶，分為濱湖世紀街道、煙墩街道、方興社區(qū)、大圩鎮(zhèn)6個街道，總用地面積約 196 km2。由于大圩鎮(zhèn)位于濱湖新區(qū)范圍內的部分極少(圖1)，且該區(qū)域無公園，因此不在本文研究范圍內。

圖1濱湖新區(qū)公園綠地及居住小區(qū)分布

2.2 數(shù)據(jù)收集與處理

依據(jù)最新的《城市綠地分類標準(CJJT-852017)》和調查要求，以2019年4月空間分辨率為 0.1 m的合肥市區(qū)航拍影像為基礎，采用3S技術與實地調研相結合的方式，對濱湖新區(qū)界限范圍內的公園綠地進行精細化采集?？紤]到狹長帶狀公園作整體化處理會影響到可達性計算的精確性，本文按照道路在路口處的自然分割將同一帶狀公園分割為不同區(qū)域，以此處理方法，共采集濱湖新區(qū)公園綠地50個，總面積為 646.85 hm2。本文在實驗過程中以真實公園出入口代替公園，共采集公園出入口146個。其他數(shù)據(jù)還包括道路網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、居住小區(qū)數(shù)據(jù)、街道行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)均來自合肥市2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)。其中，路網(wǎng)數(shù)據(jù)需根據(jù)道路交口對所有道路進行打斷，并進行拓撲處理；公園出入口點數(shù)據(jù)需建立與最近道路交口的連接。

濱湖新區(qū)公園綠地及居住小區(qū)空間分布如圖1所示，面積最大的三個公園是中部區(qū)域的塘西河公園、方興湖公園以及呈南北帶狀分布的金斗公園，占公園總面積的78%，分布在濱湖世紀社區(qū)、方興社區(qū)和萬年埠街道，除去大圩鎮(zhèn)，義城街道公園面積最小，僅在西南區(qū)域有濱湖公園延伸出的一小部分區(qū)域。

3 研究方法

3.1 緩沖區(qū)分析法

緩沖區(qū)分析法是以公園為中心，以最大服務距離為半徑建立緩沖區(qū)，緩沖區(qū)內市民可在可達時間內到達公園，緩沖區(qū)外則不能享受公園提供的服務。該方法能夠區(qū)分公園的服務和非服務區(qū)，但由于其是以直線衡量服務區(qū)半徑，并沒有考慮城市公園景觀的異質性以及公園可達過程中的自然和人為景觀障礙，不能反映空間可達性的內部差異，因此這種方法易高估其可達性[12]。

3.2 網(wǎng)絡分析法

網(wǎng)絡分析法是對地理網(wǎng)絡、城市基礎設施網(wǎng)絡進行地理化和模型化，該方法是計算按照某種交通方式，以道路網(wǎng)絡為基礎的城市公園在某一阻力值下的覆蓋范圍，主要用于資源的最佳分配、最短路徑的尋找等[1，12]。一個基本的網(wǎng)絡主要包括中心、連接、節(jié)點和阻力。本研究中，中心代表城市公園綠地，以點要素的形式表達，連接為道路網(wǎng)絡，節(jié)點為道路交點，阻力代表在道路上移動所花費的時間。

以往研究通常以城市公園的幾何中心代表公園，但由于公園形狀及面積大小的影響，這種方法會對可達性計算結果產(chǎn)生一定的影響[13]。本文以真實的城市公園可進入點作為中心，認為到達公園入口即為進入公園。因此每個公園為多個中心的集合，分別計算每個中心的服務區(qū)并將其合并作為該公園的服務面積。本文以時間為阻力進行可達性分析，且在每個路口設置 20 s的等待時間，出行方式為步行、騎行、機動車三種方式。

3.3 可達性分析相關指標

歐洲環(huán)境局曾建議，普通的城市公園步行最佳時間是 15 min內[14]；紐約2030版總體規(guī)劃提出了“確保所有紐約人距離公園在 10 min步行路程之內”的綠地建設目標。因此本文以 15 min為服務半徑模擬城市公園的服務區(qū)，分別以 0 min～5 min、5 min～10 min、10 min～15 min三個時間段為服務半徑來分析，換算為緩沖區(qū)法的服務半徑，則分別以 300 m、600 m、900 m為緩沖區(qū)半徑作公園綠地的服務范圍。

本文以服務面積比作為可達性分析指標，分別通過對比不同研究方法、不同交通方式下、不同街道之間的公園綠地可達性來分析合肥市濱湖新區(qū)公園綠地的服務情況。以往研究多以行政區(qū)范圍(本文的行政區(qū)級別為街道)來計算服務面積比指標[1，15，16](公式1)，但對于存在較大面積非建成區(qū)的區(qū)域來說，以行政區(qū)層面來評價服務面積比會低估公園綠地的真實服務水平，以居住小區(qū)來評價公園可達性更加符合公園綠地的實際服務狀況。因此，本文從居住小區(qū)角度來計算服務面積比指標(公式2)。

服務面積比=公園服務范圍覆蓋的行政區(qū)面積/行政區(qū)總面積×100%

(1)

服務面積比=公園服務范圍覆蓋的居住小區(qū)面積/居住小區(qū)總面積×100%

(2)

4 結果與分析

4.1 基于緩沖區(qū)分析法和網(wǎng)絡分析法的公園綠地可達性對比分析

步行到達公園綠地是市民最為主要的交通方式[14]，因此以步行為例，以 15 min為可達時間，以 1 m/s為步行速度，分別采用緩沖區(qū)分析法和網(wǎng)絡分析法對濱湖新區(qū)公園綠地可達性進行分析，結果如圖2和表1所示，可以看出兩種方法計算結果差異明顯：從街道層面來看，采用緩沖區(qū)方法得到的 15 min內的公園服務面積比為74.15%，而網(wǎng)絡分析法僅30.14%，其中，在 0 min～5 min、5 min～10 min內的采用緩沖區(qū)分析法得到的公園服務面積比均大于網(wǎng)絡分析法，分別高出42.15%、3.67%。

從居住區(qū)層面來看，15min內緩沖區(qū)分析法的服務面積比為89.9%，較網(wǎng)絡分析法高出25.6%；除10 min～15 min時間段外，緩沖區(qū)分析法的服務面積比均大于網(wǎng)絡分析法， 0 min～5 min、5 min～10 min時間段分別比網(wǎng)絡分析法高出33.01%、7.39%。；網(wǎng)絡分析法在5 min～10 min時間內的服務面積比最高(28.21%)，緩沖區(qū)分析法在 0 min～5 min內服務面積比最高(45.1%)。

圖2 兩種方法下的公園綠地可達性圖

緩沖區(qū)分析法和網(wǎng)絡分析法公園可達性對比(步行方式) 表1

兩種研究方法計算結果差異較大的原因主要在于兩者對公園綠地可達性的理解及計算方法不同。緩沖區(qū)分析法是以直線距離衡量空間上兩點之間的距離，而網(wǎng)絡分析法是以真實的道路網(wǎng)絡以及出行時間為基礎來衡量空間上一點到公園綠地的距離。由于道路、河流、交通規(guī)則等阻力的存在，直線距離則會高估公園綠地的可達性，例如沿塘西河北側，由于塘西河的阻隔，塘西河南岸的市民不能直接橫穿到達對岸，只能選擇繞行到達，在這個過程中花費的時間將遠遠高于直線距離，因此實際上塘西河南岸部分區(qū)域并不在北側公園綠地的服務范圍之內。其次，緩沖區(qū)以公園面為緩沖基礎，即認為公園邊界任何點都可進入公園，而實際情況并非如此，網(wǎng)絡分析法以真實的公園入口進行分析，更接近現(xiàn)實，如玉龍路帶狀公園由于西側是鐵路，僅東側少數(shù)幾個點可以進入，緩沖區(qū)法的結果卻包含了公園四周所有區(qū)域。

4.2 不同交通方式下公園綠地可達性對比分析

采用網(wǎng)絡分析法分析了步行、騎行和機動車三種交通方式下濱湖新區(qū)城市公園綠地可達性(圖2b、圖3a、圖3b)，其服務面積比統(tǒng)計結果如表2所示。

三種交通方式下公園可達性對比 表2

三種交通方式下的公園服務情況差異明顯。從街道層面來看，15 min內三種交通方式的服務面積比僅為30.15%、52.79%、56.06%，公園可達性較差；從居住區(qū)層面來看，15min內步行、自行車、機動車方式下的公園服務面積比分別為64.3%、96.85%、99.58%，分別提高了34.15%、44.06%、43.52%，公園可達性較好。分時間段來看，三種交通方式在 0 min～5 min內的服務面積比差異最大，以居住區(qū)層面為例，采用自行車方式的公園可達性是步行方式的4.98倍，大幅提高了濱湖新區(qū)公園綠地可達范圍，機動車方式在5min內的服務面積比高達99.16%，是步行方式的8.2倍，是自行車方式的1.65倍；步行方式在 5 min～10 min時間段公園可達性最好，自行車和機動車均是 0 min～5 min時公園可達性最好，其中，機動車在 0 min～5 min時間段的公園可達性(99.16%)與 15 min內(99.58%)僅相差0.42%。

圖3 不同交通方式下的公園綠地可達性圖

(1)步行可達性分析

在街道層面上，濱湖區(qū)步行方式前往公園的可達性較差(圖2b)，僅有30.15%的居民可以在 15 min內步行至最近的公園，方興社區(qū)、濱湖世紀社區(qū)由于公園數(shù)量較多且面積占比大，且該區(qū)域內的交通網(wǎng)絡密集，因此 15 min內的公園可達性良好，濱湖世紀社區(qū)的可達性最高(96.72%)，方興社區(qū)次之(71.28%)；萬年埠街道雖公園面積不小(圖2b)，但由于街道面積較大，導致公園可達性一般(49.43%)；煙墩街道由于存在較大面積非建成區(qū)，這塊區(qū)域缺少公園，因此可達性較差(19.95%)；義城街道非建成區(qū)面積更廣，區(qū)域內僅包含2個公園，并且交通網(wǎng)絡稀疏，因此該街道公園可達性最差(1.39%)。

在居住區(qū)層面上，15 min內的公園可達性為64.30%，比街道層面提升了34.15%，各街道的公園可達性排序與街道層面一致，公園服務面積比均有所提升，提升最明顯的是煙墩街道，從19.95%提升至55.06%，濱湖世紀社區(qū)的公園可達性達到了100%全覆蓋，義城街道由于居住小區(qū)較少且不在公園服務范圍內，服務面積比僅為2.78%(表3)。

步行方式下的公園可達性 表3

(2)騎行可達性分析

騎行可達性分析是以城市共享單車數(shù)據(jù)為研究對象，根據(jù)北京清華同衡規(guī)劃設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作為合肥的城市騎行速度。從整個主城區(qū)角度來看(圖3a)，騎行 5 min以內可達公園的區(qū)域與步行 15 min內可達區(qū)域分布情況相似。

從街道層面看，騎行15 min內可達公園的區(qū)域占研究區(qū)總面積的52.79%(表2)。濱湖世紀社區(qū)借助其公園密度高和交通便利的優(yōu)勢而成為騎行方式中公園可達性最高的地區(qū)(100%)，義城街道由于建設不完善、公園面積占街道面積小、交通不便利而成為公園可達性最低的地區(qū)(22.74%)(表4)。

從居住區(qū)層面來看， 0 min～5 min和 5 min～15 min內可達最近公園的居住分別占居住區(qū)總面積的75.9%和21.1%，15 min內可達最近公園的居住區(qū)比例共計占97.1%(表2)，除義城街道外，其他四個街道內的居住區(qū)均可在 15 min內騎行到達最近的公園，因此，合肥濱湖新區(qū)的公園騎行可達性良好。

騎行方式下的公園可達性 表4

(3)機動車可達性分析

國家住建部《城市道路工程設計規(guī)范》(CJJ37-2012)[17]中對不同道路等級的車速分別進行了規(guī)定，本文以 40 km/h作為濱湖新區(qū)不同道路等級的機動車平均車速，每個道路交口處停留 20 s[1]。從整個研究區(qū)范圍來看(圖3b)，機動車 5 min可達最近公園的區(qū)域與騎行 15 min內可達的區(qū)域分布情況相似。由于機動車 5 min內公園可達性與 15 min內相差微小，因此以 5 min為可達時間來評價機動車方式下的公園可達性。

從街道層面來看，5 min可達最近公園的區(qū)域占研究區(qū)總面積的53.06%(表2)，濱湖世紀社區(qū)和方興社區(qū) 5 min內的公園可達性最高，是義城街道的4倍(表5)。萬年埠街道 5 min內的公園可達性次之。煙墩街道南部和義城街道除西部少數(shù)區(qū)域以外的大部分區(qū)域由于與公園距離較遠且交通不完善導致這些區(qū)域要花費 15 min以上時間，公園可達性較差。

從居住區(qū)層面來看， 0 min～5 min、 5 min～15 min和 15 min～30 min內機動車出行可達最近公園的居住區(qū)面積占總居住區(qū)面積的比例分別為99.16%、0.21%、0.21%(表2)。除義城街道外的四個街道內所有居住區(qū)均可在 5 min開車時間內到達最近的公園(表5)，因此，濱湖新區(qū)機動車出行的公園可達性很好。

機動車方式下的公園可達性 表5

5 結論與討論

建立科學的城市公園綠地評價體系可促進城市健康可持續(xù)發(fā)展。本文運用基于GIS的網(wǎng)絡分析法研究了合肥濱湖新區(qū)城市公園綠地的空間可達性和服務狀況，結果可為城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃和城市未來發(fā)展建設提供參考。研究結論如下：

從公園布局來看，合肥濱湖新區(qū)城市公園以中部地區(qū)三大公園為主體，占據(jù)了總面積的78%，無論從整體還是區(qū)域上來看，公園在數(shù)量、面積上都存在著不平衡的問題，三大公園分布在濱湖世紀社區(qū)、方興街道、萬年埠街道，造成這三個社區(qū)的公園可達性遠遠高于另外兩個區(qū)；從不同研究方法來看，緩沖區(qū)分析法高估了公園綠地的可達性，網(wǎng)絡分析法較緩沖區(qū)法更能準確地評價城市公園的真實服務水平，服務面積比較傳統(tǒng)的統(tǒng)計指標更能準確地反映城市公園的服務情況；從不同評價單元來看，以行政區(qū)為評價單元低估了公園綠地的可達性，基于網(wǎng)絡分析法，街道層面下僅有30.15%的面積能夠在 15 min內步行到達公園，居住小區(qū)層面下有64.3%的面積能夠在 15 min內步行到達公園；從不同交通方式來看， 0 min～5 min內機動車的公園綠地可達性優(yōu)于步行和騎行方式， 15 min內機動車公園綠地可達性和騎行方式相當，幾乎可以覆蓋所有居住區(qū)；從不同街道來看，濱湖世紀社區(qū)和方興社區(qū)的公園可達性最高，萬年埠街道次之，煙墩街道和義城街道由于存在較大范圍非建成區(qū)，公園可達性較差。

研究還存在幾處待改進的地方。網(wǎng)絡分析法通?；谕晟频墓珗@分類、道路、人口等相關數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的可獲得性和質量直接決定研究結果的精度和應用范圍，在實際應用中還需相關政府部門和科研機構的合作與支持。在本文中，由于街道級人口數(shù)據(jù)的不易獲取性，僅以服務面積比作為公園服務能力的評價指標，未考慮服務人口比指標，評價不夠全面和完善；在計算基于路網(wǎng)的可達性過程中，未考慮道路等級、路況等信息，以出行平均速度計算會影響可達性結果精度；另外以道路交口代替紅綠燈位置數(shù)據(jù)，在所有交口處作 20 s停留也會與真實情況有所偏差。其次，研究使用的參數(shù)(服務半徑、步行速度等)均借鑒國外相關研究，需要加強國內城市公園游憩者的行為偏好研究，以為城市公園可達性提供可靠的數(shù)據(jù)基礎。另外，對公園綠地可達性結果的影響因素以及城市公園綠地的布局優(yōu)化還需進一步研究。