城市公园绿地空间布局与供需匹配研究——以兰州市为例

马晓梅，张志斌，董建红，高 峰，李瑞红

(西北师范大学 地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070)

公园绿地作为城市绿色基础设施和城市生态系统的重要组成部分，是满足居民休闲游憩需求和开展社会文化活动等的重要场所，也是城市绿地生态构建中的核心环节[1]。同时，作为城市中的“绿肺”，在提升居民生活质量、改善城市生态环境等方面的重要性不言而喻[2]。公园绿地空间布局的合理性和供给与需求的匹配性，事关居民亲近自然、休闲游憩等权利的实现，是影响居民福祉、环境公平及城市可持续发展的重要因素[3-5]。

供需匹配性源自英文文献中的“accessibility”[6-9]，是指一定区域内服务供给与居民需求在数量和空间上的匹配状况。公园绿地的供需匹配关系是近年的研究热点，部分研究以居民所在地一定时间或距离内公园绿地规模与人口的比值来衡量供需匹配性[10-14]。格网化的两步移动搜索法在测算中考虑了供给与需求规模、服务半径、供给点与需求点之间的实际距离、距离衰减效应、行政区边界等因素，测算结果更为准确，已成为公园绿地等公共服务设施供需匹配性评价的主流方法[15-16]。一些学者也将人们对绿地资源的需求与年龄、性别、收入等特征相联系，认为应充分关注老年人、儿童、低收入群体等弱势群体的公共资源享有权利[17-18]。

目前对公园绿地的研究比较全面，主要集中在设施的空间布局、可达性、配置的合理性和公平性等方面，相关研究方法相对成熟。但长期以来，公园绿地的发展注重强调总量和人均拥有量，较少关注公园绿地的空间布局对有效供给能力的影响[19-20]；研究对象类别单一，不同类别公园绿地供需匹配性对比较少；此外，公园绿地供需匹配研究中对其形成机制的探究相对较少。公园绿地的数量、形态和空间布局对改善城市人居环境、优化城市整体生态格局具有重要意义[21]，并在一定程度上作用于城市的内在肌理和空间结构[22]，探索公园绿地的空间布局和供需匹配关系，对其规划建设和管理具有一定理论价值和实际意义。

兰州作为典型的带状河谷型城市，土地资源短缺，城市中心区公园绿地数量少且分布不均，亟需调整与优化。鉴于此，通过对兰州市主城区公园绿地空间分布特征、供需匹配度空间分异及其机制进行研究，进而提出优化建议，以期为城市公园绿地的建设及规划提供参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

兰州市是甘肃省省会，全省的政治、经济、文化中心，丝绸之路经济带上的重要节点城市，地处黄河上游，黄土高原西部，属温带半干旱大陆性气候，“两山夹一河”的特殊地形造就了狭长的城市形态，兰州市虽有山有水[23]，但植被覆盖率低、自然条件较差、生态环境脆弱。自2002年起，兰州市启动了创建国家园林城市的工作，经过多年建设发展，先后获得了“国家园林城市”“全国文明城市”等称号。兰州主城区具体包括城关、七里河、安宁、西固4个区，辖49个街道和1个高新技术开发区，常住人口约270万人，建成区面积约222 km2(图1)。

图1 研究区域概况

1.2 数据来源与处理

本研究所使用的研究数据包括：城市道路数据下载自Open Street Map网站，并依据遥感影像修正；公园绿地数据基于2020年6月0.24 m分辨率的Google影像，利用ArcGIS矢量化，经过实地调研修正而生成；人口数据来源于各区2018年统计年鉴；其他相关数据来源于政府网站。

公园绿地是向公众开放，以游憩为主要功能，兼具生态、景观、文教和应急避险等功能，有一定游憩和服务设施的绿地[24]。基于Google影像，结合实地调研，共得到103个城市公园绿地，面积共计1 063.90 hm2。本研究在参考《城市绿地分类标准》(CJJT 85-2017)、《兰州市城市“四线”(绿线、黄线、蓝线、紫线)规划说明书》[25]、以及相关文献的基础上，结合兰州市地域特征和现有公园特点，将公园绿地分为综合公园、专类公园和社区公园。综合公园每处面积>10 hm2，服务半径设为5 000 m[24-26]；社区公园主要是开放性小游园和具有一定活动内容和设施的小型绿地(街头绿地不在研究范围内)，服务半径设为1 000 m[24-26]；专类公园指具有特定内容或形式，有一定游憩设施的绿地[24-25]，服务于全市居民且吸引力指数与综合公园相当[27-28]，因此在研究中将其服务半径按5 000 m计算。考虑到居民进入公园绿地的实际情况，将其入口点作为居民到达公园的终点，并假定居民进入同一个公园绿地各入口的概率相当，其中，对于无明确出入口且面积较小的开放性社区公园，以几何中心作为其代表，以上述数据为基础建立现有公园绿地数据库(图2)。

图2 兰州市主城区公园绿地分布

1.3 研究方法

1.3.1 核密度估计法 核密度估计法用于分析点状地理要素在空间分布上的集聚程度[29]。该方法以选定要素点的位置为中心，将该点的属性值分布于半径为h的圆内，靠近中心点的属性值最大，随距离的增加而减小。公式如下：

(1)

式中：F(x)为位置x处的核密度函数，h为阈值半径(>0)，n为点要素总数，K为核密度方程，x-xi为要素点x到xi处的距离。

1.3.2 格网化的高斯两步移动搜索法 基于兰州市路网数据，建立网络数据集，并将街道进行格网化处理，格网单元大小为200 m×200 m，用格网中心作为需求点，以减小人口重心化和行政区划边界形状不规则产生的计算误差[29]。计算步骤如下：

第1步，对每一个供给点即公园j，

(2)

第2步，对每一个需求点i，

(3)

g(dij)为考虑到距离衰减的高斯方程，计算公式如下：

(4)

式中，Rj为公园绿地的供给与位于供给点j的服务半径内需求点总人口的供需比，Sj为供给点j的面积；k为供给点j空间作用域内需求点总数；dij为需求点i到供给点j之间的距离，即利用Network Analyst下的OD成本矩阵功能计算的格网中心点到公园绿地的最短距离；dn为公园绿地的服务半径；Pi为需求点i的人口数；Ai为各需求点最终的供需匹配性指数，即以需求点i为中心，汇总各类公园绿地服务半径内所有的Rj。

2 兰州市主城区公园绿地空间布局特征

2.1 总体分布呈“整体分散、局部集中”特征

“两山夹一河”的特殊地形孕育了众多滨河公园和山地公园。主城4区间公园绿地数量和面积存在显著差异，从公园绿地数量上看，安宁区最多，共计43个，七里河区最少，仅有13个；从公园绿地面积上看，城关区最大，为616.19 hm2，占公园绿地总面积比重为57.92%，西固区最小，仅有56.15 hm2，占比5.28%；从人均公园绿地面积来看，安宁区的最大，达9.13 m2，西固区最小，仅为1.54 m2(表1)；从地理区位来看，以小西湖黄河大桥为界，西部地区公园绿地数量为72个，东部仅有31个，呈明显的“西多东少”特征；而东部地区的公园绿地面积占其总面积比重达59.76%，西部地区仅占40.24%。

表1 兰州市主城区公园绿地概况

从图3a可以看出，主城区公园绿地高度集聚于黄河沿岸和南北两山地带，具有“整体分散、局部集中”的特征。主要表现为：一是依托自然资源禀赋条件和历史文化资源，公园绿地在黄河两岸高度聚集且呈现出沿河带状布局特征。二是在安宁、西固和城关3区中心地段其分布表现出明显的集聚特征，呈团状集聚于马滩—迎门滩—崔家大滩一带、公园路—山丹街、金雁大桥—南滨河东路—读者大道等地段，并呈点状镶嵌于其周边的陈坪、焦家湾、金城关等地区；七里河区内部公园绿地集聚于彭家坪街道中部及沿黄河地段，而周围大片区域公园绿地数量较少。三是公园绿地的空间集聚程度和分布特征存在较为明显的东西差异，以小西湖黄河大桥及其南北延长线为界，呈现与其他公共服务设施相反的“西密东疏”格局，以西集聚度较高，出现多个片状集聚区域；以东集聚度较低，仅有1个片状集聚区域，雁白黄河大桥以东区域公园绿地数量稀少，分布不均衡。

2.2 不同类型公园绿地空间格局各不相同

综合公园呈现出“均匀式”布局态势(图3b)，主城四区间分布相对均衡。高密度集聚区主要位于黄河沿岸及南北两山地带，依托良好的滨水游憩资源和山地旅游资源等优质的自然资源本底，形成了以森林公园、湿地公园和各级各类旅游景区等为主的综合性休闲游憩集聚区，良好的生态环境和独特的文化背景使综合公园不仅是本地居民亲近自然、休闲观光的游憩空间，也是外来游客的首选旅游景点。

专类公园呈现出“双核心”且沿黄河集聚的分布特征(图3c)。高密度集聚区主要位于马滩东侧临黄河地段及元通大桥以东至雁滩大桥区段，以黄河文化、丝路文化和农耕文化等传统历史文化资源为依托，形成了以廉政文化主题公园、水车博览园、百合公园等为代表的展现城市风貌、汇聚地域人文特色的城市公共游憩空间。

社区公园呈现出“西密东疏”的集聚特征(图3d)。其空间分布格局与扩散趋势均与公园绿地整体分布特征较为相似，以小西湖黄河大桥为界，东西差异较为明显，黄河安宁段和西固中心区形成大面积中高密度集聚区，城关区中部形成小面积低密度集聚区；以黄河为界，以北社区公园集聚程度高且呈条带状分布，以南集聚程度较低且呈团状离散分布。

图3 公园绿地的空间分布核密度

3 公园绿地供需匹配度空间分异及形成机制分析

3.1 公园绿地整体供需匹配度空间分异

从供给和需求2个角度出发，运用格网化的两步移动搜索法计算出格网单元的供需比，采用自然间断点法划分为高值区、次高区、次低区和低值区。主城区公园绿地供需匹配程度总体呈现出“北高南低、西高东低”空间分布特征；从西北—东南向剖面来看，总体呈现出“M”型分布态势(图4a)。具体来看：高值区主要集中在沙井驿和安宁堡街道部分区域，该区域为黄河沿线，经过多年百里风情线建设工程，其沿线公园绿地得到较好的梳理，串联成惠及周边居民的绿带。次高区主要位于安宁堡、刘家堡、靖远路和草场街等街道的部分区域，该区域内的仁寿山公园、植物园和白塔山公园是兰州著名的风景名胜公园，其面积较大，服务能力较强，加之该区域内人口密度小，因此供需比值较高。次低区主要位于城关区西部、安宁区的西路、银滩路等街道和七里河区的秀川、土门墩等街道，该区域内虽有兰山公园、五泉山公园、银滩湿地公园等综合公园和较多游园，但由于人口密度较大，公园绿地供需比值较低。西固区大部分区域、七里河区东部和城关区中部的部分区域处于低值区，造成这种现象的主要原因在于公园绿地与人口的“错位”分布，该区域人口密度大但公园绿地较少，供给与需求错位较为严重。供给盲区为15.94%，主要集中在东岗、青白石、靖远路、西柳沟和沙井驿街道，这些区域位于城市边缘，公园绿地建设相对滞后，特别是在城市东西两端的东岗、青白石和西柳沟街道公园绿地数量稀少，出现供给真空区，居民在日常生活中很难享受到城市公园绿地服务。

3.2 不同类型公园绿地供需匹配度空间分异

不同类型公园绿地供需比值均大致呈现出“西高东低”的共性特征，但由于其数量、面积和服务半径的差异，不同类型公园绿地与人口供需匹配程度也存在差异。

综合公园供需比值分布特征与公园绿地整体分布特征较为相似，高值区主要分布在安宁堡街道、盐场路和草场街街道的部分区域(图4b)；次高区分布在西路、银滩路和刘家堡街道的部分区域以及城关区西北部包括草场街、盐场路、临夏路、张掖路、广武门街道等；次低区主要分布在城关区南部、七里河区中部以及安宁区的孔家崖和培黎街道等；低值区主要分布在西固中心城区、安宁区东端的十里店街道、七里河区和安宁区靠近城关区一侧以及城关区中部，综合公园的面积和服务范围大，布局相对合理，可以为更多的居民提供服务，但由于路网系统不够完善、公园绿地空间布局不够均衡，难以服务到研究区东、西两端区域的居民，在5 000 m内服务盲区占比为24.29%，主要分布于城市外围地区。

专类公园供需比高值区集中于城市中部地区包括安宁区的孔家崖街道、七里河区的秀川、土门墩和建兰路街道等(图4c)；次高区主要分布在高值区外围包括秀川、建兰路、土门墩、敦煌路、银滩路等街道与城关区的盐场路和雁南街道等；次低区和低值区占比较大，主要分布在西固区东部的陈坪、西固城、先锋路街道等和安宁区北部的西路、十里店街道以及城关区大部分区域，专类公园数量少且分布集中，供给盲区占比达到36.83%。

图4 公园绿地供需度空间分异

社区公园高值区集中分布在沙井驿和安宁堡街道沿黄河一带(图4d)；次高区主要分布在沙井驿、安宁堡、刘家堡等街道；次低区主要分布在四季青、孔家崖、秀川等街道；低值区在各个街道均有分布，主要分布在西固区的先锋路、福利路、西固城等街道和安宁区西路等街道外围、七里河区中部和城关区东南部的大部分区域，社区公园数量较多且空间分布不均衡，由于其服务能力有限，仅有24.51%的区域处在社区公园的有效服务范围内，说明社区公园数量缺乏，其供给较难满足大部分居民的基本需求。

3.3 公园绿地供需匹配度空间分异机制分析

3.3.1 人口分布与公园绿地供需匹配度的关系 公园绿地供需比值的高低主要受到人口密度、周边交通条件和公园绿地自身质量的影响。兰州主城区的人口分布与其带状组团式的城市空间结构大致相似，主要集中于城关中心区，并以安宁、七里河和西固3个次级中心区为支撑，人口分布东多西少，呈“一主多次”空间结构(图5)。人口空间分布与城市形态、地貌特征、历史及政策等因素有着密切关系。城关历来是兰州的政治、经济、文化和商业中心，其经济发展和城市建设吸引大量人口不断聚集，人口数量较多、密度较高，其公园绿地需求量大，因此供需匹配度较低。西固和七里河则是兰州市和甘肃省乃至西北地区重要的石油化工和机械制造基地，在多年的发展过程中集聚了较多人口，但公园绿地缺乏或可达性较差，导致其供需匹配度也相对较低。安宁在历版城市规划中被确定为科技文教区，开发起步较晚，人口基数较小，公园绿地数量较多或可达性较好，供需匹配度总体较为理想。

3.3.2 交通路网对公园绿地供需匹配度的影响 交通路网的可达性和便捷度直接影响着居民对公园绿地的选择，通常人们往往更倾向于方便到达的设施，采用步行、自行车或短程公交的形式前往。兰州主城区的路网密度与人口的分布特征具有一定相似性，但二者对公园绿地可达性的作用机理却存在一定差异。从图6可以看出，在4个区的中心区，道路网密布，尤其是城市街巷便道等交通微循环系统发达，居民能够通过走街串巷方便地到达公园绿地，在压缩了步行时间的同时，一定程度上也增加了该区域公园绿地的服务半径，提升了公园绿地供需匹配度；中心区外围交通路网建设成熟度较低，路网密度不及中心区，但路网主要集中在公园绿地和居民点附近，且该区域公园绿地数量较多、面积较大，公园绿地与人口匹配度较好；而城区边缘如青白石、东岗、西柳沟等街道，路网建设滞后且密度较低，存在较多断头路，致使其通达性较弱；同时，由于街区尺度过大，居民难以方便到达设施点，该地区公园绿地供需匹配度总体一般。

3.3.3 公园绿地自身及周边环境对其有效服务半径的影响 公园绿地的自身及周边环境也对公园绿地的有效服务范围存在较大影响。环境优美、配套设施完善的公园绿地往往吸引更多居民集聚于此，可以扩大公园绿地的有效服务半径，但在不同区域其影响程度不同。以城关中心区酒泉路街道为例，该地区人多地少，对公园绿地需求较大，由于土地资源紧张，公园绿地基本就是“见缝插针”，公园绿地面积小，内部配套设施不完善，尽管这些不利因素让这一区域公园绿地的供给能力受到约束，但由于居民需求大，其有效服务半径仍较大。中心区外围的安宁堡、沙井驿和靖远路等街道，公园绿地数量多且面积较大，内部环境总体发展良好，配套设施相对齐全，但由于该地区人口分布较少，公园绿地存在实际利用率较低的现象；黄河沿岸以孔家崖街道为例，紧邻黄河百里风情线，自然景观优美，公园绿地众多，吸引了更多居民聚集于此，实际使用率相对较高，在一定程度上扩大了该区域公园绿地的有效服务半径。

4 结论与讨论

4.1 结论

本研究基于Google影像，人工矢量化得到公园绿地，采用核密度估计法和格网化的两步移动搜索法对兰州主城区内公园绿地空间布局及供需匹配情况进行分析，并针对供需错位问题提出对策建议。结果表明：1)公园绿地的分布具有“整体分散，局部集中”的特征，主要分布于黄河沿岸和南北两山地带。不同类型公园绿地空间布局模式存在较大差异，综合公园呈现出“均匀式”布局态势，专类公园呈“双核心”的空间格局，社区公园呈“西密东疏”的集聚特征。2)兰州主城区公园绿地供需匹配程度总体呈现出“北高南低、西高东低”空间分布特征；从西北—东南向剖面来看，总体呈现出“M”型分布态势；不同类型公园绿地供需比值均大致呈现出“西高东低”的共性特征，但由于各类公园绿地分布数量、面积和服务半径的差异，不同类型公园绿地与人口供需匹配程度也存在差异。3)人口空间分布、城市交通路网、公园绿地自身及周边环境是影响城市公园绿地供需匹配度空间分异的主要因素，但在不同区域影响程度各异。

4.2 讨论

本研究基于遥感影像和统计数据，以兰州市主城区为例分析了城市公园绿地的空间分布特征，并对其供需匹配的空间分异及机制进行了探讨，研究对兰州市城市公园绿地规划建设和管理具有一定参考价值。

基于上述供需结果分析，根据兰州市公园绿地供需匹配实际情况提出以下几点优化建议：1)存在公园绿地供给真空区的城市外围区域如东岗、青白石和西柳沟街道等，人口密度较小，公园绿地建设相对滞后，不论是数量还是人均面积均不能满足需求，应在该区域内加强大型公园绿地建设，均衡布局小型绿地，实现公园绿地与人口分布的空间匹配；此外，该区域需尽快完善交通基础设施，确保附近居民能方便快捷到达目的地。2)处于低值区的城市中心区，如西固城、西园及雁北街道附近地区，这类地区人口密集且土地资源有限，无法修建大型公园绿地，因此，在城市公园绿地规划建设的实施过程中，应充分利用城市微型空间，增加社区公园数量，尽可能满足居民基本需求。3)部分综合公园如仁寿山公园、元峁山和徐家山森林公园等大型公园绿地多依托自然山体分布于城郊地带，与中心城区的联系较弱，应积极扩展居民享有公园绿地的空间维度，在现有城市快速路、轨道交通、快速公交系统和慢行交通系统建设与完善的基础上，通过增加北环路、南山路的出入口与主干道及沿山公路的连接点，加强市中心内部、市中心与外围地区的联系，提高可达性。4)对早期的面积较小或者设施老旧的公园绿地进行扩建或改建，通过存量公园绿地的更新改造，如增加公园绿地面积、丰富各类公园内的主要设施、优化公园绿地内的绿化植被的植栽结构，扩大其服务半径和辐射区域，解决附近居民日常游憩的问题。

受数据资料等方面限制，在供需比值测算中以公园绿地服务范围作为搜索半径，未考虑时间距离和不同群体间的需求差异，使得研究结论不够全面。此外，基于细粒度的最新人口数据和更加丰富详实的公园绿地属性数据，探讨多种交通方式下低收入群体、老年人等弱势群体对公园绿地的需求与其供给间的匹配关系，并提出公园绿地空间优化方案，是后续研究的重要方向之一。

(卷终)