基于GIS的公园绿地可达性分析——以南台岛为例

李倩，陈玥忻，刘兴诏,2，黄燕玲，李圣岚

（1.福建农林大学园林学院，福建福州350002；2.福建农林大学美丽乡村人居环境研究院，福建福州350002）

公园绿地指具有一定的游憩设施和服务设施，向公众开放，以游憩功能为主，同时兼具生态美化、教育避险等功能的综合绿化用地[1]。快速的城市化破坏了城市生态环境，带来了环境恶化、交通拥堵等城市病，世界卫生组织将其视为“21世纪的主要公共健康挑战”[2]，而2020年新冠肺炎的爆发再次警醒我们建立以公共健康为导向的城市公园体系是亟待解决的问题。公园绿地在改善城市生态和营造宜居环境以及促进城市公共健康有着不可替代的作用[3]，其空间布局的合理性很大程度上影响城市居民的生活品质，对改善居民健康和提高城市可持续性发展具有重要意义，且随着居民生活水平的提高对公园绿地服务的公平性关注程度也越来越高，而可达性是空间资源合理性与服务公平性的重要指标之一[4]，对公园绿地可达性进行研究具有重要的现实意义。

可达性的概念最早由Hansen[5]提出，公园可达性是指居民克服空间阻力的相对难易程度[6]，其表征方法有网络分析法、缓冲区模型法、最小距离法、引力势能模型等[7]。国外对公园可达性的研究起步较早，Nicholls是较早将GIS空间分析法应用于城市公园绿地可达性的学者之一[8]；Dony等从不同的交通方式的角度，对美国北卡罗来纳州梅克伦堡县的公园绿地可达性进行了研究[9]；Fasihi等人利用缓冲区分析法对伊朗伊兰市公园绿地可达性及公平性进行了定量评估[10]。国内俞孔坚等在中山市城市公园绿地的功能评价中首次应用了景观可达性[11]；施拓等基于缓冲区分析和网络分析法对比分析沈阳市三环内城市公园绿地可达性[12]；庄霆坚等运用高斯两步移动搜索法对福州市鼓楼区公园应急避险绿地可达性进行分析[13]；杨文奇等依据人口与公园绿地空间匹配程度对江苏省东台市市区公园可达性进行研究[14]。国内研究内容多从空间布局角度对公园绿地可达性进行评价，较少同时从空间布局和居民使用角度展开研究，忽略了绿地与周围居民的关系[15]。此外，已有研究大多以行政区或者建成区为研究对象，行政边界附近的可达性有可能被低估或者高估，而自然边界的景观单元则可以较好的避免这样的误差。

本研究以相对独立的城市岛屿为研究范围，以居民和公园绿地相互关系为切入点，针对福州市南台岛公园绿地可达性进行研究，并进一步考虑老年人、儿童社会群体对公园绿地的使用，研究结果可为提高公园利用率和南台岛公园绿地合理化布局建设提供指导与科学依据。

1 研究区概况

南台岛东西长27.3 km，南北宽10.3 km，地处福州城区南部（25°15′—26°39′N，118°08′—120°31′E），区域面积142 km2，为闽江中第一大岛。南台岛地域与福州市仓山区行政区基本吻合，下辖金山、上渡、对湖、仓前、三叉街、下渡、临江、东升8个街道及建新、仓山、盖山、螺洲、城门5个镇。2018年，全岛常住人口83.6万人，常住人口城镇化率100.0%。2018年地区生产总值（GDP）为623.1亿元，人均地区生产总值75 022元。仓山区入选2019年度全国绿色发展百强区、2019年度全国科技创新百强区。研究以公园绿地为研究对象，划定研究区域总面积为168 km2（图1），公园绿地总面积6.63 km2，占研究区域面积的3.95%。

图1 研究区示意图Fig.1 Study Area Map

2 研究方法

2.1 数据来源

首先，通过Google Earth和Open Street Map（简称OSM）分别下载南台岛的卫星影像图和osm地图数据，再将数据通过ArcGIS中Open Street Map Toolbox模块下的Load OSM File工具进行解析处理,并提取出研究相关的数据要素，处理成shapefile文件。

其次，在ArcMap中绘制出南台岛的范围红线，并将红线外数据进行删除，保留红线内数据，参考南台岛的百度地图、卫星影像图及福州园林局发布的《福州市城市绿地系统规划》（2016－2020），修正有差异的部分得到精准的城市道路、城市居住区、城市公园等相关数据。

最后，结合2010年第6次全国人口普查的人口数据以各行政区域为统计单元生成总常住人口、老年人人口（65岁以上）、儿童人口（14岁以下）的人口数据库。

2.2 网络分析法

一个基本的网络由源、链、节点和阻力4部分组成，本文以公园主要出入口为源；以双向行驶的城市道路为链；以道路交叉点为节点，且设置30 s的等待时间；以花费的时间为阻力。首先，通过道路长度与相应的速度计算出时间阻力值，其中依据不同的年龄结构和骑行速度，步行取平均速度1.2 m·s-1，骑行取平均速度2.5 m·s-1。机动车出行方式下，根据《城市综合交通体系规划标准》（GB/T51328-2018）确定快速路为80 km·h-1，主、次干路为45 km·h-1，支路为25 km·h-1。其次，根据步行、骑行以及机动车的适宜时间15 min[16-18]进行等级划分，将居民出行时间划分为四个等级：0～5 min，5～10 min，10～15 min，＞15 min，对应的可达性为好、良好、一般和差。最后，通过Network Analyst模块下的分析设置选取相应的阻抗，建立相应的服务区分析图层。

2.3 指标统计分析

本文将服务区面积与南台岛居住区面积叠加裁剪得到服务区覆盖的居住面积，结合人口数据，通过公式（1）至（3）计算可达面积比和服务人口比。

其中，式中Ra为公园绿地的可达面积比，S为研究区内的公园绿地的可达面积,T为研究区总面积；DP为人口密度，P为研究区内的人口数量，A为研究区内的居住建筑面积；RP为公园绿地服务人口比，ARC为服务区覆盖的居住建筑面积，PD为研究区内总人口。

借鉴服务人口比的方法，本文选取对公园绿地游憩使用的健康性、舒适性等最敏感需求最强烈的老年人、儿童群体作为重点关注对象[19]，运用公式（2）计算研究区内的老年人和儿童的人口密度带入RP中，计算得出老年人服务人口比指标和儿童服务人口指标，分析其对公园绿地的可达性情况。

3 结果与分析

3.1 不同出行方式公园绿地整体可达性分析

通过网络分析法对不同出行方式下的南台岛公园绿地可达性进行分析（图2和表1），首先，可知公园绿地的空间可达性分布不平衡，岛西部可达性明显好于岛东部，可达性呈现出由西向东逐渐减弱的趋势。其次，公园绿地可达性较好的区域多围绕岛靠江呈带状分布，带状公园具有跨度面积大和入口数量多的特点，是形成较好可达性的原因之一。最后，通过表中数据可见可达面积比与服务人口比成正比，且随着出行速度的提高可达区域面积逐渐增加。

图不同出行方式的网络分析可达性2Fig.2 Network analysis accessibility in different modes of travel

表1 不同出行方式的可达面积比、服务人口比Tab.1 Accessible area ratio and service population ratio of different travel modes

3.2 不同出行方式公园绿地分区可达性分析

整体上看来，南台岛公园可达性水平一般，13个行政区的公园绿地可达性水平不尽相同（图3和表2）。在步行出行的可达性适宜的时段中，仓前街道、临江街道、金山街道、对湖街道及建新镇可达区域可达面积比和服务人口比相对较高，其中0～5 min时段，金山街道可达面积比最高（13.80%），临江街道服务人口比最高（17.42%）；步行5～10 min，临江街道可达面积比和服务人口比最高分别为31.65%和42.77%；步行10～15 min，对湖街道可达面积比最高（41.24%），服务人口比最高（44.62%）。可达面积比及服务人口比相对较低的区域是三叉街街道、东升街道、盖山镇、螺洲镇以及城门镇，0～5 min和5～10 min时段，三叉街街道的数值最低且两个数值皆为0.00%；10～15 min时段，可达性覆盖人口最少的是城门镇。＞15 min时段，三叉街街道、东升街道、盖山镇、螺洲镇和城门镇的可达面积比和服务人口比皆高于80%，进一步说明这些区域步行可达性差。

在骑行的交通方式下，各个行政区在0～5 min与5～10 min的可达性可达面积比和服务人口比的趋势与步行情况基本相同，只是各比值有所增加。变化较明显的是骑行10～15 min可达面积比及服务人口比较高的区域由临江街道和金山街道转向三叉街街道、东升街道和仓山镇。骑行＞15 min，三叉街街道、东升街道、对湖街道、仓前街道和仓山镇服务人口比都为0.00%，说明居民骑行15 min可以到达公园绿地，而城门镇、螺洲镇及盖山镇与步行情况相同可达性较差。

机动车出行的可达性适宜的区域可达面积比和服务人口比皆在50%左右且与步行和骑行下相同在15 min内居民可到达公园绿地，而相对较差的区域也可在10 min内到达公园绿地，例如：三叉街街道、东升街道，但城门镇较之同时间等级的可达性一直较低且在可达性差的时间段内其可达面积比和服务人口比最高。

图3 不同交通方式下的公园绿地可达面积比Fig.3 Accessible area ratio of park green space under different modes of transportation

3.3 基于老年人、儿童的服务人口比分析

步行是老年人和儿童的主要出行方式[20]，本文对步行出行方式下的老年人、儿童的服务人口比进行进一步的分析。整体上，适宜时间内老年人服务人口比总计2.25%，儿童服务人口比总计5.20%，只服务到了37.72%的老年人和41.65%的儿童，服务人口比较低。分区上（图4），儿童服务人口比较老年人服务人口比数值明显有所增加，但趋势与老年人服务人口比情况基本相同。

在0～5 min时段行政区老年人、儿童服务人口比基本都低于平均值0.35%和0.64%，老年人、儿童服务人口相对较好和较差的区域与总服务人口比相同，其中金山街道老年人、儿童人口密度相对较低，却有比较高的老年人、儿童服务人口比，原因在于金山街道内有金山公园、乌龙江湿地公园、榕城广场公园和零零散散分布的游园，公园绿地数量高分布均衡，可达性服务范围广。而三叉街街道老年人、儿童人口密度最高，其服务人口比相对较低，究其原因在于街道内及周边街道分布的公园绿地面积小且少，应合理布局公园绿地使其更好的服务于老人儿童。

5～10 min时段，各个行政区老年人服务人口比数值有所增加但趋势与0～5 min时段内情况基本相同。10～15 min时段，服务人口比相对较好的街道增加了对湖街道、下渡街道、上渡街道和建新镇，其中对湖街道老年人服务人口比最高（3.09%），金山街道儿童服务人口比最高（4.22%）。＞15 min时段，总体上可以看出临江街道、金山街道、对湖街道和建新镇老年人和儿童基本可以在15 min内到达公园绿地，而东升街道、三叉街街道、城门镇及螺洲镇的适宜时间内老年人和儿童到达公园的可达性较低。

图4 步行方式下老年人、儿童分区服务人口比Fig.4 Population ratio of the elderly and children under the walking mode

4 结论与讨论

4.1 结论

公园绿地可达性分析可以很好地反应公园布局所存在的问题，本研究采用GIS网络分析模块对南台岛公园绿地可达性进行分析，可得出以下几点结论：

1）南台岛公园绿地可达性整体水平一般且布局不合理，岛西部公园绿地数量、面积以及交通路网的完善程度明显高于东部，可达性水平也呈现出岛西部向岛东部逐渐减弱的趋势。

2）通过对比不同出行方式下的公园绿地可达性发现服务范围随着出行速度的提高越来越大，可达性的优劣出行情况为：机动＞骑行＞步行，这与赵英杰等[21]、卢宁等[22]、郭松等[23]研究结果一致。

3）各个行政区之间公园绿地可达性水平各不相同，可达面积比和服务人口比不协调，且存在不同程度的服务盲区，其中三叉街街道、东升街道较为严重，究其原因在于其人口密度高但街道及街道附近分布的绿地面积小且少。

4）南台岛公园绿地只服务到了37.72%的老年人和41.65%的儿童，其中三叉街街道老年人、儿童人口密度最高，但其服务人口比相对较低，公园利用率较低。

4.2 建议

鉴于南台岛居民能够更好的利用公园绿地，针对以上结论所发现的问题给出以下优化建议：

1）着力解决好南台岛公园绿地布局不均衡的问题，保护好现有的绿地，并增加三叉街街道、东升街道、盖山镇、螺洲镇和城门镇的公园绿地数量并进行统一科学化的管理，优先考虑老人儿童的需求，增加面积小而功能全的游园分布于居住区附近，方便老人儿童对公园绿地的利用。

2）完善南台岛的道路交通网络，将各公园绿地串联起来，优先考虑步行空间，结合居民需求，制定不同交通方式下的出行机制。

3）提高公园绿地的开放性，适当增加公园绿地的出入口，加强出入口的导向功能，提高居民进入公园绿地的便携性，已达到扩充服务半径的目的。

本研究存在的不足之处在于只考虑了单一出行方式下的时间成本，未考虑公交换乘和空间阻力的影响，公园绿地可达性评价具有一定的局限性。此外，绿地与居民的关系是“供”与“需”两方面的问题，可达性的评价不单单只考虑交通因素，还应考虑居民的年龄、收入、偏好以及公园自身的吸引力等因素，本研究虽在年龄组成方面有所考虑，但未能很好地与本研究相融合，有待进一步深入研究。