基于GIS江汉区城市公园绿地服务范围及优化布局研究∗

陈 明 戴 菲

研究论文

基于GIS江汉区城市公园绿地服务范围及优化布局研究∗

陈 明 戴 菲

华中科技大学建筑与城市规划学院 武汉 430074

运用科学手段对城市公园绿地的服务范围及其合理布局进行分析,有利于城市良好的生态环境、城市面貌与稳定秩序,并为居民提供高效与公平的日常游憩场所。文中以武汉市江汉区为例,基于GIS网络分析法,通过构建以道路网络、公园和人口为核心的矢量数据库,得到不同类型公园的不规则式服务范围与承载力。结果表明,20 min日常游憩服务范围占该区总面积75.5%,且菱角湖公园、王家墩公园、龙王庙公园的承载力较弱,由此得出江汉区存在真空盲区与隐形盲区。针对不同盲区,进行针对性的公园绿地优化布局,将居民日常休闲游憩与公园绿地空间布局切实地结合起来,实现公园绿地的合理布局。

风景园林,GIS,公园绿地,可达性,服务范围,优化布局

目前许多城市的公园绿地布局存在分布不均、见缝插绿等诸多问题,导致公园绿地的服务范围存在较大的不合理性。可达性是影响公园绿地服务范围的一个重要指标,它是指从空间中任意一点到达目的地的难易程度,反映人们在此过程中所克服的空间阻力大小,常用时间、距离、费用等指标来衡量[1]。可达性已被广泛应用于城市公共服务设施分布合理性与服务公平性研究,是评价城市公共空间设计合理性的重要因素[2]。

目前常用的公园绿地服务范围研究主要有缓冲区法[3]、引力模型法[4]、费用加权距离法[4]、最小邻近距离法[5]。然而这些方法均存在一定的局限性,例如缓冲区法将公园边界视为均可进入,但未考虑人们进入公园过程中的人为或自然阻碍引力模型法虽然涉及较多考虑因素,但对公园绿地特征的量化也存在一定的主观因素费用加权法由于评价类别较多,缺乏统一的评价标准最小邻近距离法存在显著误差,也未考虑人口聚集的误差问题。此外,现有相关研究成果较少涉及公园绿地承载力分析与优化布局策略。本文以武汉市江汉区为研究对象,采用网络分析法,该方法充分考虑公园绿地的可进入边界与人口聚集问题,以实际道路网络为基础计算公园绿地在某一阻力下的覆盖范围,较客观地反映人们的出行机动能力。本文通过建立道路交通网络与人口数据,对公园绿地的可达性、服务范围与承载力进行分析,最后利用韦伯型设施区位模型提出江汉区公园绿地优化布局的具体方法。

1 研究区域

江汉区是武汉市7个中心城区之一,面积为28.29 km2,常住人口71.9万人。全区下辖民族、民权、花楼等13个行政街道。截至2015年底,已建成公园绿地136.19 hm2(表1),其中有7个综合公园,占公园绿地总面积89.54%,包括2个全市性公园和4个区域性公园。根据«武汉市总体规划(2010—2020年)»,至2020年,绿地率、绿化覆盖率、人均公园绿地面积分别提升至38%、45%、16.8 m2/人,实现“500 m见绿,1 000 m见园, 2 000 m见水”的目标。

表1 江汉区公园绿地统计表

此外,江汉区具备以下的城市特征能够反映研究的典型性:1)绿地现状具有先天优势,是武汉公园绿地分布数量最多、最为集中的一个片区2)该区地小人广,人口密度仅次于洪山区,居民对公园绿地的使用需求大3)交通区位条件优越,拥有汉口火车站、省市长途汽车客运站等一批重要交通枢纽,同时也是武汉重要的商贸核心区。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与处理

研究数据来源于Digital Globe 2016年7月份武汉市主城区遥感影像图,影像级别为16级,像素分辨率2.06 m。首先利用ENVI 5.0对影像图进行校正,然后借助GIS构建以道路交通网络、公园和人口为核心的矢量数据库。道路交通网络包括提取道路中心线构建的线要素与提取交点模拟实际交叉路口的点要素,道路属性包括类型、长度和步行时间公园数据库按照不同类型公园,包括公园出入口、公园位置与公园面积人口数据库包括各街道人口数量与人口密度。

2.2 研究方法

2.2.1 网络分析法

网络分析法可称为基于道路网络的费用加权距离法的矢量版或综合了进入公园过程中的障碍的缓冲区法,该方法是计算按照某种交通方式(步行或车行)以道路网络为基础,城市公园在某一阻力值下的覆盖范围[6]。一个网络由“中心”、“连接”和“节点”构成,公园绿地即为“中心”,面积较小的街旁绿地可直接以绿地的几何中心为“中心”,由于综合公园面积较大,以实际开放的出入口为“中心”,认为到达出入口即为进入公园,其服务范围由多个“中心”形成的服务范围叠加而成。道路交通网络即为“连接”,道路交叉口即为“节点”,此外,通过道路的时间即为“阻力”。本文基于GIS网络分析(Network Analyst)的出行范围可达性评价,对构建的矢量数据进行分析,得到的服务范围可用于衡量公园绿地布局优劣。

2.2.2 韦伯型设施区位模型

公园绿地布局是城市绿地系统规划的重要研究内容,属于设施布局的一个重要研究分支。韦伯型设施区位模型应用于公园绿地的布局,主要有3种典型形式,多设施重心模型、最大福利模型与P－中心模型,其中,多设施重心模型是为了解决2个或2个以上设施的选址问题,使得需求点到距其最近设施点的加权距离总和最小[7]。本文基于此模型进行新增公园绿地数量与位置的确定,从而得到较科学的布局方案(图1)。

图1 技术路线图

3 结果分析与讨论

综合公园规模较大,为全市或市内某一区域的居民服务,提供游览观光和日常游憩活动,全市性公园服务半径定为2 000~5 000 m,区域性公园服务半径定为1 000~2 000 m[8]。将街旁绿地与专类公园等面积小于2 hm2的公园绿地称为微型公园。由于规模较小,主要考虑以步行为主的日常游憩活动,根据«国家园林城市标准»,服务半径定为500 m。需要强调的是,为了客观地反映居民到达公园的方便程度,从公园出发步行10min、20min、30min所能达到的范围称为步行服务范围,这是衡量公园可达性的一个重要指标,也是本文研究的重点。

3.1 公园绿地服务半径分析

考虑到现实道路及周围的城市阻力,基于GIS分析得到的服务范围为不规则形状,由于全市性公园为全市居民甚至外来游客提供服务,因此以区域性公园为主体研究对象更能反应综合公园对江汉区的服务能力。图2显示的是不同类型公园绿地服务范围的叠加结果。结果表明,全市性公园5 000 m服务范围可覆盖整片江汉区,2 000 m以内服务范围未能覆盖全区。综合各类公园绿地服务范围(全市性公园服务半径取2 000 m),发现西部、北部及南部边缘区域未被覆盖,其中,西部邻近建设大道北侧王家墩商务区,自身用地属性为水体与绿地,规划将建设成公园绿地北部为机场第二高速两侧居住与科研教学用地,邻近三环线的带状绿地南部区域为中山大道以南的居住与商业用地。可通过增加公园数量或优化道路结构改善公园绿地的服务能力。

图2 服务半径形成的公园绿地服务范围

3.2 步行服务范围

3.2.1 综合公园步行服务范围

从图3可知,综合公园步行30 min可覆盖81.5%的区域,步行20 min覆盖62.7%的区域,未覆盖的区域与上述范围基本一致。由于综合公园承担旅游观光及日常游憩2种功能,步行20 min以上很难说属于公园的服务范围,只能说明综合公园的旅游观光服务范围基本覆盖全区,日常游憩服务范围覆盖量尚不足。

3.2.2 微型公园步行服务范围

微型公园主要为街旁绿地,从图4可知,即使是步行30 min,覆盖范围面积仅占51.1%,步行20 min以内覆盖范围更小。由于微型公园面积较小,只有通过增加公园数量才能弥补当前的空白地带。

基于上述结果,将综合公园与微型公园步行10~ 20min的覆盖范围叠加作为公园的日常游憩服务范围,日常游憩主要包括居民经常性的活动,例如散步、锻炼、聚会聊天等活动。未覆盖的范围除了西部、北部、南部边缘区域,还有位于汉口火车站铁路沿线的块状用地。

图3 综合公园步行服务范围

图4 微型公园步行服务范围

3.3 公园绿地承载力

以日常游憩服务范围的服务能力结合江汉区各街道的人口数据进行分析,能真实地反映公园绿地的服务效率。基于江汉区各街道人口数量与面积数据,通过GIS进行矢量化处理,得到各街道人口数量,计算街道人口数量与面积之比得到人口密度。将13个街道人口数量、人口密度与服务区范围进行叠加分析,结果表明,服务范围内人口数量多的街道依次为汉兴、唐家墩、常青,均在10万人以上,最低仅1.6万人人口密度高的街道依次为前进、满春,均在1 000人/hm2以上,最低仅135人/hm2。通过计算,日常游憩服务范围占江汉区总面积75.5%,而公园绿地服务范围内人口数量占研究区总人口的比重为81.2%。

将各个公园绿地服务范围与人口分布叠加计算,按照规范,综合公园应能容纳服务范围内人口数量15%~20%[8],将其与公园容量的比值定为公园绿地承载力(表2)。比值以100%为界,值越小,说明公园服务人口数量超过规定指标,承载力越弱。其中菱角湖公园、王家墩公园、龙王庙公园的承载力较弱,虽然周边有一些微型公园,但还不能满足居民的日常游憩需求,尤其是南部片区,仅有一个龙王庙公园,远不能满足高密度人口的游憩需求。

4 公园绿地优化布局策略

本文将公园绿地未覆盖的服务范围分为真空盲区或隐形盲区[9]。真空盲区是各类公园绿地规定服务半径形成的服务范围或所有公园绿地日常游憩20 min以内步行范围未能覆盖的区域。隐形盲区无法从图面信息直接获取,由于服务范围内人口密度较高,超过公园人口容量而产生。

4.1 隐形盲区的消除

区内存在较多隐形盲区,通过上述计算分析找到隐形盲区,主要位于覆盖范围内的南部、东部与西部,应在综合公园与专类公园周围增加公园绿地,减轻这些公园的人口负荷。结合武汉市绿地系统相关规划,综合考虑交通路径、现状用地布局、自然环境等因素,确定增加公园的数量与位置(图5)。

为了有效分流游憩人数,按照人口密度选择性地增加公园绿地,新增公园绿地多为街旁绿地与带状绿地,遵循方便市民到达,尽量提高公园可利用面积的原则。需指明的是,南部的龙王庙公园周围盲区存在部分旧城风貌区与历史文化街区,绿地布置在保护原有城市肌理的基础上进行,需提供较多微型公园,形成小型分散的绿地结构,此外,沿长江建立滨水带状公园。

表2 公园服务范围内人口数量统计表

图5 消除盲区需要增加公园绿地位置

4.2 真空盲区的消除

根据图3和综合公园与微型公园步行10~ 20 min的覆盖范围叠加分析结果,发现真空盲区主要存在于西部片区、南部江汉商业圈与北部片区。新增公园绿地的布局具有如下特征:1)公园绿地的位置未受到限制,可在盲区的任意点,选用自由选址模型2)人们出行的日常游憩活动会选择就近原则,不会因为距离的远近而减弱或增加二者间的相互作用,属于空间无阻尼力3)希望规划多个公园绿地,因此选用多设施重心模型。

将周围居住用地以小区或社区为单元划分作为需求点,结合周围环境因素,确定需要增加微型公园的数量与位置(图5)。其中,西部盲区在原有绿地与水体的基础上,建议建立区域性综合公园南部盲区居住与商业混杂,人口密度高,宜沿道路建立带状公园,以及靠近人口密度较低的边缘位置建立社区公园以及街旁绿地,同时仍考虑重点地段的历史风貌保护原则进行布置铁路周围盲区采用增加沿线带状公园的方式,完善休闲游憩服务功能。北部盲区需要面积较大的社区公园,以满足周围密集居住区居民的游憩需求。

综合以上2种策略,得到增加公园绿地的数量与位置,形成系统化的绿地结构,消除隐形与真空盲区,提升公园绿地的服务效率与使用率。

5 结语

本文基于GIS网络分析得到江汉区公园绿地服务范围,结合人口密度进行深入分析,得到公园服务的隐形盲区与真空盲区,发现江汉区公园绿地的服务承载力大大超过公园容量。该方法较科学地挖掘潜在的问题,并通过韦伯型设施区位模型中的多设施重心模型提出公园绿地合理布置的方案。

该方法只考虑交通出行点,反映各个公园的出行机动能力,但未考虑人们的出行目的、社会经济等因素,因此得出的结果与实际情况有所偏差,需要通过实地调研或访谈的方式进一步完善。

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Research on G reen Space Service Range and Optimal Design of City Park in Jianghan District of W uhan Based on GIS

Chen Ming Dai Fei
(College of Architecture and Urban Planning,Huazhong University,Wuhan 430074,Hubei,China)

The science￣based analysis of the service range and rational distribution of urban park green spaces is beneficial to the urban ecological environment,city appearance and stable order of living,and provides efficient recreational places for residents in a fair manner.The paper took Jianghan District of Wuhan as an example,and calculated the irregular service range and bearing capacity of different types of parks based on the GIS network analysis and vector databases of road networks,park and population.The results showed that the service ranges of daily recreation with 20 min limits account for 75.5%of the total area,and the bearing capacity of Lingjiao Lake Park,Wangjiadun Park and Temple Park is relatively low.We concluded there exist empty blind areas and latent blind areas in Jianghan District.With an eye to different blind areas,wemade some targeted optimal design of the park green spaces by effectively combining park green spaces and daily recreation of residents,which achieved reasonable layout of park green spaces.

landscape architecture,GIS,park green space,accessibility,service range,optimal design

10.3969/j.issn.1672－4925.2017.03.004

2017－01－07

国家自然科学基金重点项目“城市形态与城市微气候耦合机理与控制”(51538004)

陈明(1991－),男,硕士研究生,研究方向为GIS在风景园林中的应用,E－mail:1551662341＠qq.com

戴菲(1974－),女,教授,研究方向为城市绿地系统规划、绿色基础设施,E－mail:58801365＠qq.com