城鄉共享背景下的區域綠道選線模型構建探索

關鍵詞：區域綠道；選線模型；城鄉共享；湘潭

0引言

世界上第一條真正意義上的城市綠道為1867年奧姆斯特德（F.L.Olmsted）打造的“翡翠項鏈”，它不僅開創了綠道規劃的先河，也是綠道從規劃到實踐的成功典范。爾后，威廉．H．懷特（William H.Whyte）于1959年首次提出“綠道（Gre-enway）”的概念，將綠道作為組織城市開放空間的重要載體。到1987年，美國戶外游憩委員會（President's Commission on Americans Outdoor）在《美國戶外報告：遺產、挑戰和案例研究》中將綠道拓展為串聯城鄉居民可進入開放空間的巨大循環系統，區域綠道的概念基本形成。我國于21世紀初引入綠道概念，繼浙江、廣東區域綠道建設工作的開展，全國各省市掀起了區域綠道建設的熱潮。

通過總結近百年國內外區域綠道的建設經驗，不難發現區域綠道功能從初期單一的景觀生態，演變為當下復合了生態保障、慢行交通、休閑旅游、文化創意、體育運動、農業景觀、業態培育、應急避難等多種功能，綠道的規劃建設將達到保護生態景觀和歷史文化資源、優化城鄉空間布局、協同城鄉發展等多個目的。區域綠道選線的合理性與精細度決定了綠道功能的發揮。在實際的綠道規劃建設中，我國仍以傳統選線方式為主，過于依賴規劃師的經驗，缺乏客觀量化的分析，一方面需要耗費大量的人力、物力與時間，對選線者的綜合素質有著極高的要求，另一方面沒有統一的信息化頂層設計平臺，難以統籌兼顧各利益方對綠道價值的訴求。本文以湘潭市蓮城綠道為案例，通過構建多源數據融合的評價模型以及路網布局流程模型，探尋較為科學的選線方法，支撐綠道規劃建設形成邏輯完善、科學可靠的布局方案。

1綠道選線理論內涵與研究進展

通過梳理國內外綠道規劃研究發現，20世紀60年代起，景觀生態開始逐漸成為綠道規劃研究的主導對象，出現了以土地適宜性分析為依據的區域綠道選線研究。如Miller、Conine等人以地理信息系統（GIS）技術為支撐，從野生動物棲息地、游憩功能、濱水廊道功能3類生態影響因子對綠道所在區域的土地適宜性進行量化分析，為區域綠道選線提供依據。Linehan等通過建立引力模型來衡量綠道網絡節點之間的連接必要性，并量化網絡連接度等指標來評價區域綠道選線的合理性。總體說來，此前的主流研究多以土地適宜性分析為核心，圍繞生態因子特征、用地類型、景觀資源等評價因子展開，以生態效益為評價主導因素，采用“千層餅”的方式將各類要素的評判結果進行疊加，但此種方法更多是聚焦于資源的吸引力，忽視了綠道網絡的可達成本以及綠道對于周邊的輻射帶動。

近年來，隨著大數據技術的不斷發展和應用，出現了以使用大數據為基礎，綜合吸引力、可達性等評價因素，整合引力模型與成本距離模型的區域綠道選線方法，該方法較好地彌補了“千層餅”分析方法的不足。

2區域綠道選線模型構建

2.1確定空間基礎評價模型

評價因子是進行適宜性評價研究的基礎，需具有系統性、針對性和適用性。通過歸納總結國內外區域綠道選線相關文獻中所提到的評價因子，將評價因子分為人口熱力、出行需求、資源密度三大類別，并采用層次分析法（Analytic Hier-archy Process，AHP）構建適宜性評價模型。之后，通過問卷形式，由風景園林、城市規劃、道路交通等多個領域的專家對因子的重要性進行打分，并采取兩兩比較的方式評定因子的重要性等級，從而確定其權重值。

研究目前共計發放問卷30份，收回有效問卷26份，有效回收率為86.67%，統計評價結果，得到評價因子權重值，詳見表1。

利用多元線性回歸，構建出空間基礎評價模型，計算公式為F，=∑W7，其中，F，為第i個柵格的空間基礎評價結果，W為第j項評價指標的權重，f，為第i個柵格在第j項指標中的標準數據值。

2.2構建空間評價修正模型

以出行安全、便于建設、產業帶動等為目標導向設計空間評價修正模型的評價算法。其中出行安全包括地形坡度、避讓高等級路網等指標，前者是分析判斷每個柵格的地形坡度是否高于8%，后者是分析綠道網絡布局應盡量避讓快速路、主干路、高速路、鐵路等交通設施。建設條件是指綠道應盡可能地建設在現有或規劃的國道、省道、或其他低等級道路兩側，同時考慮林地、耕地、水系等空間要素對市民綠色出行的吸引力。產業帶動是指綠道布局應串聯各現有的或規劃的產業園區及特色小鎮，以便于區域產業聯動發展。利用多元線性回歸構建出三個指標評價模型，出行安全指標計算公式為，其中P，為地形坡度要素修正過后的第i個柵格的空間評價值，F為第i個柵格的空間基礎評價結果，p，為第j個柵格的地形坡度指標標準化結果。便于建設指標計算公式為D=P（1+d），其中D，為路網設施要素修正過后的第i個柵格的空間評價值，P為地形坡度要素修正過后的第i個柵格的空間評價值，d為第i個柵格的路網設施指標標準化結果。產業帶動指標計算公式為Y=D+100y，其中，Y為產業項目要素修正過后的第i個柵格的空間評價值，即該柵格空間修正后的綜合評價值，D為路網設施要素修正過后的第j個柵格的空間評價值，y為第j個柵格的產業項目指標標準化結果。

2.3路網布局流程模型

空間基礎評價和空間評價修正對綠道選線的空間基礎條件、市民出行需求、建設適宜性等方面進行全面評價和修正，根據柵格的評價數值結果，劃定綠道適建的重要斑塊和導向空間，再依據資源的集中程度以及綠道需求，在上述適建斑塊和適建導向空間覆蓋的范圍內形成若干重要的綠道網絡節點和連線，基于復雜網絡的最短路徑模型構建以下三類情景：第一類情景是假設規劃線網的路徑長度最短，即建設資金投入最小的方案；第二類情景是假設規劃的線網兩側覆蓋了更多的旅游資源，即游憩性最好的方案；第三類是假設單位長度的綠道能覆蓋更多的旅游資源，即游憩性與投資的最佳性價比方案，最終根據這些初步方案的疊加對比及其網絡拓撲結構優化結果確定適宜的綠道路徑。

3實踐應用：湘潭市蓮城綠道選線

3.1區域概況

湘潭市位于長株潭一體化核心區域，“一江、一渠、兩水、四山”構成其自然山水骨架。湘潭市作為省級歷史文化名城，文化底蘊深厚，是湖湘文化的重要發祥地，也是中國紅色文化的搖籃。自2020年開始，湘潭市高位統籌推動蓮城綠道建設工作，在綠道專項規劃中明確了綠道總體布局方案，沿江、繞山、環湖、臨街構建“兩軸兩廊五環”的區域綠道骨架，形成“城區以湘江為主軸，市域以韶山灌渠為主軸”的蓮城綠道體系，串聯公園、田園綜合體，聯通河湖水系網絡，銜接公共交通體系，其服務范圍基本覆蓋了70%的城鎮建設用地。通過綠道規劃建設推進城鄉基礎設施一體化，對促進生態保護、城鄉融合、經濟拉動、文化彰顯、民生幸福等多個目標的實現具有一定現實意義。

3.2數據來源及處理

研究數據包括湘潭市路網數據、湘潭市百度POI數據、手機信令數據、湘潭市土地利用變更數據庫、百度衛片及全景地圖數據等，詳見表2。使用250mx250m的網格對研究范圍進行地理空間劃分，共計81944個柵格。選線模型流程設計中的各類指標在標準化后會被分別標識在這些柵格中，其數值將作為評價依據用于空間基礎評價和空間修正評價子模型的計算分析。

3.3湘潭市蓮城綠道精準化選線過程

在綠道網絡布局適建性的視角下從人口活力、出行需求、城市資源等三個方面對日間人群活力、夜間人群活力、服務人口密度、出發頻次、到達頻次、旅游資源密度、商業資源密度、林地資源、耕地資源、水系資源等十個因子進行評價，評價結果詳見表3。將十項基礎因子的評價結果數據標準化后標識至市域對應柵格中，對各種基礎評價指標賦權，采用計算公式，按權重計算得出市域空間基礎評價，結果詳見圖1。

將市域空間基礎評價結果數據經標準化處理后，采用出行安全指標計算公式、便于建設指標計算公式以及產業帶動指標計算公式三個修正模型對其進行修正，計算結果為空間評價的最終結果，用作下一步模型計算的基礎，空間修正評價的結果詳見圖2，可看出綠道適宜建設區從中心城區呈指狀向韶山市、湘鄉市、湘潭縣延伸，走向符合湘潭市“一江、一渠、兩水、四山”藍綠骨架的生態本底。

基于空間評價結果，疊加自然、人文、游憩、產業等資源節點，并充分考慮市區及其周邊縣市的綠道連接需求，確定綠道線網的核心節點，假設這些重要節點，每兩個之間至少會有一條連續的綠道將其連接，采用路網布局流程模型，以現狀或規劃的低等級道路網絡結構作為空間基礎，即為每一條現狀或規劃路段賦以路徑長度值與路徑覆蓋柵格空間修正評價值作為情景模擬的基礎數據。在Python環境下，調用迪杰斯特拉算法（Dijkstra）腳本包進行相應的模擬實驗，得到“路徑長度最短、路徑資源最多、資源數量／路徑長度最優”三種不同情景邏輯下的初步選線方案。

統籌區域發展，平衡城鄉利益，尊重客觀實際，將需求指引、政策導向、空間要求作為選線的優化和調整的影響因素。將三種情景方案疊加，可以得到所有路段建設成為綠道的頻次。在不破壞綠道網絡連續性和拓撲結構的前提下，提取三種情景疊加的高頻次路段、刪除小片區范圍內的不必要路段、合并重復路段，綜合確定湘潭市區域綠道網絡布局方案，詳見表4、圖3。

3.4湘潭市蓮城綠道精準化選線方案

通過上述選線思路，構建了“兩軸兩廊五環”的湘潭蓮城綠道網絡結構，此方案具備覆蓋度廣、連通性強、特色突出三大優勢。

3.4.1覆蓋度廣

市域層面，綠道體系覆蓋了全市2區2市1縣22個鎮，連接了市域范圍所有風景名勝區、森林公園、濕地公園以及歷史文化名城、鎮、村，串聯了7個田園綜合體、8個特色小鎮、15處城市公園以及60個游憩節點。將綠道線路按照4000m緩沖區分析，計算居民步行到達綠道網的距離，綠道體系的服務范圍基本覆蓋了70%的城鎮建設用地，可以服務大部分城鄉居民。中心城區層面，綠道將商貿綜合體、公園、城市客廳、鄰里中心、學校等功能區串點成線，構建15分鐘生活圈。

3.4.2連通性強

綠道體系將與鐵路、軌道樞紐、汽車站、城市大型公交站點等便利接駁，連系了7處火車站、14處城鐵站、11處客運汽車站。綠道體系將串聯姜畬農業示范園、韶河農業示范園、銀田農業示范園、東郊農業示范園、泉塘農業示范園、碧泉潭現代農業示范園、梅林橋現代農業示范園、荷塘現代農業示范園、韶灌水利小鎮、烏石軍旅小鎮、水府水鄉小鎮、盤龍生態小鎮、花石湘蓮小鎮、機器人小鎮、云湖創智小鎮，共計15個“十園十鎮”項目。

3.4.3特色突出

綠道體系充分銜接了湘潭市“一江、一渠、兩水、四山”的自然山水骨架，突出市域優越的自然生態稟賦，充分體現了紅色文化、湖湘文化、湘蓮文化、水利文化等地域文化內涵。

4結語

區域綠道作為促進城鄉融合、帶動城鄉發展的綠色基礎設施，科學的綠道選線對綠道功能的發揮至關重要。本研究聚焦區域綠道選線的模型構建，以湘潭市蓮城綠道為例，以大數據技術為支撐，統籌考慮資源要素、使用效率、公眾需求之間的關系，通過建立多源數據融合的適宜性評價模型，并通過算法進行情景模擬形成多方案比選，最終綜合疊加提出優化后的綠道選線布局，該布局方案具備覆蓋度廣、連通性強、特色突出三大優勢，發揮了綠道集聚城鄉資源、轉化生態價值的積極作用，對其他區域綠道的科學選線起到拋磚引玉的作用。