汪潔瓊 柯 楠 潘 晶 王 敏,2*
(1.同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院,上海 200092;2.高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室(同濟大學)水綠生態(tài)智能分實驗中心,上海 200092;3.自然資源部大都市區(qū)國土空間生態(tài)修復工程技術創(chuàng)新中心,上海 200003;4.上海翡世景觀設計咨詢有限公司,上海 200031)
城市藍綠空間共同構成了高密度城區(qū)的生態(tài)本底,作為其公共開放空間的組成部分,共同維持著城市生態(tài)系統(tǒng)服務功能與城市活力,是當前公園城市建設與城市高質量發(fā)展的重要抓手。針對以往城市建設中藍綠割裂、各自為營,藍綠空間耦合發(fā)展的潛力難以釋放的瓶頸問題,構建城市藍綠空間基本特征和耦合關系評價指標體系,選取上海市長寧區(qū)130個藍綠空間進行實證研究,綜合采用LBS大數(shù)據、田野調查、統(tǒng)計分析等手段,闡明長寧區(qū)藍綠空間活力時空分布特征;通過藍綠空間基本特征、藍綠空間耦合關系的各項指標與藍綠空間活力的相關性研究,揭示影響城市藍綠空間活力的關鍵因素。結果表明:(1)水體對城市藍綠空間的高活力存在顯著促進作用;(2)有水體的藍綠空間活力具有一定的季節(jié)性變化特征;(3)藍綠邊界長度、藍綠邊界形狀指數(shù)和綠地包圍的水體面積是促進藍綠空間活力提升的關鍵因素,而藍綠破碎度對藍綠空間活力存在負面影響;(4)在小規(guī)模的城市藍綠空間中,藍綠耦合關系對活力的影響最為顯著。研究結論從活力提升角度為公園城市建設與城市高質量發(fā)展背景下的“藍綠融合發(fā)展”提供一定的理論依據和技術支撐。
城市藍綠空間;藍綠耦合;基于位置的服務數(shù)據;空間活力;上海市長寧區(qū)
城市藍綠空間(urban blue-green space)是城市中以水體為主構成的“藍色空間”(blue space)與以公園、綠地為主構成的“綠色空間”(green space)的集合[1],兩者共同構成了城市生態(tài)系統(tǒng)的本底[2-3],但長期以來存在藍、綠空間各自為營,其耦合協(xié)調發(fā)展?jié)摿﹄y以釋放的瓶頸問題。城市藍綠空間作為城市公共開放空間的組成部分,承載了城市居民的日常休閑活動,發(fā)揮著重要的生態(tài)系統(tǒng)文化服務功能,是城市活力的關鍵所在。研究城市藍綠空間活力特征并識別影響其活力高低的主要因素是當前公園城市建設與城市高質量發(fā)展的重要抓手。當前全球氣候變化及其引發(fā)的極端氣候情況的增加[4],引發(fā)了對于如何協(xié)同考慮藍綠空間關系的思考,海綿城市[5]、韌性城市[6]等提升生態(tài)系統(tǒng)服務能級的策略與方法應運而生[7]。當前中國國土空間規(guī)劃體系改革強調全要素多過程的統(tǒng)籌協(xié)調和管控,“一張藍圖”必然兼顧“藍色空間”“綠色空間”。緩解藍綠割裂的博弈關系,能夠促進藍綠空間相互增益(win-win)的耦合(coupling)關系[6]。關于藍綠空間的現(xiàn)有研究多集中在討論概念、理論及類型,以區(qū)域或市域的宏觀視角居多,從景觀生態(tài)格局的角度切入,探討城市藍綠空間布局的合理性[8-10]。其量化測度多借鑒于“藍色空間”與“綠色空間”各自的評價體系,藍綠耦合關系評價指標體系的構建仍存在研究短板,場地尺度藍綠空間品質的研究較為缺乏。另外,現(xiàn)有研究大多聚焦藍綠系統(tǒng)關系對于雨洪韌性、氣候調節(jié)等生態(tài)效益的影響[11-12],缺乏人本視角下藍綠耦合情況與空間活力之間的相關性研究。
城市活力研究方面,傳統(tǒng)研究大多依賴于田野調查、問卷調查等數(shù)據獲取方式來獲得使用者視角下對于公共開放空間品質的評價[13],以此作為公共開放空間活力的個體表征。該類方法雖然獲得信息更全面、更有針對性,但存在耗時長、效率低、成本高等問題。隨著智能手機與高質量移動網絡的普及與發(fā)展,手機數(shù)據的采集已具備良好技術和社會基礎[14]。基于位置的服務(Location Based Services,LBS)數(shù)據既不影響受訪者生活,同時也可以簡單快速地獲取較為準確的定位數(shù)據,從而獲取大規(guī)模個體的實時活動特征[15],因此被廣泛地應用于研究中。劉頌等[16]通過建立基于多源數(shù)據的公共空間活力的定量測度方法,發(fā)現(xiàn)黃浦江濱水空間活力時空變化特征,分析各類環(huán)境要素對濱水公共空間活力的影響程度,繼而確定主導的環(huán)境影響因素。已有研究已驗證LBS數(shù)據在城市尺度上可以用于表征特定空間內的人群活躍程度[17-19],為更好刻畫城市藍綠空間活力特征提供了新技術手段。
鑒于此,基于場地尺度,以空間活力為抓手,研究聚焦人本視角下的城市藍綠空間并將其定義為公園綠地與城市中可供人群活動的濱水綠地及其附屬水體的集合,聚焦研究問題——促進城市藍綠空間活力的藍綠耦合特征關鍵性指標識別,綜合運用大數(shù)據等手段,揭示影響活力的藍綠基本特征和耦合關系并對其進行量化表征,為城市場地尺度藍綠空間品質提升提供了新思路。研究梳理可能影響活力的城市藍綠空間基本特征和耦合關系,構建評價指標體系,選取上海市長寧區(qū)130個藍綠空間進行實證研究,運用LBS數(shù)據對城市藍綠空間活力進行測度,闡明其時空分布特征,采用統(tǒng)計分析方法,進行城市藍綠空間活力與各藍綠評價指標之間的相關性研究,從而得到影響活力的城市藍綠空間耦合特征關鍵指標。研究在分析與評價長寧區(qū)城市藍綠空間活力與藍綠耦合關系的同時,識別長寧區(qū)藍綠空間發(fā)展存在的問題,從活力提升的角度,為公園城市建設與城市高質量發(fā)展背景下的“藍綠融合發(fā)展”提供一定的理論依據和技術支撐。
由于LBS活力獲取精度的限制,研究選取上海市長寧區(qū)范圍內面積大于0.3 hm2的藍綠空間作為研究對象,主要包括公園綠地與城市中可供人群活動的濱水綠地及其附屬水體。其一,公園綠地指以公園為主的對公眾開放的、可以開展各類戶外活動的綠地,主要依據長寧區(qū)單元控制性詳細規(guī)劃所劃定的公園綠地(G1),但部分專類公園(G13)如上海動物園需收費進入,活力特征具有特殊性,故不作為研究對象。公園綠地中涉及中山公園、天山公園等含有完整內部水體的公園。其二,長寧區(qū)外環(huán)林帶雖然用地性質為防護綠地(G2),但在實際調研中發(fā)現(xiàn)其不僅內部存在水體,且兼具一定的游憩功能,符合本研究中對城市藍綠空間的定義,故也納入研究對象。其三,濱水綠地主要涉及水體到一側的第一條市政道路之間的藍綠空間,單側濱水綠地的附屬水體以河道中心線為界。長寧區(qū)北臨蘇州河,擁有11.2 km完整且貫通的城市濱河岸線,其內部現(xiàn)狀河流水系豐富,河道間距較為均勻,網絡清晰分明,水系結構可概括為“兩縱七橫”:“兩縱”即長寧區(qū)內主要的兩大規(guī)劃南北向干河——外環(huán)西河和新涇港;“七橫”即由北向南的縱涇港、朱家浜、新漁浦、周家浜、陸家浜、午潮港、北夏家浜7條東西向河道。
研究得到長寧區(qū)內面積大于0.3 hm2藍綠空間共計130處,總面積約281.1 hm2。依據藍綠空間是否有水體對研究對象進行重分類,其中有水體的藍綠空間包括濱水綠地和內部含有水體的公園綠地(圖1)。長寧區(qū)現(xiàn)狀有水體的藍綠空間共計62處,總面積約188.6 hm2,占藍綠空間總面積的67.1%;不含水體的藍綠空間共計68處,總面積約92.5 hm2,占藍綠空間總面積的32.9%。
圖1 上海市長寧區(qū)藍綠空間Fig.1 Blue-green spaces in Changning District of Shanghai
研究采集的數(shù)據包含基于開源地圖和高德地圖的綠地和水體、土地利用、衛(wèi)星遙感影像,以及基于LBS的行為數(shù)據。LBS數(shù)據是桌面端和移動端應用用戶使用過程中產生的過程數(shù)據,能夠反映在某一時刻、一定空間范圍內的人口數(shù)量[20]。研究采用上海市郊環(huán)內手機LBS數(shù)據,數(shù)據采集點呈均勻點陣分布,網格密度為100 m。研究基于ArcGIS平臺,利用各數(shù)據采集點建立100 m×100 m的空間柵格并對其進行活力賦值。以長寧區(qū)各藍綠空間邊界為裁剪范圍,以空間范圍是否覆蓋格柵1/2以上的面積為判斷依據,通過計算各藍綠空間所覆蓋的柵格活力之和表征藍綠空間的總活力。
為保證研究結果的準確性,多維度體現(xiàn)長寧區(qū)藍綠空間活力的時空分布特征。研究在LBS數(shù)據的時間選擇上綜合考慮了季節(jié)、工作日、周末、節(jié)假日等因素對于活力的影響(表1)。在計算藍綠空間總活力時,選取2020-2021年四季中各自天氣條件較為適宜出行的一周以及2020年國慶假期前三天來計算活力均值,以得到長寧區(qū)藍綠空間范圍內的時空活力分布。
表1 LBS活力數(shù)據及其基本信息Tab.1 Basic information of LBS vitality data
(1)通過文獻爬梳,從藍綠耦合關系視角,構建可能影響活力的城市藍綠空間品質量化評價體系;(2)基于開源地圖和高德地圖的綠地和水體、土地利用和衛(wèi)星遙感影像,對長寧區(qū)各藍綠空間特征進行識別和制圖,并在此基礎上計算各個空間的藍綠耦合的程度;(3)利用LBS數(shù)據,通過計算均值的方式得到長寧區(qū)各藍綠空間的總活力值和分季節(jié)活力值,從而分析得到長寧區(qū)藍綠空間活力的時空分布特征;(4)利用SPSS分析藍綠空間活力與各評價因子間的相關性,得到影響活力分布特征的城市藍綠空間關鍵因素。
在爬梳城市藍綠空間相關研究的基礎上,首先確立藍綠空間面積(Ai)、綠化覆蓋率(C)和水體總面積(ag)為可能影響活力的三個藍綠基本特征。由于目前對于場地尺度城市藍綠空間耦合關系的相關研究較為缺乏,尚無統(tǒng)一的量化標準。為了評價藍色空間與綠色空間的關系與耦合程度,研究綜合考量了長寧區(qū)各藍綠空間的藍綠耦合差異,從藍綠邊界關系、藍綠空間關系和濱水空間可達性三個維度,選取藍綠邊界長度(Lw)、藍綠邊界形狀指數(shù)(SIw)、綠地包圍的水體面積(aig)、藍綠面積比(AR)、藍綠融合度(ID)、藍色空間破碎度(Ci)、濱水空間平均可達距離(DIavg)、濱水岸線最短可達距離(DImin)共8個指標,量化表征各研究對象內部的藍綠耦合關系(表2)。在計算各項指標時,考慮到LBS數(shù)據的采集時間為2020-2021年間,為避免活力與綠地現(xiàn)狀之間時空不匹配的問題,通過人工復核的方式對部分已經改造更新完成的藍綠空間指標數(shù)據進行校準還原。
表2 城市藍綠空間評價指標體系Tab.2 Urban blue-green space evaluation indicator system
3.1.1 城市藍綠空間時空活力特征總體趨勢
長寧區(qū)活力總體分布呈現(xiàn)西冷東熱的趨勢,圍繞新虹橋中心花園、延天綠地、天山公園周邊形成活力中心(圖2)。東部以天山路街道為核心,仙霞新村街道、虹橋街道、華陽路街道、江蘇路街道、周家橋街道、新華路街道形成活力較高的生活圈組團,從而帶動周邊綠地增活。西部新涇鎮(zhèn)街道的外環(huán)西河與北翟路交匯處周邊活力相對較高,蘇州河沿線活力較低;北新涇街道在新涇港周邊形成高活力片區(qū);程家橋街道內部少綠地水體,整體活力較低。
圖2 長寧區(qū)城市藍綠空間時空活力總體分布Fig.2 Distribution of overall spatio-temporal vitality in Changning District
3.1.2 水體對城市藍綠空間活力的影響
圖3顯示了有無水體對城市藍綠空間熱力的影響。62處有水體的城市藍綠空間活力與69處無水體的城市藍綠空間相比,在最高值和平均值上均有顯著優(yōu)勢,證明了水體對藍綠空間活力存在顯著的促進作用,這與民眾“向水”、親水的需求是相符合的[23]。但從具體的活力分布來看,長寧區(qū)有水體的藍綠空間活力兩極分化,其活力中位數(shù)低于無水體的藍綠空間活力中位數(shù),這說明對于有水體的藍綠空間的重視有待提升,目前未能完全激活濱水綠地潛力,建設上存在發(fā)展不平衡的問題。
圖3 長寧區(qū)130個藍綠空間活力統(tǒng)計直方圖Fig.3 Histogram of the vitality statistics of 130 blue-green spaces in Changning District
3.1.3 城市藍綠空間四季活力比較
長寧區(qū)有水體的藍綠空間活力具有季節(jié)性變化的特征(圖4)。區(qū)內藍綠空間冷熱點整體隨四季變化較小,尤其東側高密度建成區(qū)內藍綠空間的活力基本不受季節(jié)影響。含水體的藍綠空間活力隨四季變化有一定規(guī)律,其中夏季最高,春秋季次之,冬季活力最低。從微氣候調節(jié)的角度來說,水體作為城市中主要的生態(tài)冷源之一,具有降溫、增濕、局地環(huán)流的作用,可以有效緩解熱島效應[24]。夏季天氣炎熱,該優(yōu)勢對于人群的吸引力更為突出。水體的冷島效應在冬季存在一定劣勢,不利于活力的提升。設計上可以通過增加落葉樹種配比的方式增加濱水空間冬季日照,從而促進濱水空間冬季增活。
圖4 長寧區(qū)62處含水體的藍綠空間四季活力直方圖Fig.4 Histogram of seasonal vitality of 62 blue-green spaces with water bodies in Changning District
本節(jié)針對62處含有水體的藍綠空間進行藍綠空間耦合關系研究(圖5),因為不含水體的藍綠空間在藍綠耦合的各項指標上均表現(xiàn)為最差值,不存在討論的意義和價值。長寧區(qū)含水體的藍綠空間依據與水體的關系可分為兩大類:一類是依托于蘇州河、外環(huán)西河、周家浜、新涇港等城市河道的濱水綠地,另一類是中山公園、天山公園等含有內部水體的公園綠地。
圖5 長寧區(qū)藍綠耦合關系空間分布特征Fig.5 Characteristics of spatial distribution of blue-green coupling relationship in Changning District
3.2.1 藍綠邊界差異
藍綠邊界差異指標包括藍綠邊界長度(圖5-a)和藍綠邊界形狀指數(shù)(圖5-b)。長寧區(qū)范圍內藍綠空間的藍綠邊界長度與藍綠邊界形狀指數(shù)呈相關性分布。岸線越長,藍綠邊界越復雜,岸線越曲折變化。在長寧區(qū)的河道水系中,蘇州河的岸線最為曲折,因此蘇河沿岸的濱水綠地藍綠邊界形狀指數(shù)最高;在含有內部水體的公園綠地中,又以中山公園和天山公園的藍綠邊界關系最佳,藍綠耦合程度高。
3.2.2 藍綠空間關系差異
藍綠空間關系差異指標包括綠地包圍的水體面積(圖5-c)、藍綠面積比(圖5-d)、藍綠融合度(圖5-e)和藍綠破碎度(圖5-f),內部含水體的公園綠地的藍綠關系整體優(yōu)于濱水綠地。(1)綠地包圍的水體面積方面,長寧區(qū)內部含水體的藍綠空間以綜合型公園(G11)和社區(qū)型公園(G12)為主。其中,天山公園、仙霞公園、水霞公園現(xiàn)狀內部水體面積較大,藍綠耦合關系較好。(2)藍綠面積比和藍綠融合度在空間上強相關,濱水綠地和含有內部水體的公園綠地之間差別不大。其中蘇州河、新涇港、周家浜濱水帶較窄,在藍綠融合度上最具優(yōu)勢。相比于大型公園綠地,天山公園、仙霞公園等中小型含有水體的公園藍綠融合度更高。(3)藍綠破碎度具有空間分布上的特殊性。對比來看,含有內部水體的公園綠地藍綠面積比和藍綠融合度較高且藍綠破碎度低,藍綠耦合關系較好。城市河道的濱水綠地雖然在藍綠面積比和藍綠融合度上存在優(yōu)勢,但在周家浜、新涇港沿岸局部存在藍綠破碎度高的風險。分析原因發(fā)現(xiàn)上述河道沿岸受用地影響,沿岸多處被地塊或道路所割裂,破碎化程度高,不利于河道沿岸的藍綠空間協(xié)同發(fā)展。
3.2.3 濱水空間可達性
濱水空間可達性指標包括濱水空間平均可達距離(圖5-g)和濱水空間最近可達距離(圖5-h)??傮w來說,濱水綠地的水體可達性優(yōu)于含有內部水體的公園綠地。盡管兩者在平均可達距離層面上相差不大,但濱水綠地邊界開放度更高,游賞動線更靈活,在濱水空間最短可達距離上更具有優(yōu)勢。
長寧區(qū)不含水體的藍綠空間占長寧區(qū)藍綠空間總數(shù)的52.3%。該類空間活力值差異較大,但藍綠特征指標得分較低且分值缺乏區(qū)分度。對于這類空間來說,藍綠空間品質并非空間活力的主要影響因素。因此,運用SPSS分析62處含水體的城市藍綠空間活力與藍綠耦合關系之間的相關性(表3),對象主要包括了含水體的公園和毗鄰河流的綠地空間。
表3 有水體的藍綠空間活力與藍綠耦合關系的相關性分析表Tab.3 Correlation analysis of the vitality of blue-green spaces with water bodies and their coupling relationships
研究發(fā)現(xiàn)主要包括三個方面:(1)藍綠空間面積(Ai)和水體總面積(ag)均對藍綠空間活力有顯著的促進作用。綠地面積越大,水體總面積越大,藍綠空間活力值越高。(2)在8個表征藍綠空間耦合關系的指標中有4個指標——藍綠邊界長度(Lw)、藍綠邊界形狀指數(shù)(SIw)、綠地包圍的水體面積(aig)、藍綠破碎度(Ci)均能顯著影響藍綠空間活力。其中,藍綠邊界的長度和形狀復雜程度都會對城市藍綠空間活力起到正向的促進作用。藍綠邊界作為公眾接觸水體的重要媒介,不僅在視線上具有關鍵性的引導作用,其豐富度也影響了公眾對藍綠空間的感知程度。長且曲折的藍綠邊界對公眾更有吸引力。藍綠空間內部水體和外部水體共同構成了促進藍綠空間活力的關鍵要素,綠地包圍的水體面積(aig)也會顯著促進藍綠空間增活。藍綠破碎度(Ci)對于藍綠空間活力促進具有顯著的副作用。相比于多個小水面,單一完整的大水面或是成段連續(xù)的濱河空間更加吸引公眾,能提高活力。
由相關性分析可知,藍綠空間面積(Ai)是綠地活力的重要影響因素。進一步分析城市藍綠活力是否與藍綠空間規(guī)模相關(表4)發(fā)現(xiàn),在小尺度城市藍綠空間中,藍綠耦合關系對活力的影響更為顯著。研究以1 hm2和2 hm2為藍綠空間規(guī)模劃分依據,將長寧區(qū)藍綠空間分為小型、中型和大型藍綠空間三類進行討論。以藍綠空間活力—藍綠耦合關系為x、y軸繪制散點圖(圖6),發(fā)現(xiàn)不同尺度的城市藍綠空間分別受到不同因子主導,在活力分布上呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。
表4 不同規(guī)模城市藍綠空間活力與藍綠空間耦合關系與的相關性分析Tab.4 Correlation analysis of different size urban blue-green spatial vitality and their coupling relationship
(1)小型藍綠空間:藍綠空間耦合關系對活力的影響在小尺度城市藍綠空間中表征更為顯著。對于面積在0.3~1 hm2的城市藍綠空間,藍綠邊界長度(Lw)、藍綠邊界形狀指數(shù)(SIw)、藍綠面積比(AR)和藍綠融合度(ID)均對空間活力具有顯著的促進作用。
(2)中型藍綠空間:對于面積在1~2 hm2的城市藍綠空間,藍綠耦合關系對活力依然存在影響。藍綠面積比在該規(guī)模下不再對活力具有促進作用,濱水空間最短可達距離(DImin)對活力具有負面作用。
(3)大型藍綠空間:對于面積大于2 hm2的城市藍綠空間,僅綠地包圍的水體面積(aig)會對藍綠空間活力起到促進作用。該類藍綠空間規(guī)模較大,水體只是其中的一個景觀要素,故藍綠耦合關系并非影響該類空間活力的主導因素。對于該類藍綠空間的品質提升,未來可以進一步考慮支持型、文化型生態(tài)系統(tǒng)服務效能對于城市大型藍綠空間活力的影響。
針對城市藍綠空間存在藍、綠空間各自為營,其耦合協(xié)調發(fā)展?jié)摿﹄y以釋放,現(xiàn)狀研究存在缺少場地尺度、耦合關系評價標準匱乏等問題,研究從場地尺度聚焦城市藍綠空間,提出通過改善藍綠耦合關系以促進空間活力的設想,旨在厘清提高城市藍綠空間活力的藍綠耦合關系的研究思路。選取上海市長寧區(qū)藍綠空間進行實證研究,從活力提升角度,構建適用于量化評價城市藍綠空間基本特征、城市藍綠空間耦合關系的評價指標體系。研究利用LBS數(shù)據表征各藍綠空間的活力高低,驗證了水體對藍綠空間活力存在顯著的促進作用,并進一步發(fā)現(xiàn)長寧區(qū)有水體的藍綠空間活力具有季節(jié)性變化的特征。通過分析藍綠空間活力與藍綠耦合關系之間的相關性,發(fā)現(xiàn)藍綠邊界長度(Lw)、藍綠邊界形狀指數(shù)(SIw)、綠地包圍的水體面積(aig)均對藍綠空間活力有顯著的促進作用,藍綠破碎度(Ci)對于藍綠空間活力具有顯著的副作用。在小尺度城市藍綠空間中,藍綠耦合關系對活力的影響更為顯著。
經過實證,研究發(fā)現(xiàn)上海市長寧區(qū)藍綠空間現(xiàn)狀存在濱水空間重視不足、活力待激發(fā)的問題。為有效提升藍綠空間品質,促進空間增活,研究進一步從規(guī)劃和設計層面提出優(yōu)化策略。(1)規(guī)劃層面:轉變?yōu)I水空間開發(fā)模式。由以地塊為開發(fā)單元、濱水空間為附屬空間的開發(fā)模式向以水體為主導、濱水帶一體化設計的開發(fā)模式轉變。(2)設計層面:重視水體在城市藍綠空間中的正向作用。一方面,城市藍綠空間中完整的大水面較為難得,應加強對大片水體的完整保護與利用;另一方面,濱水岸線是提高城市藍綠空間活力的關鍵,在不破壞濱水帶完整性的基礎上,可以適當提高岸線曲折度以豐富濱水空間。
研究是從藍綠耦合關系視角對藍綠空間活力的一次探討,存在一定的局限性:(1)LBS數(shù)據精度有限,100 m柵格尺度下對于小型城市藍綠空間的活力測度準確性存在不足;(2)未考慮在實際情況中,可達性、城鄉(xiāng)梯度、周邊用地情況等周邊環(huán)境可能對空間活力產生的影響,需要在未來的研究中進一步完善。但研究結論在公園城市建設與城市高質量發(fā)展背景下的“藍綠融合發(fā)展”的目標下,為場地尺度藍綠空間激活提供了一定的理論依據和技術支撐。
注:文中圖表均由作者繪制。