武漢中心城區湖泊公園服務范圍與優化調控研究

葉 陽

裘鴻菲*

張 群

風景園林學科一直致力于通過規劃城市藍綠空間，打造“看得見山，望得見水”的新型城市[1]。《武漢市主城區綠地系統規劃(2011—2020年)》要求武漢市主城區公園布局滿足居民“1 000米見園、2 000米見水”；《武漢市湖泊“三線一路”保護規劃》《武漢市“大湖+”主題功能區空間體系規劃》明確了通過建設湖泊公園來保護湖泊的途徑(以下簡稱“規劃愿景”)[2-3]。隨著生活水平的提高，人們逐漸重視城市水體的游憩服務功能。城市湖泊公園(以下簡稱“湖泊公園”)能滿足城市居民多元化的游憩需求，因而成為城市藍綠空間規劃的重點[4]。然而，國內外尚未有明確可行的辦法指導城市中湖泊等水體的功能定位與布局優化調控。

湖泊公園游憩服務范圍(以下簡稱“服務范圍”)的研究目前面臨以下問題：湖泊公園服務系統連通性弱，組團效應不強；均勻性和公平性差，可達性不強；布局缺乏理性、定量分析，工作方法被動等[5]。目前有學者以GIS為手段，展開城市綠地(公園綠地)可達性和服務范圍研究[6-10]，但未涉及以湖泊為代表的城市水體服務范圍和湖泊公園優化調控等，且尚未將理論模型與實證調研相結合[11]，模擬結果的準確性有待進一步驗證。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

武漢市地處長江中下游、江漢平原東部，地勢平坦低洼，素有“百湖之市”的美譽。武漢中心城區包括江岸區、江漢區、硚口區、漢陽區、武昌區、青山區及洪山區7個行政區，聚集了眾多已建成的湖泊公園和未開發的湖泊濕地資源。截至2019年，武漢中心城區共有湖泊36個[12]；湖泊與周邊土地規劃為21個湖泊公園(廣場)、7個風景區、8個生態景觀湖，其中已建成湖泊公園(或廣場)的湖泊有23個。

1.2 網絡分析法

一個基本的網絡由中心、鏈、節點和阻力四部分構成[13]。研究中，中心代表湖泊(公園)，以點要素的形式表達；鏈為研究區域的交通網；節點為道路(軌道交通)的交點；阻力代表在道路上移動所花費的時間。以真實可進入點作為中心，分別計算每個中心的服務區域并將其合并作為該湖泊(公園)的服務范圍[14]。

所需數據解譯于研究區域規劃編制時期的QuickBird衛星影像(1:8 000，分辨率2m)，利用ERDAS9.2對圖像進行幾何校正等處理，利用ArcGIS10.7結合實證調研提取湖泊(公園)和道路信息，對衛星影像進行矢量化，分別建立湖泊(公園)數據庫和交通網絡數據庫。

以往類似研究多默認游客采用單一出行方式(純步行、車行)，且不考慮城市軌道交通出行。本研究彌補了這2個缺陷，將各等級道路賦予不同速度(表1)。基于游客出行實際情況，將城市軌道交通納入其中，構建基礎要素數據集。人口數據庫以2010年第六次全國人口普查數據為基礎，結合最新實際統計數據進行修正。街道辦事處范圍內的人口居住密度計算公式[15]如下：

式中，P為人口居住密度；N為街道辦事處范圍內總人口數；S為街道辦事處范圍內總面積。

1.3 實證調研法

基于實證調研收集的數據(包括游客出行頻率和標記的出發點)利用定點法[16]推算調研公園的實際服務范圍；用出行方式、出行時間結合實際道路現狀校準位置點、繪制服務范圍。

1.4 服務范圍與盲區

基于交通網絡與湖泊(公園)數據庫進行湖泊公園服務范圍分析，總結出4種服務盲區類型：1)步行服務盲區是以步行交通(含短距離騎行，出行時間5～15min)進行分析時，服務范圍未能覆蓋的區域；2)車行服務盲區是以車行交通(出行時間30～60min)進行分析時，服務范圍未能覆蓋的區域；3)真空盲區是潛在(未開發)湖泊公園和建成湖泊公園的服務范圍都未能覆蓋的區域；4)隱形盲區是指高人口密度區域的湖泊公園承載力過小，與服務范圍內的居民數不匹配所形成的盲區。

1.5 韋伯型設施區位模型

尋找最佳區位是城市各類基礎設施規劃和布局時常遇到的問題。韋伯型設施區位模型分為2類[17]：單設施重心模型要求在區域中確定一個設施的位置，使所有需求點的運費總和最小，在湖泊公園優化調控消除真空盲區、步行服務盲區和車行服務盲區時比較適用；多設施重心模型中的各需求點一般只光顧距離它最近的設施，是一種定位-分配模型，在湖泊公園優化調控消除隱形盲區時比較適用。技術路線如圖1所示。

2 湖泊公園服務范圍分析

2.1 基于GIS的建成湖泊公園服務范圍

2.1.1 建成湖泊公園步行服務范圍

從圖2可以看出，出行5min的服務范圍僅覆蓋湖泊公園周邊200m左右的地區。湖泊公園比一般城市公園的可達性稍差，主要是因為湖泊公園有大面積水體，道路只能環湖而設且其道路密度較低[18]。有的湖泊公園(如四美塘公園)在緊鄰城市高架等設施的方位無法設置出入口，有的湖泊公園(如墨水湖公園)僅部分建成，通行能力較弱；出行15min的服務范圍相對于5min并無明顯提升，但此時湖泊公園間的服務聯系加強，武昌(濱江東湖)、漢口(江漢商務)和漢陽分別出現明顯的湖泊公園服務組團(以下簡稱“組團”)(表2)。

濱江東湖組團包含紫陽湖、四美塘、水果湖、內沙湖、東湖、外沙湖和楊春湖，服務范圍7.72km2。組團在東湖西側沿江分布，由于武昌沿江軌道交通(5號線)未開通，各點間服務連通性較差，紫陽湖、四美塘的服務范圍與組團服務核心區距離2.49～3.02km。江漢商務組團由鯇子湖、塔子湖、菱角湖、機器蕩子、小南湖、西湖、北湖和后襄河組成，布局呈現中心聚集，服務范圍1.34km2。在商業區便利的交通條件下，組團內服務范圍分布更加緊密——無步行服務盲區，輻射性更強，最遠延伸至設施點外5.49km處。這與該區域湖泊公園密集分布有關，除塔子湖外，其他湖泊與組團的幾何中心距離0.30～1.19km。漢陽組團由月湖、墨水湖和蓮花湖組成，服務范圍0.89km2。組團內部連通性一般，墨水湖核心與蓮花湖-月湖核心服務范圍距離0.62km。

表1 交通網絡屬性

表2 建成湖泊公園服務組團評價

圖2 建成湖泊公園步行服務范圍

圖3 建成湖泊公園車行服務范圍

總體上看，建成湖泊公園步行服務范圍僅占武漢中心城區面積的28.57%，且大部分湖泊公園的服務是靠車行實現的，與一般城市公園不同。湖泊公園步行服務盲區分布在江岸區東部、洪山區東部和南部，以及漢陽區西部和南部。組團是由15min的出行行為形成的，可加強湖泊公園間的聯系。規劃中可通過建設綠道、連通水體并建設環湖道路等方式引導游客進行15min的步行或短距離騎行活動。

2.1.2 建成湖泊公園車行服務范圍

建成湖泊公園車行服務范圍如圖3所示，濱江東湖組團、江漢商務組團、漢陽組團服務范圍分別達到13.53、8.69和6.00km2，比步行服務范圍增加了0.75～5.74倍。出行30min服務范圍在中心城區覆蓋率達43.37%，三大組團內部實現完全覆蓋，連通距離實現了規劃愿景；出行60min服務范圍覆蓋率為76.42%，極大地連通了各組團，使江漢商務組團、漢陽組團的服務范圍比30min分別增加了2.21和2.99km2，濱江東湖組團服務范圍也交匯成面，整體覆蓋了長江南部。處于研究范圍邊界的湯遜湖、黃家湖服務范圍輻射覆蓋了30min出行服務盲區(洪山區東南部)，增加了7.67km2。可以預期，隨著城市軌道交通的建設和道路系統的完善，邊界處的湖泊公園將發揮更為顯著的服務效果。而洪山區西北部和東南部、江岸區北部仍存在較大范圍的車行服務盲區。

2.2 實證調研的對比檢驗

實證調研于2018年6月—2019年6月在已建成的湖泊公園中發放回收有效問卷1 252份。

2.2.1 游客使用湖泊公園的情況

實證調研結果(圖4)顯示，游客到達湖泊公園的交通方式主要是步行，占比達到6 5.1 0%；自行車/電動車、地鐵的占比為9.4 0%～1 0.0 0%；公交/汽車的占比為15.50%。步行服務發生的頻率較高(75.10%)，游客到湖泊公園的出行時間集中在0～10min和10～20min，即本研究中的步行服務范圍，占比為61.91%；出行時間20～40min和40～60min占比10.66%～20.13%，對應車行服務范圍；60min以上占比僅7.30%。游客到湖泊公園的平均出行距離為2.13km，0～5km占比較大，達79.25%；5km以上僅占20.75%，與相關理論數值接近[16]。問卷結果表明，出行時間60min和距離5km的出行行為是偶然或非常態的，游客可能不以湖泊公園為目的地，不應歸為服務范圍。

2.2.2 基于實證調研的服務范圍

從圖5可以看出，步行服務范圍覆蓋湖泊外1.00～2.79km范圍，車行服務范圍覆蓋湖泊外2.68～4.39km范圍，上文中各組團服務范圍的規律仍然存在。實證調研針對的是游客實際使用湖泊公園的情況和湖泊公園的服務范圍，與網絡分析結果存在一定差異，體現在：1)實證調研法的服務范圍相比于網絡分析法更為粗糙，這是有限的樣本數量造成的；2)實證調研法能在一定程度上反應湖泊公園的引力，但無法具體評估每條道路的可達性；3)越靠近研究區域中心，實證調研法與網絡分析法的耦合度越高，邊緣地帶的服務范圍呈現明顯的向心性，即靠近中心城區的服務范圍較大，研究區域外的服務范圍較小。這可能是由于不同區域人口分布、交通發達性和公園引力(建設質量、區位)的差異造成的。

圖4 游客使用湖泊公園的情況統計

圖5 基于實證調研的服務范圍

圖6 潛在湖泊公園服務范圍

圖7 消除真空盲區的優化調控后湖泊公園步行服務范圍

圖8 消除真空盲區的優化調控后湖泊公園車行服務范圍

總體來說，實證調研法服務范圍與網絡分析法耦合度較好，在研究區域中心尤為明顯，應用GIS可以較好地分析湖泊公園的服務范圍。

3 基于服務盲區消除的湖泊公園優化調控

基于對建成湖泊公園服務范圍盲區的分析，結合實證調研和湖泊分布實際情況，探討消除2類盲區的湖泊公園優化調控策略。

3.1 潛在湖泊公園服務范圍

對未開發湖泊進行步行、車行服務范圍的計算，得出潛在湖泊公園服務范圍。從圖6可以看出，潛在湖泊公園服務范圍集中在漢陽區、洪山區西部和南部等地。將圖6與圖2、3進行對比分析可知：步行服務范圍方面，出現了洪山西組團，由嚴東湖、竹子湖、北湖和青潭湖構成；該組團與附近的五加湖服務范圍聯系較差，且由于可達道路較少、對外輻射能力弱，最遠僅延伸1.74km；該組團服務能力不均衡，增加的0.38km2服務范圍90.48%由嚴東湖完成。南湖組團包括曬湖、野芷湖、南湖、青菱湖和野湖，為洪山區南部的步行服務范圍增加0.19～0.57km2。原漢陽片區組團步行服務范圍的增加主要得益于龍陽湖，達0.96km2。而北太子湖、南太子湖的步行服務范圍大部分在研究區域外，北太子湖增加的服務范圍小于0.01km2，南太子湖僅增加0.03km2，占其步行服務范圍的9.71%。

圖9 人口密度空間分布(數據由武漢市規劃設計有限公司提供)

車行服務范圍方面，龍陽湖、北太子湖、青菱湖、野湖和嚴東湖為中心城區湖泊公園服務范圍增加0.63～1.75km2，效果明顯，應優先考慮進行湖泊公園的開發建設；南太子湖增加小于0.01km2；南湖組團中野芷湖、南湖、曬湖服務范圍增加0.77～1.66km2，但組團現狀車行服務已具備一定覆蓋度，增設湖泊公園會造成區域服務能力過剩(服務重疊率[13]91.30%)，不宜優先建設；洪山區西北部是頑固潛在盲區，但該地區的竹子湖、北湖、青潭湖和五加湖未能有效緩解服務范圍覆蓋不足、服務連通性不強等問題，服務范圍增加均小于0.01km2。這是由目前的交通能力不足引起的，應先完善該地區的城市交通網絡，再考慮通過建設湖泊公園，實現資源集約化利用。

由于潛在湖泊公園服務能力、交通能力和周邊建成湖泊公園情況存在差異，潛在湖泊公園對步行和車行服務范圍增益效果不盡相同(表3)。潛在湖泊公園服務范圍是優化調控湖泊公園布局、消除服務盲區的重要依據。

3.2 消除真空盲區的優化調控

將建成湖泊公園與上述宜建、可建潛在湖泊公園疊加，得出消除真空盲區優化調控后的湖泊公園的步行和車行服務范圍。對比圖2、3和圖7、8可知，對步行服務范圍改善效果明顯的有龍陽湖、北太子湖、曬湖、野芷湖、南湖和青菱湖等，服務范圍增加0.12～0.19km2，這些湖泊周邊一般都有建成湖泊公園，具有良好的服務連通性，覆蓋范圍大；野湖、嚴東湖周圍交通網絡不甚發達，周圍也沒有與之緊密聯系的建成湖泊公園，服務范圍分別增加0.16和0.06km2，線性方向上留有大面積真空盲區，未輻射成組團。

車行服務范圍則相反：由于城市中心已具備發達的交通系統(基本無車行服務盲區)，因此南太子湖、曬湖、野芷湖、南湖和青菱湖等湖泊的服務范圍增加0.12～0.19km2，改善效果一般；龍陽湖、野湖、嚴東湖服務范圍增加0.20～1.51km2，改善效果明顯。優化調控為洪山東部和南部及漢陽西部的車行服務范圍增加了65.28%，極大緩解了盲區車行服務壓力。消除真空盲區后，主城區能基本實現規劃愿景。

圖7、8顯現出湖泊公園服務的局限性，如在中心城區基本實現1h出行見湖的情況下，存在頑固真空盲區。主要原因是江岸區北部無湖泊資源，可考慮通過退耕還湖和建設濱江公園等方式實現規劃愿景；而洪山區北部有眾多未開發的湖泊資源，但因廠區密布、內部交通多、居民可達性差，日后城市更新時應考慮工廠遠遷和路網建設，使竹子湖、北湖、青潭湖、五加湖等轉化為潛在湖泊公園，實現遠期規劃愿景。

3.3 消除隱形盲區的優化調控

基于選址分析方法完善武漢中心城區湖泊公園服務能力，減少隱形盲區，分流公園服務范圍內超負荷的游憩人口[16]。將利用武漢市中心城區人口數據與行政區劃制作的人口密度空間分布圖(圖9)與圖2、3對比發現，人口高密度區域(0.15萬人/km2及以上)步行服務覆蓋率為34.68%，車行服務覆蓋率達85.73%，除漢陽西部、江岸區東北部外，無車行服務隱形盲區。結合圖6分析，建議開發龍陽湖、南太子湖、曬湖、野芷湖和南湖以緩解漢陽區的服務壓力。將優化調控后的公園服務范圍與人口密度空間分布圖疊加，得到圖10、11，可知湖泊公園步行、車行服務在人口高密度區域覆蓋率分別提高至40.47%和89.92%，增益顯著。消除隱形盲區后，武漢中心城區的人口高密度區域能基本實現規劃愿景。

4 結論與討論

1)湖泊公園服務范圍。

網絡分析表明，建成湖泊公園步行服務范圍占中心城區面積的28.57%，盲區分布在江岸區東部、洪山區東部和南部，以及漢陽區西部和南部。濱江東湖組團、江漢商務組團和漢陽組團的車行服務范圍分別為13.53、8.69和6.00km2，比步行服務范圍增加0.75～5.74倍。

實證調研表明，湖泊公園步行服務發生的頻率較高，占比75.10%，地鐵、公交/汽車占比9.40%～15.50%；游客出行時間主要在20min以內，占比61.91%，出行時間20～60min和60min以上分別占比30.79%和7.30%；游客平均出行距離為2.13km，且5km以內占比較大，達79.25%；步行服務范圍覆蓋湖泊外1.00～2.79km范圍，車行服務范圍覆蓋湖泊外2.68～4.39km范圍。

網絡分析作為一種理想化的模型，存在一定局限性，與實證調研法相比各有所長。2種方法的計算結果較為類似，表明應用GIS可以較好地分析湖泊公園的服務范圍。

2)基于游憩服務的湖泊公園優化調控。

為消除中心城區的真空盲區，宜優先建設湖泊公園的湖泊有龍陽湖、北太子湖、青菱湖、野湖和嚴東湖；可考慮建設的有曬湖、野芷湖和南湖；暫不宜建設的有南太子湖、竹子湖、北湖、青潭湖和五加湖。為消除中心城區的隱形盲區，宜優先建設湖泊公園的湖泊有龍陽湖、南太子湖、曬湖、野芷湖和南湖。基于各類盲區消除的湖泊公園優化調控策略有所不同：湖泊資源匱乏地帶(江岸區北部)的盲區難以通過湖泊公園優化調控消除；各類盲區消除策略可能會有沖突，如消除隱形盲區應開發南太子湖，但其對消除真空盲區無益，會造成供給過剩等問題。優化調控需權衡湖泊公園游憩服務的空間分布均勻性、與人口分布的協同性，涉及景觀公平性的研究。

表3 潛在湖泊公園服務范圍評價

圖10 消除隱形盲區的優化調控后步行服務范圍

圖11 消除隱形盲區的優化調控后車行服務范圍

3)湖泊公園規劃建設。

事實上，規劃愿景中“2 000米見水”在頑固真空盲區是難以實現的。城市藍綠空間規劃制定時，應當對城市藍綠空間的服務能力進行充分評估。本文以武漢市為例，探討了一種評估城市湖泊公園建設潛力的方法。龍陽湖是研究區域內未開發湖泊中最適宜建設湖泊公園的，其具有以下特點：湖泊周邊交通系統較為完善；位于目標服務范圍內部、周邊人口密度較高；周邊有已建成湖泊公園，但與其有一定距離且存在服務盲區；周邊無其他未開發湖泊，不可替代性強。此標準可用于粗略評價未開發湖泊建設湖泊公園的適宜性。

結果表明，湖泊公園游憩服務范圍研究可運用基于GIS的網絡分析法。經實證調研檢驗，符合實際情況，能形成科學、具體的規劃方法和反饋機制，提高政府投資效率。本文重點基于景觀游憩服務考慮湖泊公園優化調控，而湖泊公園是城市綠地系統和城市水系的交叉地帶，具有景觀游憩和生態調節的雙重功能，應在本研究的基礎上進一步考慮基于藍綠協同的優化調控策略。

注：文中圖片均由作者繪制。