南方城市綜合公園避雨設施可達性研究——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. 福建農林大學, 福建 福州 350002 2. 國家林業與草原局森林公園工程技術研究中心, 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域，構建避雨設施可以緩解突發降雨和臺風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的費用加權距離法，結合游人的行進時間成本，分析了公園避雨設施的可達性與服務情況。結果表明：（1）基于費用加權距離法來分析公園避雨設施的可達性，可以真實模擬游人的避雨過程，此方法較為真實準確；（2）贛州中央公園的避雨設施可達性有待優化，行人在0~30 s、0~60 s內能到達避雨設施的區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。

公園避雨設施; 費用加權距離法; 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，它對保障城市環境的可持續性，維護居民的身心健康起著至關重要的作用，也是人們精神文明生活的重要載體[1]。公園避雨設施如公園內的亭、臺、樓、閣、廊、榭等具有承載避雨功能的構筑物，是能夠為游客在公園內游憩時提供避雨功能的基礎設施。應對南方城市時常突發的大暴雨和臺風等天氣[2]，在高密度人群聚集區域的城市綜合公園內構建避雨設施，此意義重大。用可達性來評價公園避雨設施的服務能力，可以科學客觀地反映它的空間分布格局與服務公平性。

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、時間和費用等指標來衡量[3]。目前可達性的研究方法主要有緩沖區法、最小鄰近距離法、網絡分析法、費用加權距離法等。這些方法從不同的原理和算法來分析服務設施的空間可達性，但是緩沖區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，得出的結果高估了服務設施的可達性[4]；而費用加權距離法，以對研究區域分類的柵格數據為基礎，通過對不同用地類型設置不同的阻力值（距離、時間、費用）來分析其服務設施的可達性，此方法較為科學客觀。例如俞孔堅等基于GIS的費用加權距離法，對中山市的不同土地利用類型設 置阻力值，來分析其城市綠地系統總體可達性[3]；宋秀華等以泰安城區QuickBird數據資料為基礎，在地理信息系統(GIS)技術支持下，采用成本加權距離法，對城市公園綠地現狀和規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據，運用GIS的費用加權距離法，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(GIS)技術支持下，運用景觀可達性的概念與原理，采用費用加權距離法，對濟南市整體綠地系統和公園與廣場綠地可達性的時空動態變化及其原因進行了分析[7]。以上顯示了費用加權距離法在諸多領域可達性分析的應用，具有較優的普遍性和科學性。

該方法在市域空間為尺度的可達性分析得到了廣泛的應用，但是以單位公園為尺度的相關研究，國內還未見報道。本次研究對公園內部每個不可通行的障礙物、植被群落、湖區用地、通行路面等區域進行精準識別，并賦予相應的時間成本，模擬游人尋求最近避雨設施的真實路徑，較傳統的緩沖分析法更為科學精確。本文基于GIS的費用加權距離法對贛州中央公園避雨設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部避雨設施的空間布局提供決策與支持。

1 研究區域概況

贛州中央公園位于贛州市章江新區中央金脊中部，是集休閑、景觀、生態、濕地、蓄洪、排澇于一體的功能型主題公園,公園占地435164 m2，其中湖區占地174756 m2。公園的設計以園內中心湖區為景觀核心，以鄉土文脈為線索，以水綠風光為基質，以各具主題的休閑活動為特色。中央公園的建設，優化了城市的生態功能，助力激發章江新區的活力。

研究區域的所在地－贛州，屬典型的亞熱帶季風氣候，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、冰雹、暴雨等災害性天氣為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，是全市最易發生洪澇災害的主汛期[8]。贛州中央公園位于章江新區的商業中心地帶，屬于高密度人群聚集地，游人數量眾多。積極應對城市突發降雨等天氣，為游客構建避雨設施，對整個公園的服務體系具有重要的意義。

2 研究方法

2.1 數據來源

研究所需的數據來源于2017年7月5日的Google earth衛星影像，利用Arc GIS 10.2結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、數字化，建立相應的數據庫。數據庫包括贛州中央公園內部的用地類型和用地面積，如通行路面、湖區用地等。

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，將柵格網的大小設置為1 m×1 m。參考相關研究，設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、湖區用地設置1000 s，即表示不能通過。對每個用地類型的柵格網絡設置相對應的時間成本，避雨設施用地為我們研究的目的“源”，所以對其設置為空值。最后，將矢量數據轉換為柵格數據，使用Arc GIS中的Distance/Cost Weighted工具，進行公園避雨設施可達性的計算，生成研究區避雨設施可達性結果圖。

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距離。它不是計算到另一點的直線距離，而是根據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。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計算進；下分式表示通過成本柵格對角線方向的費用加權計算。

本次研究，基于費用加權距離法的城市綜合公園避雨設施可達性的主要計算過程為：

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

（2）費用加權距離法的時間成本設定。將研究區域柵格化，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，進行公園避雨設施可達性的計算，生成研究區公園避雨設施可達性結果圖，并將可達性結果轉換為時間等級。

3 結果分析

3.1 避雨設施服務評價

贛州市中央公園的建設注重“雖由人作，宛自天開”，可分為五大功能區：廣場娛樂活動區、溪林探幽游憩區、生態運動休閑區、濕地風光游覽區、中央湖區[10]。其中避雨設施面積為2842 m2，占整個公園面積的0.65%。以市區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。通過統計公園各個避雨設施的可承載人數，可以得出公園避雨設施的總承載人數為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施承載力較弱。在避雨設施服務能力上，生態運動休閑區的避雨設施面積僅為90 m2，只可以承載60人進行避雨，嚴重不足；廣場娛樂活動區和溪林探幽游憩區的避雨設施在數量上不少，但都為體量較小的避雨設施，所以導致可承載人數較為一般；由于濕地風光游覽區有體量較大的亭廊等避雨設施，且數量較多，所以可承載游人的數量最大，服務能力是所有功能區中最優。

表 3 贛州中央公園的避雨設施服務情況

注：可承載人數（人）等于避雨設施面積（m2）除以1.5 m2/人。

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

3.2 公園避雨設施可達性評價

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

圖 2 贛州中央公園避雨設施可達性

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

圖 3 贛州中央公園避雨設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內能到達避雨設施的區域占公園可行走面積比例為23.26%，在0~30 s內能到達避雨設施的區域占公園可行走面積比例為42.42%；在30~60 s到達避雨設施的區域占公園可行走面積的23%，而在0~60 s到達避雨設施的區域的比例為65.43%，占據公園可行走面積的較大比例。當公園突發暴雨的時間，游人在30 s內能到達就近的避雨設施，可以減輕被大雨淋濕的傷害，達到較優的避雨體驗。游人到達就近避雨設施的時間若大于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施可達性指數為150~160 s，僅占公園可行走面積比例的0.33%，且可達性指數在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內的面積分布占據了可通行面積的88.26%，這占據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，呈現急劇驟降的趨勢；在等級3到等級12呈現波動狀態地緩慢下降的趨勢；在等級12到16之間，呈現緩慢下降趨勢（圖3）。這是由于避雨設施周圍較多是空曠大面積的硬質通行路面，游人在此范圍內可以快速穿梭，所以有很大面積通行路面的可達性指數很高；而距離避雨設施較遠區域的通行路面幾乎都是曲徑蜿蜒的道路，它的面積較小，所以導致時間等級越大的區域，所占公園可通行路面的比例越小。

4 結論

（1）實踐證明,基于GIS的費用加權距離法可以實現空間可達性概念從定性描述轉向定量計算的精確轉換。尤其此方法可以精準識別公園內不可通行的障礙區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,得出的結果較為科學準確。

（2）避雨設施的可達性是衡量城市公園服務能力的重要的指標，快速到達就近的避雨設施，可以給游人及時提供避雨,減輕被大雨淋濕的風險。贛州中央公園的避雨設施可達性有待提高，行人在0~30 s、0~60 s內能到達避雨設施的區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施的建設與布局，對避雨設施可達性較弱的區域增加布置避雨設施，讓可達性服務更加均衡。

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

5 結語

避雨設施作為城市公園內部重要的基礎設施，對公園服務體系的構建與提升具有重要的意義。本文論及的公園避雨設施空間可達性研究，提出了公園避雨設施的可達性服務指標與布局優化建議，但仍存在一定欠缺。第一，沒有討論柵格劃分的精度對結果的影響；第二，由于游人在尋求就近避雨設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，導致分析結果存在一定不足，后續研究將繼續深入探討。

[1] 徐歡,樸永吉,付暉.關于城市綜合性公園地域特色塑造的研究[J].山東農業大學學報:自然科學版,2009,40(1):162-165

[2] 車伍,唐寧遠,張煒,等.我國城市降雨特點與雨水利用[J].給水排水,2007(6):45-48

[3] 俞孔堅,段鐵武,李迪華,等.景觀可達性作為衡量城市綠地系統功能指標的評價方法與案例[J].城市規劃,1999,23(8):8-11,43

[4] Nicholls S. Measuring the accessibility and equity of public parks: a case study using GIS.[J]. Managing Leisure, 2001,6(4):201-219

[5] 宋秀華,郎小霞,樸永吉,等.基于GIS的城市公園綠地可達性分析[J].山東農業大學學報:自然科學版,2012,43(3):400-406

[6] 王振波,徐建剛,孫東琪.渤海海峽跨海通道對中國東部和東北地區交通可達性影響[J].上海交通大學學報,2010,44(6):807-811

[7] 尹海偉,孔繁花.濟南市城市綠地可達性分析[J].植物生態學報,2006,30(1):17-24

[8] 中國天氣.贛州氣候概況[EB/OL]. http://www.weather.com.cn/jiangxi/jxqh/jxcsqhtd/11/1182618.shtml,2011-11-3/2018-5-20

[9] 靳誠,陸玉麒,范黎麗.基于公路網絡的長江三角洲旅游景點可達性格局研究[J].自然資源學報,2010(2):258-269

[10] 陳鴻賓.城市建設新成就--江西贛州“城市中央公園”[J].城市建設理論研究: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

國家林業與草原局森林公園工程技術研究中心資助項目(PTJH15002)

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

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