基于網絡分析法的寶雞城市公園可達性研究

陳 蕾，段淵古

(西北農林科技大學 風景園林藝術學院，陜西 楊陵 712100)

公園綠地是城市綠地系統中的重要組成部分，對城市的可持續發展和生物多樣性有著極其重要的作用[1-2]。同時，城市公園對于個體的心理和生理健康都有一定的積極意義[3-4]。目前國內對于城市公園綠地的評價多側重于人均綠地面積、綠地率等數量指標，并不能充分地反映城市公園的空間分布和居民的實際使用情況，同時也忽略了城市公園作為公共服務資源的社會公平性[5-8]。

可達性這一概念最早由W.G.Hansen[9]提出。隨后，俞孔堅等[10]提出用景觀可達性指標作為衡量城市綠化質量的指標。公園可達性即是在此基礎上的拓展和延伸，反映居民到達城市公園的便捷性[11-12]。目前研究公園可達性常用的方法有最小鄰近距離法、緩沖區法、引力模型法、網絡分析法等[13-14]。其中網絡分析法是基于實際的城市交通網絡，能夠更加真實地模擬居民進入城市公園的過程，同時也方便操作和計算[15-17]。

寶雞市作為首批國家生態園林城市，在城市公園綠地建設方面不斷深入并取得了一定的成績。本研究旨在通過網絡分析法，對寶雞市的城市公園可達性進行分析，為今后寶雞市和其他類似城市的綠地規劃和建設提供參考。

1 研究區概況

1.1 研究區概況

寶雞市(106°18′-108°03′E，33°35′-35°06′N)地處陜西關中平原西部，南臨秦嶺山脈，中部有渭河自西向東貫穿，是典型的沿河流發展的帶狀城市。寶雞市行政區劃下轄3個區、9個縣，主要城區坐落于渭濱區、金臺區和陳倉區。

研究范圍為《寶雞市城市總體規劃(2010-2020)》劃定的中心城區增長邊界，其中北部的街道行政單元保持其行政區劃的完整。研究區由渭濱區、金臺區和陳倉區的共27個街道單元組成，總面積約450 km2。研究區總人口99.5萬人，城區總體人口密度為2 211人·km-2(圖1)。

圖1 研究區行政區劃Fig.1 Administrative division of the study area

1.2 研究對象

選取研究區內以觀光游憩為主的已經建成的綜合公園和專類公園，根據建成面積和公園設施完備情況，選取寶雞人民公園(33.95 hm2)、渭河公園(66.26 hm2)、金臺森林公園(181.62 hm2) 、炎帝園(16.40 hm2)、九龍山公園(19.80 hm2)、陳倉苑(9.84 hm2)、虢鎮公園(7.90 hm2)、陳倉北坡森林公園(11.87 hm2)、寶雞植物園(43.62 hm2)和石鼓山公園(28.47 hm2)共10個城市公園，總占地面積約為419.73 hm2，占研究區總面積的0.93%。

1.3 數據來源

人口數據來源于寶雞市統計局2017年各街道人口統計數據，公園綠地數據和路網數據主要參照《寶雞市2018年公園綠地調查統計》、谷歌衛星圖、百度地圖及《寶雞市城市總體規劃(2010-2020)》，并結合現場調研確認。

2 研究方法

借助ArcGIS平臺，采用網絡分析法進行可達性分析。一個基本的網絡結構包括中心、鏈、節點和阻力4部分[18]。本研究中，中心指代城市公園入口，鏈為現實城市交通網絡，節點即現實道路的交點，阻力指居民通過道路網絡時所花費的時間成本。

2.1 矢量數據庫及網絡分析模型的構建

公園綠地數據庫即在ArcGIS中建立公園圖層，新建包括公園名稱、公園面積、公園類型、公園入口點等信息的字段。本研究中，公園實際的入口點作為網絡分析的源點，以到達公園入口作為到達公園的評判標準，并以此建立代表各公園入口的點文件。

城市道路數據庫則是將城市道路抽象為線元素，根據其拓撲關系建立城市道路網絡模型。研究選取了步行、非機動車和機動車3種出行方式。其中步行速度設為1 m·s-1，非機動車速度設為15 km·h-1。道路分級和機動車速度值的賦予參考前人研究和實際情況[19]，將道路分為主要道路(60 km·h-1)、二級道路(40 km·h-1)和一般道路(30 km·h-1)三級。在道路交匯點設置30 s的等待時間。

人口密度的計算以2017年寶雞市統計局的各街道人口數據為基礎，以街道作為人口最小單元，根據以下公式[20]計算各街道的人口密度，并形成人口密度分布圖(圖2)。

(1)

式中,N人代表各街道的人口總數，S街代表各街道的總面積。由圖2可見，寶雞市的人口分布形成了以經二路街道、金陵街道、清姜街道為主的高人口密度中心和東部的千渭街道和虢鎮街道人口密度副中心。

圖2 寶雞市人口密度分布Fig.2 Population density and spatial distribution in Baoji city

2.2 生成可達性分布圖

在ArcGIS10.2中，利用網絡分析模塊，以公園入口點作為源點按照步行、非機動車、機動車3種出行方式分別建立服務區分析圖層。步行和非機動車屬于較為日常和便捷的出行方式，其自由度更高，但人們可以接受的出行時間比較有限。而人們想要比較快速直接到達時會選擇機動車的出行方式，并且可以接受的出行時間也較長，但其容易受到路網和交通狀況的影響。所以本研究將步行和非機動車的時間閾值設為10、20 min和30 min 3個等級。機動車的時間閾值設為10、20、30、60 min和90 min 5個等級。分別進行求解后得到基于道路網絡生成的不同出行方式下各時間閾值所對應的公園可達性范圍。

2.3 分析和計算公園的可達面積和可達人口

根據所得的可達性分布圖與研究區的行政區劃圖及人口密度分布圖進行疊加計算，可得到各行政區劃的公園可達面積和可達人口。根據公式(2)(3)來計算研究區總體的公園可達面積比和可達人口比：

(2)

(3)

對于各行政區的可達面積比和可達人口比則按照公式(4)(5)計算：

(4)

(5)

3 結果與分析

3.1 公園空間分布特征

選取的10個城市公園中包含8個綜合性公園和2個專類公園(表1)。從圖3中可以看出，10個城市公園分布不夠均衡，主要集中分布在研究區的西部和東部，研究區中部沒有公園分布。由于綜合公園的面積較大且公園內的服務設施較為完備，為居民提供的文化活動也相對豐富，建議在研究區中部增加綜合性公園。

圖3 寶雞市公園綠地和路網分布Fig.3 Distributions of parks and road network in Baoji city

表1 寶雞市各行政區城市公園統計Table 1 Statistics of urban parks inadministrative districts in Baoji city

3.2 寶雞城市公園可達性

在生成的城市公園可達性分布圖中(圖4～圖6)，顏色越深的地方代表其可達性越好，顏色越淺代表需要花費更多的時間才能到達公園，其可達性越低。可以看出，由于公園分布較為集中，研究區西部和東部局部可達性較好，研究區中部只有在車行模式下才能基本覆蓋，并且需要花費的時間成本也較高。

圖4 步行模式下寶雞城市公園可達等級分布Fig.4 Accessible levels of urban parks in Baoji city by walking

圖5 非機動車模式下寶雞城市公園可達等級分布Fig.5 Accessible levels of urban parks in Baoji city by non-motor vehicle

圖6 機動車模式下寶雞城市公園可達等級分布Fig.6 Accessible levels of urban parks in Baoji city by motor vehicle

隨著時間閾值的增加，3種出行方式下的可達性都有所增加，但三者的差異性也逐漸增大(圖7、圖8)。車行可達性最好，而步行可達性最差。在步行和非機動車方式下，隨著時間的增長，其可達面積比和可達人口比增幅比較均勻，可達人口比均超過了可達面積比，說明公園布局與人口分布較為匹配。雖然步行交通方式主要服務公園周邊居民，但30 min的可達面積比2.03%和可達人口比9.05%還是較低(表2、表3)。由于渭河的阻擋，對于渭河兩岸的居民來說，通過步行到達對岸的公園需要花費較多時間。尤其是對于渭河公園這樣沿渭河建設的面積較大的綜合性公園，其景觀效果較好，服務設施也相對較為齊全，但由于渭河的阻擋，其入口幾乎都分布于公園北部臨街處，對于渭河南岸的居民來說相對不易到達。

圖7 3種出行方式可達面積比增長趨勢Fig.7 Trend of accessible area ratio in three transportation modes

圖8 3種出行方式可達人口比增長趨勢Fig.8 Trend of accessible population ratio in three transportation modes

表2 3種出行方式下城市公園可達面積比Table 2 Ratio of accessible area in three transportation modes

表3 3種出行方式下城市公園可達人口比Table 3 Ratio of accessible population in three transportation modes

在機動車模式下，可以明顯看到可達面積比和可達人口比在60～90 min的增幅低于30～60 min。同時，在90 min的可達性分布圖中，未覆蓋的可達性盲區和路網的空白區域較為一致，說明此時可達性增幅的減少和受路網的完善程度有較大關聯。由于研究區北部為城市發展規劃的增長空間，部分地區的道路網絡還有待進一步完善。

3.3 不同行政區城市公園可達性比較

根據3種出行方式下各行政區的公園可達面積比和可達人口比(圖9)可以看出，渭濱區的公園可達性明顯優于其他2個區，尤其是在步行和非機動車出行方式下。在機動車方式下，90 min的可達人口比達到了96.97%，幾乎可以覆蓋渭濱區所有的人口。主要原因是有較多公園分布在渭濱區，并且公園的規模也較大。同時，渭濱區的行政區面積最小，人口密度較大，人口分布較為集中，公園的布局與人口的分布比較匹配，能夠滿足較多周邊居民以步行為主的日常使用需求。另外，渭濱區的城區建設較早，交通路網也比較完善，所以公園的整體可達性較好，公園綠地能夠較好地服務于行政區內的居民。

圖9 不同行政區步行可達公園面積比Fig.9 The accessible area ratio to urban parks by walking in different districts

金臺區的公園可達性略優于陳倉區。由于金臺區公園最少，并且公園北邊相鄰的街道人口密度低，所以步行和非機動車方式下的可達性較差，并且與陳倉區的可達性相差不大。同時，金臺區北部的建設相對滯后，路網存在許多空白，所以在機動車方式下，時間閾值較小時，金臺區的可達性最差。但由于臨近渭濱區的公園分布，隨著出行時間的增加，渭濱區公園的服務范圍可以覆蓋部分的金臺區居民。所以在非機動車和機動車方式下，金臺區的公園可達性逐漸優于陳倉區。

相較于其他2個行政區，陳倉區的公園可達性較差。在車行90 min時，公園的可達面積比為58.30%，可達人口比也只有69.31%。仍有較大比例的人口不能被覆蓋到。由于陳倉區行政區面積較大，人口分布不是特別集中，而公園規模小且數量少，并且分布的比較集中，所以公園所能服務到的居民很有限。同時，陳倉區的周邊存在許多路網的空白，這與可達性分布圖的盲區相吻合，所以建議陳倉區在后續建設中完善路網，并且規劃后續公園建設時注意空間布局的合理性和均衡性，使公園可以服務到更多的居民。

4 結論與討論

4.1 結論

通過網絡分析法，對步行、非機動車、機動車3種出行模式下寶雞主要城區的城市公園可達性進行了研究和分析，得到了3種出行模式下的公園可達性分布圖，并計算出了可達面積和可達人口，結果表明，研究區內公園可達性呈現東西高、中部低的格局，公園的分布不夠均衡，較大規模的公園分布較為集中，各行政區之間的公園可達性相差較大，其中渭濱區的可達性最好，陳倉區的可達性最差；其次，研究區范圍內的公園可達性較差，在車行90 min時，仍有36.58%的面積和16.32%的人口不能被服務到，不能滿足部分居民的使用需求；另外，隨著城市空間的擴張，部分地區的基礎設施建設相對滯后，路網不夠完善，仍存在不少空白區域，這對于公園可達性的結果有所影響。

4.2 討論

均衡城市公園綠地的空間分布。在今后的綠地建設中可以優先考慮公園可達性較低的地區和可達性盲區，同時可以針對這些地區已有的其他類型公園綠地進行改造和升級，完善公園的服務設施，豐富其中的文化活動，從而提高其服務能力。

增強城市公園的服務功能。對于人口密度低、公園可達性也較低的區域，同時也是路網空白的區域，完善交通路網，加強和公園綠地之間的道路連通性。同時可以挖掘這些地方的景觀特色，根據實際情況興建郊野公園，在一定程度上彌補城市公園服務的不足。

加大城市中部公園綠地建設。在研究區中部適當增加城市公園綠量，可以充分利用渭河景觀帶增加建設綜合公園，滿足中部和西部居民的觀光游憩需求，但需要考慮對渭河兩岸居民通行的便捷性。

增加公園入口以提高可達性。根據公園周邊的實際情況，可以適當增加公園的入口，方便居民到達和進入公園，從而提高公園的可達性。

加強公園可達性相關研究。研究以街道作為最小的人口單元進行計算，并且假設街道內人口分布是均勻的；其次，實際的道路交通情況要更加復雜，研究是基于理想化的路況得出的結果；另外，由于綠地數據獲取的難度較大以及對城市公園建設規范性的考慮，研究僅選取了同時具有觀光游覽和日常游憩功能的綜合性公園和專類公園進行可達性的研究，今后可以針對更完整的城市公園綠地系統進行更加深入的探究。

研究根據寶雞市主要城區的公園可達性分析結果，針對目前城市公園布局存在的問題提出了相應的建議，可為今后的城市綠地系統規劃和決策提供一定的科學依據。也對于日后深入進行城市公園可達性研究和其他城市服務設施可達性研究具有一定的參考價值。