基于GIS 適宜性評價(jià)的城市山地公園選址研究?

張子燦 張?jiān)坡?/p>

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 北京 100083

隨著人口增長和城市擴(kuò)張, 當(dāng)今中國越來越重視山地公園建設(shè), 但山地公園地形復(fù)雜、環(huán)境多樣, 資源多樣、 生態(tài)敏感性高, 在組成要素、 功能特征和用地權(quán)屬等方面都更為復(fù)雜[1]。 相比于平地中邊界較為明確的城市公園,城市山地公園邊界的劃定涉及對生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)格保護(hù)、 周邊社區(qū)的利益協(xié)調(diào)、 規(guī)劃管理的切實(shí)可行等諸多因素, 是山地公園規(guī)劃建設(shè)面臨的重要問題。 然而目前我國山地的盲目開發(fā)建設(shè)情況時(shí)有發(fā)生, “一片山” 和“一片林” 的定性建設(shè)空間較為普遍, 缺乏一個(gè)科學(xué)的、 適宜的公園邊界劃定體系。

山地公園空間的模糊直接影響到公園建設(shè)的質(zhì)量和綜合效益, 所以首先需要確定山地與山地公園的定義。 山地是一個(gè)地理學(xué)的研究范疇, 國際山地學(xué)會(huì)等國際組織對山地的識(shí)別方法多綜合考慮高程、 坡度、 地形起伏度3 個(gè)因素, 但從景觀學(xué)的角度考慮, 山地是一種特殊地形地貌特征的綠色基址, 所以也應(yīng)包含地形有較大起伏變化、 適宜開發(fā)建設(shè)的特征用地,因此本文參考UNEP-WCMC[2](聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署-世界保護(hù)監(jiān)測中心) 和Tej 等[3]對于山地界定的標(biāo)準(zhǔn), 確定7 km 半徑圓周輻射范圍內(nèi)高程差值300 m 以上即為山地。 城市山地公園,即城市用地范圍內(nèi)基地地形為山地或具備山地地形特征的可供居民休閑娛樂的綠色開放空間[4]。如今傳統(tǒng)公園選址劃界方法已不能完全滿足山地公園的建設(shè)需求和實(shí)施引導(dǎo), 建立一套適合山地公園特征的選址定界評價(jià)體系勢在必行。

此前眾多學(xué)者研究了城市公園的選址定界問題, 其實(shí)質(zhì)就是公園綠地最優(yōu)區(qū)位配置的問題。 韋伯首次提出“區(qū)位因素” 的概念并闡述了最優(yōu)區(qū)位分配的理論體系[5]。 韋伯的工業(yè)區(qū)位論被Leon Cooper 擴(kuò)展應(yīng)用到解決多個(gè)位置分配問題的LA 模型中, 其后的學(xué)者進(jìn)一步結(jié)合GIS 將其應(yīng)用在土地適宜性分析的領(lǐng)域。 因此許多研究開始用適宜性評價(jià)來分析城市公園選址問題, 其中對目標(biāo)因子的選擇存在不同的意見,有研究認(rèn)為人口密度、 空氣污染是城市公園選址的重要因子[6]; 有學(xué)者則強(qiáng)調(diào)可達(dá)性、 生態(tài)、土地建設(shè)可行性、 風(fēng)景名勝資源等在選址中的重要性[7]。 雖然城市公園選址的方法很多, 但多為普適性研究, 無法完全滿足城市山地公園選址的特殊性要求。 針對城市山地公園如何進(jìn)行選址以及選址的決定因素有哪些, 如何構(gòu)建選址評價(jià)體系等成為研究突破的關(guān)鍵問題。

本文嘗試運(yùn)用適宜性評價(jià), 以承德市為例,用定量數(shù)據(jù)輔助定性分析的選址方法構(gòu)建一個(gè)適宜的城市山地公園選址定界評價(jià)體系, 最終科學(xué)地選出城市山地公園的劃區(qū)。 明確城市山地公園選址的方法有利于優(yōu)化山地公園的分布,以及科學(xué)利用和保護(hù)山地資源, 達(dá)到有效縫補(bǔ)城市、 緩解人地矛盾、 保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的作用。本研究彌補(bǔ)了傳統(tǒng)山地公園選址定界方法科學(xué)性、 精準(zhǔn)性不足的缺陷, 同時(shí)也是山地公園研究方向的一次嘗試, 可以為山地城市人居生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 基于適宜性評價(jià)的山地公園選址定界

1.1 評價(jià)體系構(gòu)建

山地公園選址定界的適宜性評價(jià)是根據(jù)山地公園自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性, 研究山地對于建設(shè)公園的適宜與否、 適宜程度及其限制狀況。 山地公園選址的影響因子較多且各因子權(quán)重不同, AHP層次分析法可以用于整合所有層次中需要優(yōu)先考慮的影響因子, 考慮到一些現(xiàn)實(shí)中的影響因素不易在GIS 環(huán)境中表達(dá), 同時(shí)結(jié)合Delphi 法彌補(bǔ)傳統(tǒng)疊加分析評價(jià)方法中的誤差, 保障結(jié)果的準(zhǔn)確性。 通過AHP 層次分析法結(jié)合Delphi 法確定各因子的權(quán)重指標(biāo), 最終疊加分析多個(gè)指標(biāo)得出各區(qū)域建設(shè)山地公園邊界和選址的方法具體見圖1。適宜性評價(jià)的計(jì)算公式如式(1):

式(1) 中:Pi為山地公園選址適宜性,i表示指標(biāo)類型,Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重,Ri為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)賦值。

1.2 適用于山地公園的評價(jià)因子篩選

相比于平地, 山地區(qū)域的環(huán)境條件和人文資源等因素更為復(fù)雜, 所以山地公園選址需要在尊重場地條件的基礎(chǔ)上考慮社會(huì)、 生態(tài)、 經(jīng)濟(jì)、 文化等多方面效益。 本文在以往研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合考慮, 篩選出5 類主要影響因子構(gòu)建適用于山地公園的適宜性評價(jià)體系, 分別為開發(fā)適建度、 生態(tài)敏感度、 游憩需求度、 景觀美感度和文化潛力度。

1) 開發(fā)適建度。 山區(qū)相對于平地區(qū)域建設(shè)空間少、 生態(tài)承載力低并且生態(tài)敏感性高[8],盲目開發(fā)建設(shè)會(huì)破壞山地獨(dú)特的空間格局和生態(tài)環(huán)境, 因此開發(fā)適建度是決定山地是否適合建設(shè)的重要影響因子。 參考以往研究并考慮山地地形特征對開發(fā)造成的影響, 最終選取高程、起伏度、 坡度、 路網(wǎng)密度作為二級(jí)因子。 高程關(guān)系到開發(fā)的難易程度和植物種類的分布, 起伏度影響用地改造的難易程度[9], 坡度則影響土地開發(fā)的填挖土方量及地質(zhì)安全, 路網(wǎng)密度高的地區(qū)則擁有山地開發(fā)的先期優(yōu)勢[10]。

圖1 基于適宜性評價(jià)的山地公園選址定界方法

2) 生態(tài)敏感度。 由于山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有高度的環(huán)境異質(zhì)性以及物種多樣性[11], 所以選取生態(tài)敏感度作為主要影響因子, 根據(jù)以往學(xué)者的研究將其分為生境、 環(huán)境基底、 生物多樣性3類。 生境評分越高則斑塊生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能越穩(wěn)定, 優(yōu)良的環(huán)境基底更有利于保護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)[12], 保護(hù)生物多樣性可以促進(jìn)人們健康福祉和維持山地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。

3) 游憩需求度。 城市山地公園使用率的高低和使用狀況與公園的游憩區(qū)位條件有密切的關(guān)系[13], 所以將游憩需求度納入評級(jí)體系。 由于山地公園周邊的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)直接影響到人們對山地公園的使用, 因此本文通過對餐飲、賓館、 休閑設(shè)施與公交站點(diǎn)等基礎(chǔ)設(shè)施的核密度分析得到山地公園的便捷程度[14]; 考慮到周邊人口的密度與公園到達(dá)距離是使用的重要前提條件[15], 因此以人口密度、 到居民點(diǎn)距離作為判斷游憩便利性的因子。

4) 景觀美景度。 山地景觀擁有更為豐富多彩的豎向變化、 空間層次和局部特色, 它給人們帶來的心理感受和可利用性是獨(dú)特的[4], 因此本文通過景觀美景度反映山地景觀在視域范圍內(nèi)的重要性與受關(guān)注程度, 包括視角敏感度、 景觀醒目度與視覺頻率3 方面。 視角敏感度取決于景觀的高度和觀察者的觀景視線角度, 視線角度越大景觀越具有視覺沖擊力; 景觀的醒目度往往由景觀自身特點(diǎn)及其周邊環(huán)境所決定; 而視覺頻率是該景觀在游客視線中出現(xiàn)的幾率[16-17]。

5) 文化潛力度。 黃才貴等[18]提出了山地文化具有獨(dú)特性, 是人類共同的珍貴遺產(chǎn)。 歷史上因文人士大夫興起的山水文化思潮對后世影響巨大, 與山地有關(guān)的宗教信仰也留下了豐富的山地宗教文化和文物遺址, 所以本文選擇文化潛力度作為山地選址不可或缺的影響因子。 本文通過當(dāng)?shù)靥厥獾孛病?風(fēng)景名勝區(qū)、 文保單位、 文物控制區(qū)4 個(gè)因子[19]進(jìn)行文化潛力度分析: 特殊地貌作為一種山地自然文化景觀受到人們的喜愛, 場地各點(diǎn)距離特殊地貌越近評分越高; 風(fēng)景名勝區(qū)具有較高的觀賞、 文化、 科學(xué)價(jià)值, 距離風(fēng)景名勝區(qū)越近評分越高; 文保單位根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定需要進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù), 重要文保單位的控制紅線中禁止進(jìn)行任何開發(fā)活動(dòng); 文物控制區(qū)根據(jù)其歷史文化價(jià)值逐步降低周邊的控制強(qiáng)度。

2 基于GIS 適宜性評價(jià)的城市山地公園邊界劃定與選址實(shí)踐

2.1 研究區(qū)域概況

選取承德市中心城區(qū)為研究樣本, 面積約1 103.4 km2, 人口約78 萬。 承德市中心城區(qū)地形起伏度大于300 m 的山地區(qū)域約為956.3 km2, 占中心城區(qū)總面積的86.7%。 中心城區(qū)山地的生態(tài)基底較好, 并且擁有優(yōu)良的丹霞地貌景觀, 同時(shí)擁有世界文化遺產(chǎn)等珍貴歷史文物, 但隨著近年城市建設(shè)區(qū)域不斷向周邊山地?cái)U(kuò)張, 山地生態(tài)系統(tǒng)受到開發(fā)建設(shè)影響的情況較為突出。

2.2 數(shù)據(jù)獲取與處理

數(shù)據(jù)獲取來源主要包括: 谷歌地球衛(wèi)星影像圖, 承德市規(guī)劃部門提供的《承德市城市總體規(guī)劃(2016—2030 年) 》 《中心城區(qū)用地現(xiàn)狀圖》, 承德市園林局提供的《中心城區(qū)綠地及景觀規(guī)劃圖(2016—2030 年) 》 《雙橋區(qū)山體公園分布圖》, 承德市文物局提供的《承德避暑山莊及周圍寺廟文物保護(hù)總體規(guī)劃 (2011—2020) 》, 以及網(wǎng)絡(luò)爬取POI 數(shù)據(jù)。 對數(shù)據(jù)預(yù)處理后在Arc GIS10.4.1 中建立矢量圖層, 再以上述數(shù)據(jù)為參考構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。

2.3 評價(jià)體系構(gòu)建

本文山地公園選址定界運(yùn)用GIS 平臺(tái)結(jié)合適宜性分析的方法, 通過山地公園的特征和需求, 篩選出5 大類型、 17 個(gè)核心指標(biāo), 形成完整的城市山地公園評價(jià)指標(biāo)體系(表1)。 通過GIS 的加權(quán)疊加技術(shù)分析選址建園的適宜性, 在此基礎(chǔ)之上結(jié)合土地利用規(guī)劃與實(shí)地調(diào)研, 提出山地公園的選址布局, 最終獲得山地公園選址因子評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和因子評價(jià)結(jié)果(圖2)。

表1 評價(jià)指標(biāo)因子得分及權(quán)重分配

圖2 承德市山地公園選址因子評價(jià)結(jié)果

各因素二級(jí)指標(biāo)因子的重分類結(jié)果疊加分析后得到山地公園選址的評價(jià)結(jié)果。 開發(fā)適建度如圖2 (a), 將結(jié)果重分類為適宜建設(shè)用地、較適宜建設(shè)用地、 不適宜建設(shè)用地和不可建設(shè)用地4 個(gè)等級(jí)。 生態(tài)敏感度評價(jià)見圖2 (b), 其選取在棲息地類型、 生物學(xué)特征等各方面具有代表性的蒼鷺、 麻鴨為承德市的焦點(diǎn)物種, 要求低適宜性區(qū)應(yīng)嚴(yán)格控制建設(shè)用地面積, 中度適應(yīng)區(qū)需遵循開發(fā)與保護(hù)同時(shí)進(jìn)行的理念, 較高和高度適宜區(qū)應(yīng)視為生態(tài)保護(hù)區(qū)。 游憩需求度從圖2 (c) 可知, 中心城區(qū)山地范圍內(nèi)雙橋區(qū)周邊山地的游憩需求度最高, 且雙灤區(qū)與高開區(qū)靠近居住區(qū)的區(qū)域游憩需求度較高, 適宜建設(shè)山地公園。 景觀美感度得到基于資源條件及心理感知的景觀視覺質(zhì)量綜合評價(jià)結(jié)果如圖2(d), 景觀視覺質(zhì)量越高越適合建設(shè)山地公園。承德山地文化遺址眾多, 地上地下文物文化遺產(chǎn)1 300 多處; 另外, 本文選擇中心城區(qū)廣闊的丹霞山地景觀作為特殊地貌評價(jià)因子。 圖2 (e)顯示出中心城區(qū)山地范圍內(nèi)風(fēng)景名勝區(qū)聚集,主要分布在中心城區(qū)中部和北部近城區(qū), 適宜建設(shè)文化科普型山地公園。

2.4 山地公園選址影響因子的權(quán)重劃定

通過AHP 層次分析法及Delphi 法相結(jié)合確定影響因子的權(quán)重指標(biāo)。 在山地公園選址影響因子權(quán)重劃定的過程中, 本文以承德市現(xiàn)狀條件為基礎(chǔ), 參考風(fēng)景園林、 城市規(guī)劃等方向的研究學(xué)者以及承德市本地專家意見, 合理分配評價(jià)因子的指標(biāo)權(quán)重,。 最終綜合兩種方法的評價(jià)分析得到各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值為: 開發(fā)適建度評價(jià)0.34、生態(tài)敏感度評價(jià)0.31、 游憩需求度評價(jià)0.23、 景觀美景度評價(jià)0.10、 文化潛力度評價(jià)0.02。

由開發(fā)適建度、 生態(tài)敏感度、 游憩需求度、景觀美景度和文化潛力度因子權(quán)重疊加分析得到承德市山地公園體系控制適建性評價(jià)(圖3),將疊加結(jié)果分為高度適宜、 較為適宜、 中度適宜和低度適宜4 類。

2.5 山地公園選址劃定

本文將承德市山地公園選址適宜性評價(jià)結(jié)果作為山地控制適建性區(qū)域劃定依據(jù), 主要選擇高度適宜和較為適宜的區(qū)域作為控制適建性范圍。 結(jié)合前期承德市的實(shí)地考察與調(diào)研, 基于國土空間、 區(qū)域綠地與承德市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、承德市城鄉(xiāng)用地規(guī)劃等上位規(guī)劃要求, 初步確定了山地公園選址; 接著進(jìn)一步對政府、 專家與市民的建議反饋進(jìn)行調(diào)整; 最終根據(jù)承德山地公園適宜性評價(jià)體系綜合評估結(jié)果、 實(shí)地調(diào)研探求、 上位規(guī)劃要求、 多人群意見反饋等4 方面依據(jù)劃定出承德市中心城區(qū)內(nèi)山地公園共36個(gè)(圖4), 形成以城市中央?yún)^(qū)域?yàn)榫G色核心,重點(diǎn)沿灤河、 武烈河、 廣仁大街分布的城市山地公園空間布局。 整體選址結(jié)果符合上位規(guī)劃對山地公園分布格局的要求, 整個(gè)山地公園的選址區(qū)域劃定形成了一個(gè)多層面、 多方位、 多角度、 多人群的科學(xué)參與式過程。

圖3 承德市山地公園選址適宜性評估結(jié)果

圖4 承德市山地公園分布圖

3 討論

城市山地公園選址是一個(gè)復(fù)雜的綜合性問題, 不能盲目借鑒和使用平地公園的選址體系。因此, 建立具有針對性的山地公園選址評價(jià)體系十分重要。 本研究基于GIS 平臺(tái)構(gòu)建了山地公園選址適宜性評價(jià)體系, 根據(jù)以往的學(xué)者研究和承德市市情, 針對山地的特殊性選取了5類影響因子, 運(yùn)用AHP 層次分析法與Delphi 法給影響因子賦權(quán)重, 然后加權(quán)疊加得到山地公園選址適宜性評價(jià), 最終得到承德市中心城區(qū)山地公園的選址與邊界, 為城市山地公園未來建設(shè)提供了參考。 本文構(gòu)建山地公園選址適宜性評價(jià)體系研究方法主要有以下特點(diǎn): 1) 系統(tǒng)性。 從前期資料收集、 實(shí)地調(diào)研到構(gòu)建適宜性評價(jià)體系、 調(diào)整劃界, 形成了一系列完整的山地公園選址方法; 2) 科學(xué)性。 山地公園選址方法比傳統(tǒng)的方法更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn), 同時(shí)結(jié)合了定量數(shù)據(jù)和定性分析, 避免了以往“一片林” 的主觀決策偏差與無序建設(shè); 3) 參與性。 通過參考上位規(guī)劃、 調(diào)研情況與多方人群的意見反饋,盡力滿足各層面的需求, 一定程度上保障了未來建設(shè)的可操作性。

由于研究問題的復(fù)雜性等因素, 本文結(jié)合承德市山地情況僅選取了5 類影響因子, 未來研究中應(yīng)考慮加入更多因子進(jìn)行評估。 另外,影響因子權(quán)重的賦值因?yàn)橹饔^性的局限, 對結(jié)果的準(zhǔn)確性存在一定影響, 有待進(jìn)一步深化。