基于可达性和服务面积的公园绿地空间分布研究

[摘　要]传统的绿地评价指标具有明显的局限性，不能反映实际的空间分布和使用情况。本文通过结合地理信息系统中的空间分析工具，提出了空间可达性和服务面积的绿地评价指标，并希望能够基于此建立更加完善的评价体系，在公园绿地的布局上兼顾到公平和效率的原则。以广州市的四个城区为例，对现有的公园绿地进行了空间分布上的评价，以期对今后的规划和建设提供依据。

[关键词]城市绿地，公平与效率，可达性，空间分析，广州市

[文章编号]1006-0022(2009)02-0083-06　[中图分类号]TU984.12+4　[文献标识码]B

Green Space Distribution Based on Accessibility and Serving Area/Xiao Huabin, Yuan Qifeng, Xu Huijun

[Abstract] Traditional green space appraisal system is limited in that it cannot reflect green space distribution and usage. The article uses spatial analysis tools in GIS and proposes the appraisal indicators based on accessibility and serving area, and hopes it will introduce more complete appraisal system research. The article appraises the green space distribution in four districts of Guangzhou city and hopes it will provide reference for future urban planning and development.

[Key words] Urban green space, Fairness and efficiency, Accessibility, Spatial analysis, Guangzhou city

城市绿地作为城市各类用地中惟一具有土地自然属性的用地类型，对于保障市民的身心健康和构建城市生态安全格局起着重要作用。城市绿地的类型包括：公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地等[1]，其中公园绿地是城市绿地系统中与市民生活联系最为密切和发挥最大社会和生态效益的城市绿地。公园绿地的数量和面积，已经成为评价一个城市宜居性和建设生态城市的重要标准之一。

我国现行的城市绿地系统规划一直将绿地率、绿化覆盖率、人均绿地面积等作为绿地评价的重要指标，这些指标在实际应用中存在很大缺陷[2]。这些指标没有反映城市绿地的空间位置，也没有考虑到市民使用的公平和公园的使用效率问题。随着空间可达性概念的提出，人们开始关注公园绿地的可达性问题。通过与地理信息系统(GIS)的空间分析工具的结合，可以对公园的服务范围和可达性进行评价。传统的公园绿地可达性研究只是考虑距离公园的直线距离，并没有涉及市民到公园的实际路线；或考虑到了实际路线，但没有考虑到公园绿地周围的实际情况，如使用者的数量和分布、土地使用类型以及开发密度等。

本文尝试将利用ArcGIS空间分析工具中的成本加权距离方法对广州市人口密集的四个城区越秀区、海珠区、荔湾区、天河区的主要公园绿地的可达性进行分析，同时结合传统的简单缓冲方法对公园绿地的空间分布进行评价，以期在为今后的绿地系统规划和建设中提供有益的建议和意见。

1公园绿地空间分布研究

对于公共设施的空间分布研究，可以追溯到古典的区位论。20世纪30年代，政府公共投资的区位选择引起了对新古典区位论的关注，主要集中在空间标准、空间分布以及分布的相关性等方面。McAllister[3]在研究公共设施的空间标准时提出了公平和效率两个方面，由于公平比效率在选择大小和空间时更具敏感性，所以他认为公平性更为重要。Lucy[4]也强调公共设施分布的公平性，并提出了五个次概念：平等、需要、需求、偏好、愿支付的费用。

公园绿地的空间分布如何体现公平和效率是城市绿地系统规划所要解决的主要问题之一。公平可以从均等获得公园的享有机会体现即可达性，效率则可以从公园的服务面积与服务面积比率和服务人口体现。

1.1公园绿地的可达性

可达性是一种经验表述，指利用一种特定的交通系统从某一给定区位到达活动地点的难易程度，相关的指标有距离、时间、费用等。Hansen[5]首次提出了可达性的概念，将其定义为交通网络中各节点相互作用的机会的大小。Kwan[6]将可达性分为个人可达性和地方可达性两类，前者是反映个人生活质量的一个指标，后者是指某一区位“被接近”的能力。可达性的计算与3个要素有关[7] ：①交通成本，一般以两地间的交通时间或交通距离作为计算依据；②端点区位吸引力，指提供某种可达性服务的能力；③端点区位需求力，指对某种可达性服务的需要量。

公园绿地的可达性主要体现在市民到达公园需要的时间和费用。Bach[8]利用可达性和可达机会的概念提出了位置—分布模式(location-allocation model)，可以确定到达公园需要的最少时间。

1.2公园绿地的服务面积

服务面积是指公共设施的服务范围，一般是指一定服务半径所环绕的面积。Lucy[4]认为在平等的条件，到达公共设施有一个适当限度的距离是必要的，因为严格或完全平等的距离是不可能实现的。国外对于公园绿地的服务半径(面积)或人口都会有比较明确的标准。美国国家休闲和公园协会(NRPA)设定了具体指标对公园的规划和建设进行指导：市民到达最近公园绿地的距离不能超过0.8km(服务半径为0.8km)和每英亩公园绿地服务的人口最大为800人。日本、韩国的国家公园法中也同样对不同等级公园的服务面积和人口有具体的规定。

我国的现行的《城市绿地分类标准》中公园绿地(G1)等级的划分考虑到了公园的服务面积和服务人口，还有像传统的绿地评价指标中的人均绿地面积等也是基于此制定的。近年来，随着“生态城市”、“园林城市”等理念的兴起，一些城市相应提出的“市民出门500m见绿，1000m可达大型公共绿地”等目标，体现正是公园绿地的服务面积和可达性。

2公园绿地空间分布的分析方法

2.1可达性分析—成本加权距离方法

本文对于公园绿地的可达性计算采用的是基于栅格的成本加权距离方法。栅格数据使用一定尺寸的网格来划分空间，认为每个网格内的空间具有相同的属性，具有确定的数值(网格的属性)。使用栅格数据，可以对某一个或一组空间数值在空间上的分布进行简单有效的描述。

基于栅格的成本加权距离方法首先需要计算研究区域的成本栅格图(Cost Raster)，每个栅格的属性值表示其成本(Cost)，即表示通过它所需要时间或费用的消耗程度。由于栅格图像的特殊性，每个非边缘网格的周围有8个其他的网格与之相邻，以每个网格的中心为节点(Node)，就可以抽象为8条边(Side)。各个网格的相邻情况有两种[9] ：(1)水平或垂直相邻：两个网格值的平均值表示该边的长度，如图1中，中间结点到其左边节点的边的长度为：  ；(2)斜相邻：两个网格值的平均值乘以表示该边的长度，如图1中，中间结点到右下节点的边的长度为：。

计算过程中，将每个源设定为单一节点，其所属栅格的成本值定为0，每个源周围的n个栅格与该“源”形成n条边。以图1为例，假定右下角网格作为一个“源”，通过成本加权距离的计算可以得到：每个节点到该源的累积总成本值(Accumulated Cost)和每个节点到最短路径上前一个节点的路径方向(Direction Raster)[10](图2)。

本次研究以公园绿地为“源”，成本计算值为到达公园绿地的空间阻力值，然后将其转化为时间成本进行分级量化，得出公园绿地的可达性的空间分布。

     图 1 成本栅格图                图 2 成本加权和最短路径选择

2.2服务面积分析— 简单缓冲方法

Perry[11]提出了邻里单位(Neighborhood Unit)的概念，以一所小学为中心，在半径400　m内应设有公园和操场等公共服务设施。随着地理信息系统的出现，利用简单缓冲工具分析公共设施的服务范围已经被广泛地应用。Nicholls and Shafer[12]采用GIS的简单缓冲工具研究公园绿地和休闲服务，以评价当地的公园系统的可达性。Van Herzele and Wiedemann[13]通过对规划的“可达性地区”实行定性和定量评估，分析了各级的绿色空间。

本次研究采用GIS中简单缓冲工具，分别计算分析以500m和1000m为服务半径的的公园服务面积以及服务面积比率。

服务面积比率是指公园的服务面积占研究区域内总面积(减去公园绿地和水域的面积)的百分比：

服务面积比率（%）=         （1）[NextPage]

3案例研究

3.1研究区域

选取广州市人口密集的越秀区(包括原东山区)、海珠区、荔湾区(包括原芳村区)、天河区四个城区作为研究区域，总面积约为332.26km2；人口约为404.31万，人口空间分布见图3①。通过对广州市2005年TM遥感卫星影像进行解译，根据研究需要将土地利用类型分为公园绿地、交通设施用地、居住用地、水域等六大类，其中水域面积约为28.35hm2(图4)。选取面积大于1hm2的公园绿地作为研究对象，面积约为14.58hm2(图5)。研究区域内的公园绿地包括荔湾湖公园、珠江公园、麓湖公园等全市性的综合公园；华南植物园、广州动物园、广州烈士陵园等专类公园；宏城公园、醉观公园、海印公园等社区公园；广州花卉博览园等带状公园四大类②。

图 3 研究区域人口分布

图 4 研究区域土地利用现状

图 5 研究区域内主要公园绿地分布

3.2公园空间可达性分析

根据前面可达性计算的成本加权距离方法，首先，在ArcMap9.2中对研究区域建立5mX5m的栅格，并根据不同的土地利用类型对各个栅格赋予不同的属性值，即空间相对阻力值，不同土地利用类型的空间阻力相对值(表1)。然后使用空间分析模块中的成本加权距离工具，计算研究区域内各栅格的成本加权距离和选择到达“源”—公园绿地的最优路径。最后，将计算结果转化为时间等级③，分为<5分钟、5分钟～15分钟、15分钟～30分钟、30分钟～60分钟、>60分钟五级(图6)。

通过前面的计算分析，可以得到各区可达性不同等级的面积以及所占总面积④的比例(图7)。

表 1 不同土地利用类型的空间阻力相对值

图 6 研究区域内公园绿地可达性分级

图 7 各城区可达性不同等级的面积以及所占总面积的比例[NextPage]

3.3公园服务面积分析

根据前面介绍的ArcGIS中简单缓冲工具，首先，在ArcMap9.2中对选取43个公园绿地作为研究对象。然后使用邻域分析(Proximity Analysis)中的简单缓冲工具，分别计算研究区域内半径为500m、1000m、1500m以及2000m的公园绿地的缓冲范围。最后，减去研究区域外的缓冲范围，得到各等级的服务面积，(图8)。

《广州市城市绿地系统规划》对公园绿地布局进行规划；居民出家门500m就可以进入公共绿地，走约2000m就有一个大型绿地。根据实际情况和规划要求，选取500m和1000m作为“门槛”半径进行数据分析，可以得到不同服务半径的缓冲区的面积以及所占总面积的比例，也就是服务面积比率(表2)。

图 8 研究区域内公园绿地的服务面积

表2 各城区不同服务半径的面积和服务面积比率

3.4结果分析

通过上面的公园绿地空间可达性和服务面积的计算，可以看到研究区域的四个城区中：越秀区公园绿地的可达性最好，也就是到达公园所需的时间最少，其中可15分钟之内的到达公园的面积占到了全区总面积的85％以上；同时越秀区的公园的服务面积也最大，半径1000m的服务面积占到全区面积的90％以上。海珠区公园绿地的可达性最差，15分钟以内可以到达公园的面积只占全区面积的15％左右，公园的服务面积最小，半径1000m的服务面积只占到全区总面积的33％左右。荔湾区和天河区公园的可达性优劣和服务面积大小介于越秀区和海珠区区之间。

越秀区作为广州市的老城区，集中了像越秀公园、流花湖公园、东山湖公园等全市性综合公园，还有像广州动物园等专类公园以及大量的社区级的公园；同时道路网密集，交通便利，可达性最好；由于本身面积较小，公园的服务面积比率也最大。海珠区人口密度较大，是外来人口密集的城区，但公园绿地的数量少，综合性公园只有晓港公园；虽然瀛洲生态公园面积较大，但位于海珠区的西南端，交通不便；社区级的公园绿地相对于海珠区的面积和人口明显不足，公园的可达性和服务面积最差。天河区市级公园较多，像华南植物园、天河公园、珠江公园等都是大型的综合公园，但由于天河区面积比其他三个区大，所以公园的可达性并不如越秀区。荔湾区的市级综合性公园数量不多，与人们生活联系紧密的小型社区级公园数量较多，但主要集中北部，公园可达性和公园的服务面积优于海珠区。

从整个研究区域来看，可以明显地发现公园绿地主要分布在珠江以北的越秀区、天河区和荔湾区北部，珠江以南的海珠区和荔湾区南部公园数量少，市级综合性公园更少。《广州市城市绿地系统规划》中要求到2010年市属各区都要建设2个～3个面积3万m2以上的公园；每个行政街、镇区都要建设一个面积3000m2以上的中心公园。越秀区、天河区已经达到了这个目标，越秀区甚至已超过这个目标；但珠江以南的海珠区无论从公园绿地的数量还是可达性上远没有达到规划的要求。

4讨论与启示

公园绿地的数量和面积的可以看作是以经济效率和生产力为首要任务的工业社会的需求，而空间可达性则可以看作是以高质量生活为目标的文化导向社会的需求。在建设和谐社会和“以人为本”理念的指导下，公园的可达性越来越受到人们的重视。

4.1结合公园可达性及服务面积，建立更完善的绿地系统评价指标体系

传统的绿地评价指标，侧重于数量上的统计，没有涉及实际的空间分布和使用情况。2006年广州市建成区绿地率为33.52％，绿化覆盖率为36.79％；人均公共绿地面积为12.02m2，全部达到国家园林城市标准。但我们通过上面的分析看到，公园绿地的分布存在很大差异，主要集中在珠江以北，珠江以南的地区无论从公园绿地的数量还是可达性上都很差。

4.2结合公园可达性及服务面积，建立城市公园绿地应急避险功能体系

城市绿地，尤其是公园绿地，由于具有较大的规模、相对完善的设施和内部建筑密度较低的特性，能够有效发挥防灾避险的功能，从而成为应急避险的良好场所[14]。1923年日本关东大地震给东京等大城市的构造带来了巨大破坏，但也使人们看到公园绿地的避难隔火等作用，并孕育了第一个带有考虑到防灾的公园系统特点的复兴规划。作为自然灾害频发的我国，同样应该重视在人口密集的大城市绿地系统规划中考虑应急避险的功能。

4.3结合公园可达性及服务面积，建立城市生态系统服务功能评价体系

城市中具有自然属性的绿地，不仅可以为人们提供休闲娱乐，而且还可以改善城市生态环境，降低大气污染物浓度、平衡大气中的氧气和二氧化碳、改善小气候以及降低地面径流等等。公园绿地的服务面积和比率结合人口分布，可以作为评价一个地区生态服务功能的重要指标。

本文对于公园可达性和服务面积和比率的计算，采用基于栅格的成本加权距离与简单缓冲方法。在计算过程中，假定了人口分布是均匀的⑤。另外，对于土地利用类型的划分和空间相对阻力值转化为时间等级的方法相对简单，假定了行人的速度是均匀的，没有考虑交通成本的影响。如何科学合理的设定不同土地利用类型上的空间相对阻力值并使其具备在不同城市间进行横向比较、将人口的空间分布、年龄结构与不同出行方式的交通成本的影响整合于空间分析模型中建立更加完善的绿地系统评价体系，将是今后研究需要重点解决的问题。