南方城市綜合公園避雨設(shè)施可達性研究——以贛州中央公園為例

戴忠煒,姜禹,曾真,樊宵雷,李霄鶴,蘭思仁*

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南方城市綜合公園避雨設(shè)施可達性研究——以贛州中央公園為例

戴忠煒1,2,姜禹1,2,曾真1,樊宵雷1,李霄鶴1,2,蘭思仁1,2*

1. 福建農(nóng)林大學(xué), 福建 福州 350002 2. 國家林業(yè)與草原局森林公園工程技術(shù)研究中心, 福建 福州 350002

南方城市雨季頻繁，城市綜合公園作為高密度人群區(qū)域，構(gòu)建避雨設(shè)施可以緩解突發(fā)降雨和臺風(fēng)等氣象對游客造成的威脅，為游客提供避雨停留的重要功能。以贛州中央公園為例，基于GIS的費用加權(quán)距離法，結(jié)合游人的行進時間成本，分析了公園避雨設(shè)施的可達性與服務(wù)情況。結(jié)果表明：（1）基于費用加權(quán)距離法來分析公園避雨設(shè)施的可達性，可以真實模擬游人的避雨過程，此方法較為真實準(zhǔn)確；（2）贛州中央公園的避雨設(shè)施可達性有待優(yōu)化，行人在0~30 s、0~60 s內(nèi)能到達避雨設(shè)施的區(qū)域分別占公園可通行路面的比例為42.42%和65.43%；（3）贛州中央公園可以同時承載1894人進行避雨，占公園最大游人容量的26.12%，需進一步加強。

公園避雨設(shè)施; 費用加權(quán)距離法; GIS

城市綜合公園是城市的綠肺，是市民休閑娛樂的城市綠色會客廳，它對保障城市環(huán)境的可持續(xù)性，維護居民的身心健康起著至關(guān)重要的作用，也是人們精神文明生活的重要載體[1]。公園避雨設(shè)施如公園內(nèi)的亭、臺、樓、閣、廊、榭等具有承載避雨功能的構(gòu)筑物，是能夠為游客在公園內(nèi)游憩時提供避雨功能的基礎(chǔ)設(shè)施。應(yīng)對南方城市時常突發(fā)的大暴雨和臺風(fēng)等天氣[2]，在高密度人群聚集區(qū)域的城市綜合公園內(nèi)構(gòu)建避雨設(shè)施，此意義重大。用可達性來評價公園避雨設(shè)施的服務(wù)能力，可以科學(xué)客觀地反映它的空間分布格局與服務(wù)公平性。

可達性是指從空間中任意一點到達目的地的難易程度,反映了人們到達目的地過程所克服的空間阻力(Space resistance)大小，常用距離、時間和費用等指標(biāo)來衡量[3]。目前可達性的研究方法主要有緩沖區(qū)法、最小鄰近距離法、網(wǎng)絡(luò)分析法、費用加權(quán)距離法等。這些方法從不同的原理和算法來分析服務(wù)設(shè)施的空間可達性，但是緩沖區(qū)法和最小鄰近距離法忽略了障礙物對到達目的地過程的影響，得出的結(jié)果高估了服務(wù)設(shè)施的可達性[4]；而費用加權(quán)距離法，以對研究區(qū)域分類的柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對不同用地類型設(shè)置不同的阻力值（距離、時間、費用）來分析其服務(wù)設(shè)施的可達性，此方法較為科學(xué)客觀。例如俞孔堅等基于GIS的費用加權(quán)距離法，對中山市的不同土地利用類型設(shè) 置阻力值，來分析其城市綠地系統(tǒng)總體可達性[3]；宋秀華等以泰安城區(qū)QuickBird數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，在地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)支持下，采用成本加權(quán)距離法，對城市公園綠地現(xiàn)狀和規(guī)劃進行了可達性分析[5]；王振波等基于中國空間全覆蓋的矩陣形式柵格數(shù)據(jù)，運用GIS的費用加權(quán)距離法，定量評價了渤海海峽跨海通道的修建對我國交通可達性的改進程度[6]；尹偉海等基于遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)支持下，運用景觀可達性的概念與原理，采用費用加權(quán)距離法，對濟南市整體綠地系統(tǒng)和公園與廣場綠地可達性的時空動態(tài)變化及其原因進行了分析[7]。以上顯示了費用加權(quán)距離法在諸多領(lǐng)域可達性分析的應(yīng)用，具有較優(yōu)的普遍性和科學(xué)性。

該方法在市域空間為尺度的可達性分析得到了廣泛的應(yīng)用，但是以單位公園為尺度的相關(guān)研究，國內(nèi)還未見報道。本次研究對公園內(nèi)部每個不可通行的障礙物、植被群落、湖區(qū)用地、通行路面等區(qū)域進行精準(zhǔn)識別，并賦予相應(yīng)的時間成本，模擬游人尋求最近避雨設(shè)施的真實路徑，較傳統(tǒng)的緩沖分析法更為科學(xué)精確。本文基于GIS的費用加權(quán)距離法對贛州中央公園避雨設(shè)施的可達性進行定量分析與評價，以期為今后城市綜合公園內(nèi)部避雨設(shè)施的空間布局提供決策與支持。

1 研究區(qū)域概況

贛州中央公園位于贛州市章江新區(qū)中央金脊中部，是集休閑、景觀、生態(tài)、濕地、蓄洪、排澇于一體的功能型主題公園,公園占地435164 m2，其中湖區(qū)占地174756 m2。公園的設(shè)計以園內(nèi)中心湖區(qū)為景觀核心，以鄉(xiāng)土文脈為線索，以水綠風(fēng)光為基質(zhì)，以各具主題的休閑活動為特色。中央公園的建設(shè)，優(yōu)化了城市的生態(tài)功能，助力激發(fā)章江新區(qū)的活力。

研究區(qū)域的所在地－贛州，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛。贛州春季陰雨連綿，3~5月全市的平均雨日為55 d，大風(fēng)、冰雹、暴雨等災(zāi)害性天氣為40站次左右；6月全市平均雨量為254.3 mm，該月平均暴雨17站次，是全市最易發(fā)生洪澇災(zāi)害的主汛期[8]。贛州中央公園位于章江新區(qū)的商業(yè)中心地帶，屬于高密度人群聚集地，游人數(shù)量眾多。積極應(yīng)對城市突發(fā)降雨等天氣，為游客構(gòu)建避雨設(shè)施，對整個公園的服務(wù)體系具有重要的意義。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所需的數(shù)據(jù)來源于2017年7月5日的Google earth衛(wèi)星影像，利用Arc GIS 10.2結(jié)合實地踏查提取贛州中央公園的各個用地的信息，對其進行配準(zhǔn)、數(shù)字化，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫包括贛州中央公園內(nèi)部的用地類型和用地面積，如通行路面、湖區(qū)用地等。

表 1 贛州中央公園公園用地類型概況表

2.2 時間成本的確定

在做計算之前，首先考慮贛州中央公園的面積，將柵格網(wǎng)的大小設(shè)置為1 m×1 m。參考相關(guān)研究，設(shè)定游人在通行路面快速行走的速度為2 m/s，這樣可以得到游人在通行路面上行進每1 m所需要的時間成本為0.5 s。對于植被群落、湖區(qū)用地設(shè)置1000 s，即表示不能通過。對每個用地類型的柵格網(wǎng)絡(luò)設(shè)置相對應(yīng)的時間成本，避雨設(shè)施用地為我們研究的目的“源”，所以對其設(shè)置為空值。最后，將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，使用Arc GIS中的Distance/Cost Weighted工具，進行公園避雨設(shè)施可達性的計算，生成研究區(qū)避雨設(shè)施可達性結(jié)果圖。

圖 1 贛州中央公園用地平面圖

表 2 行人在公園不同用地上的時間成本

2.3 可達性分析方法及過程

費用加權(quán)距離法是計算每個單元到距離最近、成本最低源的最少累加成本或最短加權(quán)距離。它不是計算到另一點的直線距離，而是根據(jù)每個單元到源的距離和穿越沿途的成本，來計算每一個單元到其最近源的累加通行成本。本文采用基于GIS的費用加權(quán)距離法，通過賦予公園不同用地的時間成本，從而模擬游人真實的避雨過程。此方法通過把研究區(qū)域柵格化，計算每個柵格單元到“源”的最小累計成本，公式為[9]：

式中，C表示第個單元的成本值，C+1是指沿運動方向上的第+1個單元的成本值；為柵格單元的總數(shù)。式（1）中的上分式表示通過成本柵格表面垂直或平行的方向上的費用加權(quán)計算進；下分式表示通過成本柵格對角線方向的費用加權(quán)計算。

本次研究，基于費用加權(quán)距離法的城市綜合公園避雨設(shè)施可達性的主要計算過程為：

（1）確定費用加權(quán)距離法的源。從贛州中央公園土地類型利用圖上提取出避雨設(shè)施有效區(qū)域確定為可達性分析的源，將其轉(zhuǎn)換成1 m×1 m的柵格數(shù)據(jù)；

（2）費用加權(quán)距離法的時間成本設(shè)定。將研究區(qū)域柵格化，每個柵格單元大小為1 m×1 m，分別對公園不同路面材質(zhì)的柵格單元上賦予行進1 m所需要的時間成本；

（3）費用加權(quán)距離法的可達性計算。基于Arc GIS軟件平臺，使用Arc GIS中的Spatial Analyst 工具模塊中的Distance/Cost Weighted工具，進行公園避雨設(shè)施可達性的計算，生成研究區(qū)公園避雨設(shè)施可達性結(jié)果圖，并將可達性結(jié)果轉(zhuǎn)換為時間等級。

3 結(jié)果分析

3.1 避雨設(shè)施服務(wù)評價

贛州市中央公園的建設(shè)注重“雖由人作，宛自天開”，可分為五大功能區(qū)：廣場娛樂活動區(qū)、溪林探幽游憩區(qū)、生態(tài)運動休閑區(qū)、濕地風(fēng)光游覽區(qū)、中央湖區(qū)[10]。其中避雨設(shè)施面積為2842 m2，占整個公園面積的0.65%。以市區(qū)級公園人均占有面積60 m2來計算，贛州中央公園的最大游人容量為7252人。通過統(tǒng)計公園各個避雨設(shè)施的可承載人數(shù)，可以得出公園避雨設(shè)施的總承載人數(shù)為1894人，僅為最大游人容量的26.12%，可見贛州中央公園的避雨設(shè)施承載力較弱。在避雨設(shè)施服務(wù)能力上，生態(tài)運動休閑區(qū)的避雨設(shè)施面積僅為90 m2，只可以承載60人進行避雨，嚴重不足；廣場娛樂活動區(qū)和溪林探幽游憩區(qū)的避雨設(shè)施在數(shù)量上不少，但都為體量較小的避雨設(shè)施，所以導(dǎo)致可承載人數(shù)較為一般；由于濕地風(fēng)光游覽區(qū)有體量較大的亭廊等避雨設(shè)施，且數(shù)量較多，所以可承載游人的數(shù)量最大，服務(wù)能力是所有功能區(qū)中最優(yōu)。

表 3 贛州中央公園的避雨設(shè)施服務(wù)情況

注：可承載人數(shù)（人）等于避雨設(shè)施面積（m2）除以1.5 m2/人。

Note: Persons for using rain shelters = area/ 1.5 m2/person.

3.2 公園避雨設(shè)施可達性評價

據(jù)上述方法，計算出每個網(wǎng)格的可達性指數(shù)，將結(jié)果分為16個等級，最后得出贛州市中央公園避雨設(shè)施可達性空間分布情況(圖2)。

圖 2 贛州中央公園避雨設(shè)施可達性

贛州中央公園避雨設(shè)施可達性一般，從圖2可以看出公園大部分的區(qū)域的避雨設(shè)施可達性指數(shù)在100 s之內(nèi)，且有些區(qū)域的可達性指數(shù)大于120 s。濕地觀光游覽區(qū)有體量較大的亭廊等避雨設(shè)施，且數(shù)量達到5個，所以此區(qū)域的可達性較好；生態(tài)運動休閑區(qū)的路網(wǎng)密度大，蜿蜒曲折，但此區(qū)域的避雨設(shè)施空間布局上過于集中，許多通行路面距離避雨設(shè)施太遠，導(dǎo)致可達性指數(shù)大于100 s的通行路面較多；廣場娛樂活動區(qū)避雨設(shè)施的空間布局較為均衡，但在數(shù)量上不足，導(dǎo)致2個入口廣場區(qū)域的可達性較差，無法全覆蓋；溪林探幽游憩區(qū)的避雨設(shè)施數(shù)量達到6個，但在人群密集的一級環(huán)路上缺少避雨設(shè)施的布局，導(dǎo)致此通行路面的可達性大于120 s。進一步分析得贛州中央公園避雨設(shè)施空間可達性分布面積和頻率見（表4）。

表 4 贛州中央公園避雨設(shè)施空間可達性分布面積和頻率

圖 3 贛州中央公園避雨設(shè)施可達性時間等級分布趨勢圖

通過（表4）可以看出，游人在0~10 s內(nèi)能到達避雨設(shè)施的區(qū)域占公園可行走面積比例為23.26%，在0~30 s內(nèi)能到達避雨設(shè)施的區(qū)域占公園可行走面積比例為42.42%；在30~60 s到達避雨設(shè)施的區(qū)域占公園可行走面積的23%，而在0~60 s到達避雨設(shè)施的區(qū)域的比例為65.43%，占據(jù)公園可行走面積的較大比例。當(dāng)公園突發(fā)暴雨的時間，游人在30 s內(nèi)能到達就近的避雨設(shè)施，可以減輕被大雨淋濕的傷害，達到較優(yōu)的避雨體驗。游人到達就近避雨設(shè)施的時間若大于60 s，則被雨水淋濕的傷害較大，體驗較為不佳。贛州中央公園最弱的避雨設(shè)施可達性指數(shù)為150~160 s，僅占公園可行走面積比例的0.33%，且可達性指數(shù)在120~160 s的比例為3.49%，此比例較小。總之，贛州中央公園需要進一步提高可達性指數(shù)在0~30 s和0~60 s的可通行路面的比例，只要這樣才能提升整個公園的避雨服務(wù)能力。

在各個時間等級空間上的分布頻率中，0~10 s這個時間段的面積分布最廣，在150~160 s這個時間段的分布面積最小。時間等級在90 s內(nèi)的面積分布占據(jù)了可通行面積的88.26%，這占據(jù)了公園可通行面積的絕大部分。從分布面積的走勢來看，等級1到等級3之間，呈現(xiàn)急劇驟降的趨勢；在等級3到等級12呈現(xiàn)波動狀態(tài)地緩慢下降的趨勢；在等級12到16之間，呈現(xiàn)緩慢下降趨勢（圖3）。這是由于避雨設(shè)施周圍較多是空曠大面積的硬質(zhì)通行路面，游人在此范圍內(nèi)可以快速穿梭，所以有很大面積通行路面的可達性指數(shù)很高；而距離避雨設(shè)施較遠區(qū)域的通行路面幾乎都是曲徑蜿蜒的道路，它的面積較小，所以導(dǎo)致時間等級越大的區(qū)域，所占公園可通行路面的比例越小。

4 結(jié)論

（1）實踐證明,基于GIS的費用加權(quán)距離法可以實現(xiàn)空間可達性概念從定性描述轉(zhuǎn)向定量計算的精確轉(zhuǎn)換。尤其此方法可以精準(zhǔn)識別公園內(nèi)不可通行的障礙區(qū)域和可通行的真實路徑，從而模擬游人快速行走到距離最近的避雨點,得出的結(jié)果較為科學(xué)準(zhǔn)確。

（2）避雨設(shè)施的可達性是衡量城市公園服務(wù)能力的重要的指標(biāo)，快速到達就近的避雨設(shè)施，可以給游人及時提供避雨,減輕被大雨淋濕的風(fēng)險。贛州中央公園的避雨設(shè)施可達性有待提高，行人在0~30 s、0~60 s內(nèi)能到達避雨設(shè)施的區(qū)域占公園可通行路面的比例分別為42.42%和65.43%。因此，贛州中央公園需要進一步加強避雨設(shè)施的建設(shè)與布局，對避雨設(shè)施可達性較弱的區(qū)域增加布置避雨設(shè)施，讓可達性服務(wù)更加均衡。

（3）贛州中央公園避雨設(shè)施的總承載人數(shù)為1894人，為最大游人容量的26.12%，在承載力上需要進一步加強。在公園避雨設(shè)施營建與布局優(yōu)化上，要依據(jù)公園最大游人容量和不同區(qū)域的人群密集程度。在公園人群密集區(qū)，放置承載力較強的避雨設(shè)施，且整個公園避雨設(shè)施的布局需要均衡，避免盲點的存在。

5 結(jié)語

避雨設(shè)施作為城市公園內(nèi)部重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對公園服務(wù)體系的構(gòu)建與提升具有重要的意義。本文論及的公園避雨設(shè)施空間可達性研究，提出了公園避雨設(shè)施的可達性服務(wù)指標(biāo)與布局優(yōu)化建議，但仍存在一定欠缺。第一，沒有討論柵格劃分的精度對結(jié)果的影響；第二，由于游人在尋求就近避雨設(shè)施的過程會有盲動性和隨機性，本研究沒有考慮地勢起伏、視線遮擋等因素對游人選擇就近避雨點的影響，導(dǎo)致分析結(jié)果存在一定不足，后續(xù)研究將繼續(xù)深入探討。

[1] 徐歡,樸永吉,付暉.關(guān)于城市綜合性公園地域特色塑造的研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,40(1):162-165

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[10] 陳鴻賓.城市建設(shè)新成就--江西贛州“城市中央公園”[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2011. http://www.wanfangdata.com.cn

Study on the Accessibility of Rain Shelter Facilities in Urban Parks—A case of Ganzhou Central Park

DAI Zhong-wei1,2, JIAN-Yu1,2, ZENG Zhen1, FAN Xiao-lei1, LI Xiao-he1,2, LAN Si-ren1,2*

1.350002,2.350002,

The rainy season is frequent in Chinese southern cities. As a high-density population area place，urban park can cope with sudden rainfall and typhoon for visitors by constructing rain-shelter facilities in its interior and provide security for visitors. Based on GIS cost-weighted distance method and the travel time cost of visitors, we can simulate the accessibility and service of rain shelter facilities in Ganzhou Central Park. The results show that: 1) Based on GIS cost-weighted distance method, we can assign to simulate the rain shelter process of visitors, which is more realistic and accurate. 2)The accessibility of rain-shelter facilities in Ganzhou Central Park needs to be optimized. The areas where pedestrians can reach the rain-shelter facilities within 0-30 s and 0-60 s accounted for 42.42% and 65.43% respectively. 3) The rain-shelter facilities in the park could accommodate 1894 people, accounting for 26.12% of the park's largest tourist capacity, which needs to be further strengthened.

Park rain shelter facilities; cost-weighted distance method; GIS

TU986.5+1

A

1000-2324(2019)01-0133-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.01.030

2018-06-08

2018-09-13

國家林業(yè)與草原局森林公園工程技術(shù)研究中心資助項目(PTJH15002)

戴忠煒(1994-),男,碩士研究生,主要從事城市林業(yè)與管理研究. E-mail:2326068789@qq.com

Author for correspondence. E-mail:lsr9636@163.com