基于公共交通系统的城市公园绿地可达性分析——以武汉市中心城区为例
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第39卷第12期 2016年12月 测绘与空间地理信息 GEOMATICs&SPATIAL INFoRMATloN TECHNoLoGY V01.39.No.12 Dec.,2016 基于公共交通系 统的城市公园绿地可达性分析 以 武汉市中心城区为例 ——岳邦佳 .r,林爱文 ,孙铖 ' (1.武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉430079;2.地理信息系统教育部重点实验室,湖北武汉430079) 摘要:城市公园绿地是城市绿色基础设施的重要组成部分,是城市居民主要的休闲游憩场所,具有重要的生 态、社会文化功能。本文以武汉市公园绿地为研究对象,运用两步移动搜索法(2SFCA)计算研究区内居民基于 公共交通方式下的公园绿地可达性,采用反距离加权插值法分析公园绿地可达性的空间集聚特征。研究结果表 明:1)研究区内公园可达性优劣水平差异较大,呈现出中心城区内居民点公园可达性的两极分化特征,空间上表 现出由东向西不断减小的梯度递减格局。2)基于公共交通方式下区内居民点的可达性和公园绿地的空间分布 在一定程度上呈现出空间失配,中心城区西北部和中部人口集中区域公园可达性水平较差。 关键词:公园绿地;公共交通系统;可达性;武汉;两步移动搜索法;反距离加权插值法 中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672—5867(2016)12—0060—04 Analysis on Accessibility of Urban Park Green Space Based on Public Transport System: The Case Study of Park Green Space in Wuhan S Urban Center YUE Bang—jia ,LIN Ai—wen ,SUN Cheng ' (1。School of Resource and Environment Science,Wuhan University,Wuhan 430079,China;2。Key Laboratory of Geographic Information System,Ministry of Education,Wuhan University,Wuhan 430079,China) Abstract:City Park green space is an important part of urban green infrastructure and it is urban residents’main recreational place, which has important ecological,socila and culturla functions.Treating Wuhan city park green space as the research object,the paper use 2SFCA to calculate the park green space accessibility based on public transport.Results demonstrate that:(1)The level of park accessibility makes big diference in research area,showing the characteristics of internal polarization of housing estates’park accessi・ bility in the city center,which、presents gradient decreasing pattern faHing from the east to the west.(2)The housing estates’park ac- cessibility and the spatial distribution of park green space presents spatil miasmatch to some extent based on public transportation,the level of park accessibility in the northwest and central urban center regions where population is concentrated is poor. Key words:park green space;public transport system;accessibility;Wuhan;2SFCA;IDW O 引 言 城市公园绿地作为城市生态系统、城市景观的重要 组成部分,同时也是满足城市居民休闲需要,提供休息、 游览、锻炼、交往,以及举办各种文化活动的重要场所。 居民能否便捷地享受到这种自然服务体现了一个城市的 收稿日期:2016—05—23 宜居水平 。目前,我国城市绿地规划的评价侧重于城 市人均公园绿地面积、城市绿化覆盖率和城市绿地率三 大指标。这种评价方法忽略了城市绿地空间布局、绿地 的生态系统服务功能和资源享用的社会公平性 。可达 性(accessibility)是指居民克服距离和旅行时间等阻力 (impendence)到达一个服务设施或活动场所的愿望和能 基金项目:高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014205020205);国家基础科学人才培养基金项目(Jl103409)资助 作者简介:岳邦佳(1994一),男,河南开封人,人文地理学专业硕士研究生,主要研究方向为城市地理与GIS应用。 通讯作者:林爱文(1963一),男,湖北黄冈人,教授,博士生导师,博士,2006年毕业于武汉大学地图制图与地理信息工程专业,主要 从事区域发展与土地利用、资源环境遥感与GIS应用工作。 第l2期 岳邦佳等:基于公共交通系统的城市公园绿地可达性分析 61 力的定量表达,是衡量城市公共服务设施空间布局合理 性的一个重要标准 。一般而言,可达性可理解为人们 参与活动的便捷程度。将可达性指标引入公共设施布局 评价特别是城市绿地系统评价,大大扩展了可达性的应 用范围 。城市公共服务设施的空间布局(spatial pat— 地铁站点(包含换乘站点)。可以看m武汉市路网密度较 高,公共交通网络发达,中心城区内公交线路和站点覆盖 也较为密集。武汉市公冈绿地分布情况如图1(b)所示, 区内共有67个公园,由于金银湖公园、吴家山公园、九峰 国家森林公同和常青花同中心公同位于中心城区边界附 近,也将其包括在内,绿地总面积为23 522 253.948 m 。 其中占地规模较大(超过60×l0 n )的公园绿地主要有 马鞍山森林公同、汉口汀滩公同、九峰国家森林公园、磨 tern)以及可达性的定量分析已经成为国内外地理学研究 领域的一个重要议题 。随着对公同绿地空间布局、服 务能力、实际使用情况的关注,人们开始关注公同绿地可 达性,而众多学者 ” 也探讨过将可达性作为绿地系统 山景 、沙湖公园、武昌江滩、听涛景 、武汉动物园,集 中分布在武昌 、江岸区、洪山 、汉阳 、东湖生态旅游 评价的新指标,借助地理信息系统(GIS)的分析T具,对 公同的服务范围和可达性展开评价。1999年,俞孔坚、段 铁武等人提I叶f了景观可达性的概念。 。公同绿地可达性 为其概念的延伸,即某一公同绿地的可达性是指从空间 巾任意一点到该公园绿地的相对难易程度,反映了到达 城市绿地的过程中所克服的空间阻力的大小 ,其相关 指标有距离、时间、费用等” 。它反映的是居民到达附 近公园绿地的便利程度,评价居民是否可以方便和公平 享用公同绿地带来的服务。 公园绿地作为城市的起居空间,为城市居民提供了 大量户外活动的空间和运动设施,可以满足人们的精神 文化需求。公共交通作为一种大众化的公共L}J行方式已 经成为居民日常生活中不可缺少的一部分,圈内已有的 公同绿地可达性研究较少地从城市公共交通网络的角度 探讨公同绿地的可达性问题,只有卢宁等 构建了公共 交通系统来分析沈阳市铁西区公同绿地可达性。两步移 动搜索法基于真实的道路交通网络,兼顾 域内供需之 间的相互关系。目前国内在绿地可达性方面应用两步移 动搜索法进行分析研究的还很少,只有魏冶等 对沈阳 市绿地可达性评价和程岩等 对南京市郊Ⅸ公同绿地空 问可达性分析,是两步移动搜索法在绿地可达性研究巾 的案例。综L所述,本文基于两步移动搜索法(Two Step Floating Catchment Area Method)从供需两方面进行公同绿 地空间可达性分析,体现出“以人为本,社会公平”的城市 发展理念,为相应的公园绿地规划合理公平布局提供 参考 1 研究区概况及数据来源 1.1研究区概况 武汉市是我同中部地区的经济、文化、交通中心,素 有“九省通衢”之称,同时也是全国重点旅游城市、中部地 区特大城市、武汉城市圈中心城市,传统_L依长江和汉江 分为武昌、汉口、汉阳 镇。本文的研究区域为经 批复的《武汉市城市总体规划(2010—2020)》所确定的中 心城f)(,以居民点作为基础研究单元,依据行政区边界进 行相关调整以保持单元的完整性,中心城 内共有4 564 个居民点。截止到2015年底,研究区内道路交通情况如 图1(a)所示,区内共有78条主干道,324条公交线路,其 中包括316条公共汽车线路、4条无轨电车线路、4条已建 成运营的轨道交通线路,以及1 649个公交站点和88个 风景区。可以看出,除公同绿地、临江环湖绿地和生产绿 地以巨大斑块为主外,其余绿地景观以中小斑块为主,大 型绿地主要分布在长江、汉江、东湖、沙湖周边,可见武汉 市公园绿地的分布与河流湖泊的空间分布具有密切的 关联 图1研究区概况 Fig.1 Survey of research area 1.2数据来源及处理 居民点数据来源于搜房网・房天下,经过中心城区 面冈层裁剪提取武汉市居民点空间分布矢量图层得到研 究 内的居民点空间分布数据。通过武汉市交通运输委 员会网站公交地铁线路查询功能,得到全市公交车及地 铁运行线路和公交、地铁站点数据,并根据实地考察情况 进行修正并添加至数据库中。同时将研究 内公交车站 点和地铁站点作为公交m行方式的点数据,参考《GB/ T22484—2008城市公共汽电车客运服务》和《武汉市近期 轨道站点综合交通衔接规划(2012—2017)》,以300 m直 线距离作为公交站点的步行服务半径,600 m直线距离作 为地铁站点的步行服务半径,选择服务半径内的公交站 点和地铁站点作为居民 行的公共交通站点,建立相应 的地理网络数据集。 2研究方法 2.1 两步移动搜索法 本文选取两步移动搜索法(2SFCA)计算研究武汉市 公同绿地可达性。两步移动搜索法即2SFCA(Two—Step Floating Catchment Area),是由穆兰和她的导师发展的方 法 。因采用两次“移动搜索区”(分别以供给和需求地 为基础),闲此,被称为两步移动搜索法(2SFCA)” 。其 搜索主要分为两个阶段,第一步对每个供给点 ,搜索所有 在 距离阈值( )范围(即 的搜索区)内的需求点(k), 计算供需比 ,: 5 =— k∈{d ≤dn 62 测绘与空间地理信息 2016皋 式中,d 为k和. 之间的距离,D 为搜索区内消费者 (即d ≤d。)的需求,.s 为 点的总供给。第二步,对每个 需求点i,搜索所有在i距离阈值( )范同(即i的搜索 IX)内的供给点(J),将所有的供需比 加在一起即得到i 点的可达性A : . .的权重越大,其权重贡献与距离成反比。基于ArcGIS 10.3软件中的空间分析模块提供的IDW空问捕值工具, 对中心城区居民点的公同可达性结果进行空间插值。计 算过程较为简单,其公式如下: Z ( ”)= ( )×A (4) S = 不 . (— 上 ) k tl {fl¨ (2) 式中,z (‰)为待估点,z ( .)为待估点周围已知 点的数值。A 为各已知点的权重,权重可通过公式(5) 求得: 1/d 式巾,d 是i和 之间的距离,R,是i搜索区(d ≤d ) 内的供给点. 的供需比。 越大,可达性越好。 采用该方法的空间可达性度量实现过程如下:在研 A = — (5) 究Ⅸ域内划分研究 元,选用居民点作为研究对象。计 算fjJ研究单元的人口重心,限于数据的可获取性,本文将 每个居民点人口数均赋值为l。考虑到居民到公同放松 身心的门的,设定30 rain为居民的m行极限时间(超ftI极 限时间或距离的区域视为无法接受相应服务) 、以任一一 公同绿地为中心,以I{J行极限时间为半径建覆搜寻域,计 算IIJ该公园服务能力(即公同绿地面积)和搜寻域内居民 点人fj总数的比值。以任一居民点为中心,以}{|行极限 时问为半径建立搜寻域,找m搜寻域内所有公同绿地,将 所有公冈绿地各自规模面积和各自搜寻域内总人口数的 比值尺相加求和,得到的结果即为居民点的公冈可达性。 计算方法见公式(3): , S A =∑R,=∑ {上 } (3) “ 。 u k怎 式巾,A, 表示采用2SFCA方法计算出的研究单元i 的空间可达性;R 表示公同 的服务能力和公园 搜寻域 内总人【 数的比值;Si表示公同 的服务能力;P 表示研究 单元k的人口数量;tii表示研究单元i和公园J之间的l}f行 时间;to表示出行极限时间即30 rain。该方法计算m的空 间可达性数值代表了研究单元人均拥有的公同绿地面 积。研究选用公交作为居民的m行方式(速度设定为 30 km/h),对交通路网进行加密后计算L叶J各居民点至各 公冈的最短通达时间,并依据公同绿地分布状况选取30 arin作为极限出行时间,在AreGIS中利用网络分析模块 (Network analyst)实现该方法的计算,两步移动搜索方法 的可达性分析结果被赋予在居民点上。采用ArcGIS 10.3 提供的[1然间断点分级法Natural Breaks(Jenks)对各居民 点的绿地可达性进行分级分析。自然间断点分级法基于 数据内部的内在联系进行自然分组,旨在最大化组间差 距l并最优化组内相似值,最大限度地保证了可达性分级 的客观性。 2.2反距离加权插值法 空间插值法被广泛用于资源管理和生态环境保护规 划治理中,空间异质性是空间插值研究的隐含前提,即要 素的非均匀空间分布才需要空间插值。反距离加权插值 法是一种将距离作为权重的滑动平均加权插值法,它是 根据离散点生成规则网格数据最常见的捕值方法。该方 法认为任何一个观测值都对邻近的区域有影响,且影响 的大小随距离的增大而减小,插值点越接近样本点赋予 ∑l/ 式中,d 为待估点与已知点之间的距离,k为幂指数, 在本研究中,n的值为4 564,k的值为2。, 3研究结果 基于两步移动搜索法(2SFCA)对研究范同内武汉市 中心城区的4 564个居民点进行可达性分析,将武汉市居 民点的公园可达性分为低、较低、一般、较高、高5个等级, 得到了武汉市公园绿地的可达性分级结果,如同2所示。 N 砖援市 ll璺 } -_t【 叠田 站性 (_t) 口 … ¨… 口 …l ~ … l墨墨 一l¨ 1_m。 啊 h……m h ■一 ?¨ 一 …㈣^ 图2公共交通方式下公园绿地可达性等级分布图 Fig.2 Park green space accessibility classification based on public trafifc mode 从图2中可以看m,武汉市中心城区东郎、东北部分 布有东湖、沙湖、青山江滩、青山临江公同等沿江环湖绿 地的区域可达性指数较高,中部、西南部可达性指数中 等,虽然中部地 分布有中山公同、公同及武昌汀 滩、汉口江滩、汉水公同等沿长江、汉江分布的公同绿地, 但由于区域内居民点分布也较为密集,【大j此,可达性指数 一般。西南部虽然仅分布有汤湖公园,但陔地区居民点 分布稀疏,因此,可达性指数为中等水平。南部等公园绿 地分布较少且居民点较为集中的区域可达性指数偏低。 整体上可以看}{{,从东向西,研究区域公同绿地可达性指 数呈现}}:高、较高、一般、较低的梯度递减的趋势。基于 公共交通方式下公同绿地可达性具体分级结果为: 1)公园可达性低值集聚比较明显,可达性低和较低 的居民点共有2 396个,占区内空间单元总数的52.5%, 可达性低的居民点集中的街道有洪山街道、张家湾街道、 永清街道、易家墩街道、永丰街道、珞南街道、黄鹤楼街道 第l2期 岳邦佳等:基于公共交通系统的城市公园绿地可达性分析 63 等,主要分布在江岸区、斫口区、汉阳区、武昌区、洪山区 以及东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区、蔡甸区等 城市边缘地带。这些区域周边分布有少量规模较小的公 园绿地,且由于通行公交线路和地铁线路较少,公交地铁 站点分布较为稀疏,因此,可达性很低。公园可达性较低 的居民点所在的街道有中南路街道、首义路街道、沌口街 道、汉正街道、建桥街道、粮道街道、常青街道等,属于江 汉区、武昌区、江岸区、斫口区和武汉经济技术开发区。 2)社会平等注重公共设施服务水平分布和居住人口 分布之间的“空间匹配”。基于公共交通方式下区内居民 点的可达性和公园绿地的空间分布在一定程度上呈现出 空间失配,中心城区西北部和中部人口集中区域公园可 达性水平较差。 4.2建议 由于江汉区、洪山区、汉阳区、斫口区和江岸区这些 中心城区人口较为集聚的区域的公园可达性比较低,在 进一步改善武汉市道路网络结构及公共交通线路布局的 这些居民点附近虽然分布有中山公园、西北湖公园、喷泉 公园、后襄河公园、常青公园和黄鹤楼公园,但由于公园 面积较小,服务能力相对有限,而居民点分布较为集聚, 因此,公园可达性水平较低。 2)可达性一般的居民点有l 786个,占比39.1%,集 中分布在中华路街道、四唯街道、北湖街道、汉兴街道、台 北街道、韩家墩街道、万松街道、杨园街道等,分别属于青 山区、江岸区、洪山区、武昌区和江汉区。这些居民点的 空间分布状态呈现出沿长江、汉江等河流水系的轴线分 布特征,周边也多为汉口江滩公园、青山江滩、青山临江 公园、武昌江滩、月湖公园、龟山公园等沿江环湖分布的 公园绿地,公园绿地服务面积较为可观,但由于区域人口 相对密集,因而可达性水平较为一般。 3)可达性较高的有309个居民点,仅占空间单元总 数的6.8%。居民点多集中在中心城区的东部和东南部, 主要分布在关东办事处、关山街道、白玉山街道、武东街 道,分别属于东湖新技术开发区、洪山区和青山区。这些 居民点大都在公交地铁线路沿线分布,周边也多是东湖 磨山景区、梅园景区、马鞍山森林公园和九峰国家森林公 园等大型公园绿地,因此,可达性水平较好。可达性高的 居民点只有73个,沿东湖周边分布,主要集中在东湖生态 旅游风景区的东湖风景区和东湖新技术开发区的关东办 事处及洪山区的关山街道,这些地区公共交通网络发达, 依托公交地铁线路可以方便地到达区域附近的大型公园 绿地,且人口分布较为稀疏,公园可达性很高。 表1 公共交通方式下可达性值分档的 空间单元数量和}匕例 Tab.1 Quantity and proportion of accessibility value grading unit based on public traffic mode 箜塑 里鲨丝笪 望 墼量 点 ! 2 低0.000 000~2 481.142 689 1 111 24.3 较低 2 481.142 690~4 322.955 920 1 285 28.2 一般4 322.955 921~9 645.523 954 1 786 39.1 较高 9 645.523 955-2 012.820 053 309 6.8 高 22 012.820 054~72 110.035 054 73 1.6 4结束语 4.1 结论 1)基于公共交通方式下研究区内公园可达性优劣水 平差异较大,呈现出中心城区内居民点公园可达性的两 极分化特征,空间上表现出由东向西不断减小的梯度递 减格局。 情况下,应该更多地在中心城区规划建设一定数量的公 园绿地以及增加连接大面积公园绿地的绿色廊道,从而 实现一定程度上的社会正义,体现城市发展“以人为本” “社会公平”的理念。 4.3不足 由于数据获取方面的原因,本研究中对于居民点人 数计算的处理进行了简化,因此,数据分析会存在一些误 差。同时因为文中将公园几何中心代替实际入口位置, 在计算可达路径时会存在一定偏差。这些问题都有待在 后续研究中进一步补充完善数据和研究方法,进而使分 析结果更为客观真实。 参考文献: [1] 陈书谦,戴冬晖,b晓丹.基于网络分析法的公园绿地 可达性研究[c].城乡治理与规划改革——2O14中国 城市规划年会论文集(o7城市生态规划).北京:中国 建筑工业出版社,2014. 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