網絡可達性與服務范圍綠地空間分異研究

楊　俊，李　闖，李永化，李雪銘，董文雪

(1. 遼寧師范大學自然地理與空間信息科學遼寧省重點實驗室，遼寧 大連 116029；

2. 中國科學院地理科學與資源研究所，北京100101)

Research on Network Accessibility and Scope of Services Differentitation of Green Space

YANG Jun,LI Chuang,LI Yonghua,LI Xueming,DONG Wenxue

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網絡可達性與服務范圍綠地空間分異研究

楊俊1,2，李闖1，李永化1，李雪銘1，董文雪1

(1. 遼寧師范大學自然地理與空間信息科學遼寧省重點實驗室，遼寧 大連 116029；

2. 中國科學院地理科學與資源研究所，北京100101)

Research on Network Accessibility and Scope of Services Differentitation of Green Space

YANG Jun,LI Chuang,LI Yonghua,LI Xueming,DONG Wenxue

摘要：以大連市沙河口區為研究區域，選取了2010年SPOT5衛星遙感影像數據，在ENVI和ArcGIS的支持下，結合沙河口區交通路網數據，對綠地進行了緩沖區分析與網絡分析，計算出了各街道綠地服務面積比率與可達綠地面積大小。結果表明：從綠地服務面積比率方面分析，綠地分布、綠地量及行政區大小都是影響比率值高低的主要因素，在300 m、500 m兩種不同服務半徑下，興工街道的綠地服務面積比率均為最低值，分別為28.60%、55.63%；從綠地可達性方面分析，綠地量與交通便捷度是影像可達綠地面積大小的主要因素，在5 min和15 min內，星海街道的可達綠地面積均為最大值，分別為64.86 hm2、96.86 hm2；從沙河口區整體分析，綠地服務面積比率高，可達范圍廣的街道大多分布在沙河口南部，綠地分布呈現南多北少的失衡局面。

關鍵詞：可達性；網絡分析；服務面積比率；綠地

一、引言

城市綠地作為城市生態環境的一個重要組成元素，在城市社會發展過程中承擔起越來越多的社會角色[1-2]。近年來，隨著工業化與城市化進程的不斷加速，城市內部空間不斷重組，外部空間不斷擴張，城市的綠色空間格局也發生了顯著的變化[3]。伴隨全球氣候變暖、大氣污染、土地沙漠化等環境問題的日益加劇，綠地逐漸成為城市居民選擇居住場所的一個重要指標。空間可達性作為衡量城市規劃布局合理性的量化指標，越來越引起國內外學者的廣泛關注。所謂可達性，即不同空間實體之間克服距離障礙進行交流的難易程度[4]。20世紀80年代初期，隨著計算機技術的快速普及，以及GIS等技術的迅速發展，可達性的研究取得了快捷、準確的突破性進展[5]。如LWIN等利用網絡地理信息系統(WebGIS)計算步行指數來代表居住場所到達綠地空間的難易程度[6]；OH等利用GIS網絡分析對首爾市公園綠地的服務價值進行了評價[7]；Comber等基于不同社會群體對英國城市綠地可達性進行了對比分析[8]；李小馬等基于網絡模型分析了沈陽市公園的可達性及服務[9]；林康等基于可達性角度對江蘇省儀征市公共產品空間的公平性進行了定量評價[10]。

在前人研究的基礎上，本文以大連市沙河口區為研究區域，以2010年SPOT 5衛星遙感影像為基礎數據，以沙河口區道路網為輔助數據，利用ENVI與ArcGIS等GIS軟件提取城市綠地信息，以街道為研究尺度，將緩沖區分析與網絡分析相結合，對沙河口區各個街道綠地的服務面積及其空間可達性進行對比分析，為城市合理布局及規劃提供可靠的理論依據。

二、研究區域與數據來源

1. 研究區域概況

沙河口區位于大連中心城區西部，地域范圍為121°31′42″E—121°37′46″E、38°51′46″N—38°56′51″N；東至老街與西崗區毗鄰，北以南松路為界與甘井子區相連，西以由家村鐵路線為界與高新技術園區相望，南臨黃海，總面積達48.32 km2；境內地勢西高東低；屬暖溫帶季風氣候，夏無酷暑，冬少嚴寒；目前區轄中山公園、白山路、星海灣、黑石礁、南沙河口、馬欄、李家、興工、春柳等9個街道(如圖1所示)。

圖1　研究區位置圖

2. 數據來源與處理方法

本文以大連市中心城區2010年SPOT 5全色波段影像(分辨率為2.5 m)和多光譜影像(分辨率為10 m)為數據基礎，利用ENVI5.0對影像進行裁剪、幾何精校正、輻射校正、彩色增強等預處理后，結合Google Earth并實地調查，對遙感影像進行監督分類，提取城市綠地信息。沙河口區人口數據主要來源于2010年統計年鑒，具體信息見表1。

表1　數據來源與說明

三、研究方法與實例分析

1. 基于緩沖區分析的綠地服務面積確定

服務面積即為公共設施以一定服務半徑所環繞的范圍。其中，城市綠地的服務半徑決定了城市綠地各組成要素之間的調和是否達到平衡，而城市景觀、綠地質量、城市阻力等因素都會影響綠地服務半徑的確定。本文考慮到沙河口區街道行政區劃及綠地分布特點，分別以300 m、500 m為服務半徑對研究區綠地進行緩沖區分析，提取各街道綠地在不同服務半徑下的服務面積，并計算其服務面積比率[11]，公式如下

(1)

式中，P為綠地服務面積比率；S1代表沙河口區各街道總面積；S2代表街道內部綠地面積；S3即為街道內部綠地的服務面積。根據計算得出各街道綠地服務比率見表2。各街道面積比率柱狀圖如圖2所示。

表2　各街道不同服務半徑的面積和面積比率

圖2　各街道不同服務半徑面積比率柱狀圖

結合表2與圖2可以明顯看出：在300 m服務半徑下，馬欄街道綠地服務面積比率最高，達到99.37%，其次是南沙河口街道，達到90.37%，興工街道最低，為28.6%，南沙河口街道和馬欄街道綠地面積相對較大，且呈塊狀分布，相比于其他街道分布比較均勻，興工街道綠地總量最低，僅為1.93 hm2，導致其綠地服務面積比率最低；在500 m服務半徑下，白山路街道綠地服務比率最高，達到99.65%，其次是馬欄街道和南沙河口街道，分別為99.63%、95.32%，興工街道依然最低，為55.63%，由于白山路街道行政區總面積相對較小，綠地比重大，在500 m服務半徑下，綠地服務面積比率更高。

2. 基于網絡模型的綠地可達性分析

網絡模型即現實世界中各種網絡系統的抽象表示，主要由一組鏈、節點、中心源點和阻力等基本元素按一定拓撲關系彼此連接而成。鏈是具有一定長度(如道路)的網絡元素，兩條或兩條以上鏈的交匯點即為節點，通過節點可以實現幾條鏈間的交互。阻力即某一位置通過鏈到達某目的地所花費的時間成本或費用成本(如圖3所示)[9, 12-14]。

圖3　網絡模型示意圖

在ArcGIS的支持下，結合實地調查，選取綠地拐角、道路交叉口等作為完全開放的綠地入口點；對于非完全開放綠地，選取入口位置作為入口點。基于道路網及綠地入口點建立拓撲網絡數據。考慮到研究尺度與城市居民到達綠地的出行目的，以到達綠地所花費的步行時間作為可達性指標。在道路十字路口設置0.5 min的等待阻力值后，按60 m/min的步行速度，通過網絡分析，得到不同時間成本下可以到達的綠地分布圖(如圖4所示)；將其與街道行政區進行疊加、融合等處理后，統計出各街道0～5 min、0～15 min可到達的綠地面積(如表3、圖5所示)

圖4　沙河口區綠地可達性時間分布圖

表3　各街道不同時間成本可達綠地量統計　hm2

根據表3與圖5可知，5 min中內，可達綠地面積最多的是星海街道，為64.86 hm2，黑石礁街道可達綠地面積為37.30 hm2，南沙河口街道和馬欄街道分別為21.19 hm2、13.25 hm2，興工街道最低，僅為0.84 hm2；在15 min內，可達綠地面積最多的仍為星海街道，高達96.86 hm2，其次是南沙河口街道，為62.54 hm2，黑石礁街道以56.87 hm2位列第三，興工街道依舊最低，僅為1.93 hm2。由圖4不難發現，星海街道、黑石礁街道的路網相對于南沙河口街道、馬欄街道相對密集，更便于行走，綠地可達性較高；由于南沙河口街道綠地面積比重較大，在時間成本為15 min時，導致其可達綠地面積更多；興工街道雖然路網發達，但總綠地面積太低，使其可達綠地面積在不同時間成本下均為最小值。

圖5　各街道不同時間成本可達綠地面積柱狀圖

四、結論與討論

本文以大連市沙河口區為例，以街道為研究尺度，采用緩沖區分析與網絡模型分別計算出研究區域各街道綠地服務面積比率，并對不同時間成本下可到達的綠地量進行對比分析，研究表明：

1) 從各街道綠地服務面積比率分析，在300 m服務半徑下，綠地量大小及分布成為綠地服務比率的主導因素，馬欄街道綠地面積分布相對較大，分布相對均勻，其綠地分布比率高達99.37%；500 m服務半徑下覆蓋服務面積更廣，街道行政區面積大小成為影響綠地服務面積比率的又一重要因素，白山路行政區面積相對較小，綠地服務面積比重大，使其綠地服務面積比率達到99.65%。興工街道由于綠地面積僅為1.93 hm2，導致其綠地服務面積比率在兩種不同服務半徑下均保持最低，分別為28.60%、55.63%。

2) 從各街道綠地可達性分析，各街道的交通便利性及綠地面積成為不同時間成本下可以到達綠地面積大小的主導因素。星海街道交通發達，在0～5 min、0～15 min兩種時間成本下的可達綠地面積均達到最高值，分別為64.86 hm2、96.86 hm2；興工街道雖然交通便利，但由于綠地量的限制，在兩種時間成本下的可達綠地面積均為最小值，分別為0.84 hm2和1.93 hm2。

3) 從沙河口區總體綜合分析，其東北部(包括春柳街道、中山公園街道、興工街到)綠地配置嚴重短缺，綜合綠地服務面積比率與可達性兩種研究結果分析，馬欄街道、南沙河口街道綠地配置較好，星海街道、黑石礁街道綠地可達性較好，而這些街道大多分布在沙河口區南部，足以見得沙河口區綠地總體分布呈現出南多北少的失衡局面。

城市綠地不僅提供了居民休閑娛樂的場所，而且具有改善城市生態環境、調節城市氣候等重要功能。針對沙河口區綠地分布不均衡的局面，本文建議根據街道行政區大小、交通便利條件，并結合現有綠地面積大小，適當加大綠化力度，合理綠化布局，完善綠化結構，進而使城市居民的生活質量得到更有效的提高。

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引文格式：楊俊，李闖，李永化，等. 網絡可達性與服務范圍綠地空間分異研究[J].測繪通報，2015(3)：40-43.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0071

通信作者：李闖。E-mail:lichuanggis@163.com

作者簡介：楊俊(1978—)，男，博士后，副教授，主要從事區域地表過程、城市人居環境與地理信息系統應用方面的工作。E-mail：yangjun@lnnu.edu.cn

基金項目：國家自然科學基金(41471140)；2014年遼寧省大學生創新創業訓練計劃(201410165000011)

收稿日期：2014-09-16

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)03-0040-04