基于不同功能定位的城市公园布局评价方法研究

陶巍，郭楷，刘路

(1.扬州市历史文化名城研究院，江苏 扬州 225000； 2.扬州大学广陵学院，江苏 扬州 225000；3.扬州大学建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225000)

1 引 言

随着人们对城市生态环境的改善和高质量公共服务设施的需求不断提升，公园布局评价和优化引起了学术界的广泛关注。公园作为城市绿色公共空间，兼具了休闲娱乐、防灾、改善人居环境、构建城市生态网络、展示城市文化、开展文教活动等众多功能，可归纳为景观生态功能和公共服务功能两个大类，其评价方向也有所差异。景观生态功能应侧重应用景观生态学原理，将公园视作“斑块”，考虑其布局对构建城市绿色廊道、生态网络的作用；公共服务功能应在“以人为本”前提下，以城市公共服务设施公平化角度，侧重评价公园布局对公共服务均等化的影响。因此，影响功能发挥的因素和评价方法也会随之有所不同。

鉴于此，本文系统梳理了不同功能定位下，运用GIS等地理信息技术实现城市公园布局评价的方法。在此基础上探讨如何活用这些评价方法，以更好适用差异化条件，反映研究区域内城市公园各项功能的发挥情况。

2 评价方法研究现状

2.1 改善人居环境功能

城市公园是城市绿化美化、改善人居环境的重要载体，在改善局部小气候、减少噪音、净化水体、涵养水源、保护生物多样性等方面有明显作用。目前单独以改善人居环境作为公园布局评价的研究较少，主要是将公园对局部小气候改变、噪音削减的功能纳入多因子评价模型中，结合地理信息系统(GIS)与多目标区位配置模型(LA)进行叠加分析[1]。例如张金光等基于GIS技术，根据城市地表温度的空间分布和PM2.5浓度分布，与土地建设适宜性、人口分布等其他指标一同作为评价公园布局的因素，采用AHP与Delphi法确定各因子的权重，并按照不同权重加权叠加，分析公园选址的适宜性[2]。黄巧玲利用氧气平衡法，即根据不同绿地覆盖类型估算出城市公园绿地释氧量，与该区域内市民总需氧量进行对比，得出研究区内各单元公园布局与市民需氧量匹配程度，以此评价公园布局[3]。

2.2 游憩功能

满足市民游憩需求是城市公园最显著的社会属性特征。以人为中心，研究现有的公园是否方便周围居民进入，提供相对平等的服务成为评价公园布局的重要指标。而目前的研究也多以均等可达性反映公园游憩功能的优劣。归纳为以下几种方法：①缓冲区分析法。以公园中心或边缘为起点，不同类型公园最大服务距离为半径建立缓冲区，来表征研究区域内市民能否就近到达公园[4]。②最小邻近距离法。将居住区和城市公园抽象为点，计算点之间的最短直线距离来表达市民对城市公园的可达性的一种方法。③需求度分析法。范香通过研究深圳市综合公园与建筑物需求密度、POI(兴趣点)密度在空间分布上的匹配程度来反映公园的服务水平[5]。尹海伟等结合研究区内人口普查数据资料，提取出人口的性别、年龄、经济收入等特征，并采用需求指数，定量分析了研究区居民对城市公园的个性化需求情况，以评价研究区公园分布的空间公平程度[6]。④多因素阻力分析法。周亮等以城市土地分类的栅格数据、人口密度分布等空间阻力因素分布图为基础，赋予相对阻力值和权重，形成阻力分级图，并定义穿越每个单元所需的阻力(距离、时间、费用等)，再通过最短路径搜索算法计算到达公园的累计阻力来评价城市公园的可达性[7]。⑤两步移动搜索法。以供需地和需求地为基础，分两步计算在研究单元内，人均享有公共服务设施数量的方法[8]。⑥网络分析法。以研究区内真实道路网络数据为模型基础，来划定能够在指定时间内到达某区域的服务范围，得到公园可达面积、人口数量、建筑物数量，以此来评价公园的服务均等性[9]。⑦引力势能分析法。基于万有引力定律，认为公园的服务水平与到达公园阻力成反比，与公园吸引力、市民需求成正比。将公园吸引力因素(面积、品质等)、市民需求(人口分布)纳入可达性计算过程，强化了公园提供的休闲游憩差异、市民需求差异对可达性产生的影响。⑧多主体系统法。徐沙引入城市复杂性理论，动态模拟居民、公园、道路之间的动态关系。使用多主体系统模拟城市居民一天内，从居住区出发，沿着道路网去周边公园绿地，并返回居住区的动态过程，获得该范围内所有居民对公园绿地出行的时空行为特征，对公园绿地的使用情况做出直观的模拟。从而对现有公园绿地的布局方式作出评价[10]。⑨空间聚类法。张雪萍等在对郑州市公园进行选址评价时，将各社区看成聚类对象，找到符合条件的聚类中心，作为最佳选址点。按照一定的半径和服务人口，结合障碍约束条件等要求，在GIS中引入基于量子粒子群优化的带障碍约束空间聚类分析模型进行聚类分析，考察公园位置是否适宜[11]。

2.3 防灾功能

城市公园由于具有大面积的公共开放空间，在承担防灾、避难功能上发挥着特有作用。特别是在地震灾难多发地区，与广场、学校操场、体育场馆等共同构成的应急避难场空间布局评价体系得到了学者们的重视。可归纳为以下几种方法：①层次分析法。刘强等建立了包括距离、疏散通道通畅程度、场所设施完善程度等指标的应急避难场所选址层次评价指标体系，并通过专家打分方式，确定权重值，据此对应急避难场布局进行评价分析[12]。陈志芬等根据群众在灾害发生后一段时间内对于避难场所服务的需求变化，将避难场所划分为临时避难场所、短期避难场所和中长期避难场所三个层次，建立了规划性选址、老城新选址和补充性选址三种选址模型，纳入避难效果(受灾群众至各层次的避难场所的总距离、场所最大容纳人数)、建设成本(各层次场所个数)因素，并通过lingo优化软件求解选址变量的结果，确定出各层次避难场所的数量和具体位置，供应急避难场所的选址和优化参考[13]。②缓冲区分析法。朱佩娟等通过人口密度分布与公共绿地缓冲区的叠加分析，评价公共绿地应急避险功能的人口服务辐射能力[14]。③网络分析法。从可达性视角出发，基于GIS的网络分析法，构建服务面积比、服务人口比服务重叠率、人均可达避难场所面积、人口配置缺口等指标分析城市应急避难场所空间布局的合理性。④两步移动搜寻法。分别以供给地和需求地为基础，分别搜寻、计算应急避难场所入口的繁忙程度和每个街道的可达性，相加得到每个区域在指定服务半径享有的在最大容纳人数以下的避难场所，以反映应急场所布局对各研究区域的均衡程度[15]。⑤Voronoi(泰森多边形)图法。武文杰等利用应急避难场所的空间分布生成Voronoi图，确定各避难场所就近接纳避难人员的“责任区域”，再根据人口密度分布图，找到配置缺口区域，作为应急避难场所空间优化的基础[16]。

2.4 构建城市生态网络功能

作为城市生态网络的重要环节，公园在城市“源-绿色廊道-生态网络”的生态系统构建中发挥重要的作用。评价公园与其他绿地、生态用地在空间上构成的生态网络的完善度，是进行网络优化，构建完善城市生态格局的基础。目前主要利用景观学方法进行评价，可归纳为以下三种：①景观格局指数法。即利用Fragstats软件计算公园斑块形状指数、类型指数以及廊道连接度指数等指标，反映整体景观格局和生态空间格局特征。②网络结构-重力模型法。采用最小费用模型，结合GIS空间分析模拟出研究区潜在生态廊道，然后通过重力模型和网络结构指数，对斑块间相互作用强度与生态网络结构进行了定量分析，评价出最佳网络方案[17]。③基于景观图论的连接度指数法。将生境的异质性信息(如面积大小，保有物种丰富度等)整合到图论算法中，更准确地衡量生态网络连接性；同时以相对较少的生态用地土地总量达到较优的景观生态功能为目的，计算景观要素在网络连接中的贡献值，确定优先考虑的关键斑块和连接。其关键在于网络连接的距离阈值的确定，当斑块间的距离小于或等于阈值，则认为连接[18]。

2.5 文化传承功能

城市公园在满足人们游憩需求的同时，注入更多的文化元素，可同时满足人们的精神文化需求。在公园规划中，常常与风景名胜区、历史遗址等历史文化资源协同出现，不仅可以避免历史和文化资源被破坏，还提供了良好教育科普场所，共同促进游憩系统的发展。因此两者空间上的耦合作用值得深入研究。目前国内外将人文环境纳入公园布局评价的研究较少，可归纳为以下几种：①缓冲区法。以公园一定缓冲距离内包含的文化资源个数占总资源个数的比例来评价两者的匹配度。②密度法。研究公园与建筑遗产、文保单位等文化资源点密度分布的情况，来评价公园与文化资源的匹配度。③耦合协调度法。对研究区域内公园与文化资源进行全面、系统调查与评价的基础上，分别得到各单元内公园与文化资源得分总和，再计算其耦合协调度指数，确定对二者的耦合协调度的高低，以此来评价二者在各单元空间的协调程度，两者得分相差越小，说明其协调性越好[19]。④空间耦合度法。刘滨谊等建立了绿地与城市空间耦合的评价体系，将公园与文化用地的伴生关系纳入功能性空间要素的耦合(与居住用地、商业金融用地以及文化用地的伴生关系)模式，与结构性空间要素的耦合(适应城市空间结构拓展的需要)模式、骨架性空间要素的耦合(与城市的道路骨架、水系骨架的布局关系)模式，通过计算聚集度、大斑块率、服务覆盖率、一致度、连接度、环度指标，来评判绿地空间与城市空间是否能够达到城市生态系统的最佳功能，为城市绿地系统规划和城市总体规划之间的融合提供判别标准。该方法可供公园与其他用地耦合作用评价参考[20]。

3 评价方法适用条件分析

在对研究区域内公园布局进行评价时，往往会遇到研究区域广、公园类型多、影响因子复杂的情况。选择突出的功能定位进行分步评价，或是构建模型，将影响功能发挥的多项因素纳入其中，转化为模型参数，进行综合评价是常用的评价方式。而如何有所侧重，进行功能的选择和模型的构建是方法选择时须考虑的问题。鉴于此，本文将以上两种评价方式的适用条件和构建方法进行探讨，以供参考。

3.1 分步评价

(1)依据研究尺度

公园布局既要考虑整体性，也要注重层次性。以城市范围为例，市域尺度、区域尺度、街道尺度、社区尺度在公园系统规划时应遵循自上而下分层级构建，不同层级之间互有承接但目标和方法具有差异，因此评价重心相应也可有所侧重。评价区域、市域或更大区域时，城市公园功能主要体现在对生态系统的整体控制和城市形态的锚固，因此以评价城市公园构建城市生态网络，组织城市景观的效用，或是与城市其他用地空间相互作用的耦合作用为主，在游憩功能、防灾功能上，可以以街道、社区为单元，宏观分析公园服务功能的覆盖范围；在评价人口较为密集的街道、社区时，则侧重以居民日常使用为方向，将游憩、防灾、优化人居环境作为主要评价功能，研究数据应具体到社区、建筑物上的人口分布，以及不同特征人群带来的差异化需求，以更真实反映公园的服务水平。

(2)依据公园类型

根据《城市绿地分类标准》(CJJ/T 85-2017)，将公园绿地分为综合公园、社区公园、专类公园(动物园、植物园、历史名园、遗址园、游乐公园等)和游园四大类。不同类别公园对面积、配套设施的要求有所不同，其功能和服务范围也存在差异。因此在布局研究时，应根据其特性采用不同指标、不同方法进行差异化评价。在综合公园评价时，由于其面积较大，设施齐全，应侧重评价其在防灾、构建生态网络、以及其他用地空间相互作用的耦合作用等方面的功能；社区公园、游园更多以满足周边市民的游憩需求为主，则应该侧重考察游憩、优化人居环境方面的功能；专类公园中，历史名园、遗址园着重考查文化功能、动植物园着重考察生态功能，游乐公园着重考察特定人群(儿童)的游憩功能。

3.2 构建模型

(1)多因素叠加分析

根据上文中整理的各种评价方法可以发现，多种方法在针对不同功能评价时均有涉及，且待评价区域内的公园与居住区距离、人口密度、土地利用类型等因素对公园多种功能的发挥均有较大影响。因此可将同时影响多种待评价功能发挥的因素纳入统一模型中，进行综合评价。例如防灾功能和游憩功能发挥的效应都与公园和居住区的距离、人口密度密切相关，因此可运用网络分析法，分别分析实现两种功能的最大服务距离，划定各自的服务范围，对比人口分布，评价两种功能各自覆盖的人口占比。或是运用需求度法，分别作出各特征人群的人口密度分布图，比照各类公园的空间分布，评价公园与特定人群在游憩、防灾需求上的匹配程度。再以空间耦合度法为例，有学者等将涉及自然生态、交通可达、文化传承的水系分布、历史文化保护区分布、生态敏感区分布、城市交通规划、市政设施规划、地质条件6个因子纳入与城市绿地布局耦合作用的评价中，并进行单因子和多因子加权叠加分析，得出游憩功能、文化传承功能、生态功能单一和共同发挥作用时公园最佳布局区域，以此对现有公园与城市其他空间的耦合作用进行评价[21]。

(2)方法联用

方法联用可以综合各方法特点，以更好弥补单一方法的局限，在评价中广泛运用。例如利用层次分析法通过计算各影响因子的权重，综合各因素对功能发挥的作用，可形成方便后续方法、模型利用的数据。此方法在上文中提到的阻力分析法、空间耦合度法中都有运用。而构建生态网络功能评价中的网络结构—重力模型法在运用时，在网络构建和优化中也常常运用到景观图论法中距离阈值的确定，以及景观格局指数中各指数的计算，以此科学模拟、多角度评价生态网络模型。

4 结论与展望

城市公园功能定位分为景观生态功能和公共服务功能两大类，其作用大小与布局有着密切关系。本文梳理了改善人居环境功能、游憩功能、防灾功能、构建城市生态网络功能、文化传承功能定位下，城市公园布局常用的评价方法。并探讨了在研究区域广、公园类型多、影响因子复杂的情况，如何选择评价方法，以更好适用差异化条件，反映研究区域内城市公园多种功能的作用大小。根据研究尺度和公园类型的不同，指出在评价市域尺度、区域尺度、街道尺度、社区尺度等不同尺度研究区域和不同面积、配套设施要求的各类别公园时，应根据公园不同的规划目标和服务水平，有所侧重地对各功能定位进行分步评价。或是构建评价模型，将对公园多种功能的发挥都有较大影响的因素纳入同一方法中，进行综合评价。也可综合各方法特点，进行联合运用。

另外，公园布局在对涵养水源、构建城市“海绵”体系，锚固城市形态，吸引投资、提升经济等方面的功能还缺少可量化评价方法的研究；在模型构建中，由于考虑参数多，复杂度大，未来研究应致力于将地理信息技术与算法、计算机编程更好地结合，厘清多因素影响、约束下，公园布局与各功能发挥效能间的关系。