基于不同功能定位的城市公園布局評價方法研究

陶巍，郭楷，劉路

(1.揚州市歷史文化名城研究院，江蘇 揚州 225000； 2.揚州大學(xué)廣陵學(xué)院，江蘇 揚州 225000；3.揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚州 225000)

1 引 言

隨著人們對城市生態(tài)環(huán)境的改善和高質(zhì)量公共服務(wù)設(shè)施的需求不斷提升，公園布局評價和優(yōu)化引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。公園作為城市綠色公共空間，兼具了休閑娛樂、防災(zāi)、改善人居環(huán)境、構(gòu)建城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、展示城市文化、開展文教活動等眾多功能，可歸納為景觀生態(tài)功能和公共服務(wù)功能兩個大類，其評價方向也有所差異。景觀生態(tài)功能應(yīng)側(cè)重應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理，將公園視作“斑塊”，考慮其布局對構(gòu)建城市綠色廊道、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的作用；公共服務(wù)功能應(yīng)在“以人為本”前提下，以城市公共服務(wù)設(shè)施公平化角度，側(cè)重評價公園布局對公共服務(wù)均等化的影響。因此，影響功能發(fā)揮的因素和評價方法也會隨之有所不同。

鑒于此，本文系統(tǒng)梳理了不同功能定位下，運用GIS等地理信息技術(shù)實現(xiàn)城市公園布局評價的方法。在此基礎(chǔ)上探討如何活用這些評價方法，以更好適用差異化條件，反映研究區(qū)域內(nèi)城市公園各項功能的發(fā)揮情況。

2 評價方法研究現(xiàn)狀

2.1 改善人居環(huán)境功能

城市公園是城市綠化美化、改善人居環(huán)境的重要載體，在改善局部小氣候、減少噪音、凈化水體、涵養(yǎng)水源、保護生物多樣性等方面有明顯作用。目前單獨以改善人居環(huán)境作為公園布局評價的研究較少，主要是將公園對局部小氣候改變、噪音削減的功能納入多因子評價模型中，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)與多目標區(qū)位配置模型(LA)進行疊加分析[1]。例如張金光等基于GIS技術(shù)，根據(jù)城市地表溫度的空間分布和PM2.5濃度分布，與土地建設(shè)適宜性、人口分布等其他指標一同作為評價公園布局的因素，采用AHP與Delphi法確定各因子的權(quán)重，并按照不同權(quán)重加權(quán)疊加，分析公園選址的適宜性[2]。黃巧玲利用氧氣平衡法，即根據(jù)不同綠地覆蓋類型估算出城市公園綠地釋氧量，與該區(qū)域內(nèi)市民總需氧量進行對比，得出研究區(qū)內(nèi)各單元公園布局與市民需氧量匹配程度，以此評價公園布局[3]。

2.2 游憩功能

滿足市民游憩需求是城市公園最顯著的社會屬性特征。以人為中心，研究現(xiàn)有的公園是否方便周圍居民進入，提供相對平等的服務(wù)成為評價公園布局的重要指標。而目前的研究也多以均等可達性反映公園游憩功能的優(yōu)劣。歸納為以下幾種方法：①緩沖區(qū)分析法。以公園中心或邊緣為起點，不同類型公園最大服務(wù)距離為半徑建立緩沖區(qū)，來表征研究區(qū)域內(nèi)市民能否就近到達公園[4]。②最小鄰近距離法。將居住區(qū)和城市公園抽象為點，計算點之間的最短直線距離來表達市民對城市公園的可達性的一種方法。③需求度分析法。范香通過研究深圳市綜合公園與建筑物需求密度、POI(興趣點)密度在空間分布上的匹配程度來反映公園的服務(wù)水平[5]。尹海偉等結(jié)合研究區(qū)內(nèi)人口普查數(shù)據(jù)資料，提取出人口的性別、年齡、經(jīng)濟收入等特征，并采用需求指數(shù)，定量分析了研究區(qū)居民對城市公園的個性化需求情況，以評價研究區(qū)公園分布的空間公平程度[6]。④多因素阻力分析法。周亮等以城市土地分類的柵格數(shù)據(jù)、人口密度分布等空間阻力因素分布圖為基礎(chǔ)，賦予相對阻力值和權(quán)重，形成阻力分級圖，并定義穿越每個單元所需的阻力(距離、時間、費用等)，再通過最短路徑搜索算法計算到達公園的累計阻力來評價城市公園的可達性[7]。⑤兩步移動搜索法。以供需地和需求地為基礎(chǔ)，分兩步計算在研究單元內(nèi)，人均享有公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量的方法[8]。⑥網(wǎng)絡(luò)分析法。以研究區(qū)內(nèi)真實道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為模型基礎(chǔ)，來劃定能夠在指定時間內(nèi)到達某區(qū)域的服務(wù)范圍，得到公園可達面積、人口數(shù)量、建筑物數(shù)量，以此來評價公園的服務(wù)均等性[9]。⑦引力勢能分析法。基于萬有引力定律，認為公園的服務(wù)水平與到達公園阻力成反比，與公園吸引力、市民需求成正比。將公園吸引力因素(面積、品質(zhì)等)、市民需求(人口分布)納入可達性計算過程，強化了公園提供的休閑游憩差異、市民需求差異對可達性產(chǎn)生的影響。⑧多主體系統(tǒng)法。徐沙引入城市復(fù)雜性理論，動態(tài)模擬居民、公園、道路之間的動態(tài)關(guān)系。使用多主體系統(tǒng)模擬城市居民一天內(nèi)，從居住區(qū)出發(fā)，沿著道路網(wǎng)去周邊公園綠地，并返回居住區(qū)的動態(tài)過程，獲得該范圍內(nèi)所有居民對公園綠地出行的時空行為特征，對公園綠地的使用情況做出直觀的模擬。從而對現(xiàn)有公園綠地的布局方式作出評價[10]。⑨空間聚類法。張雪萍等在對鄭州市公園進行選址評價時，將各社區(qū)看成聚類對象，找到符合條件的聚類中心，作為最佳選址點。按照一定的半徑和服務(wù)人口，結(jié)合障礙約束條件等要求，在GIS中引入基于量子粒子群優(yōu)化的帶障礙約束空間聚類分析模型進行聚類分析，考察公園位置是否適宜[11]。

2.3 防災(zāi)功能

城市公園由于具有大面積的公共開放空間，在承擔防災(zāi)、避難功能上發(fā)揮著特有作用。特別是在地震災(zāi)難多發(fā)地區(qū)，與廣場、學(xué)校操場、體育場館等共同構(gòu)成的應(yīng)急避難場空間布局評價體系得到了學(xué)者們的重視。可歸納為以下幾種方法：①層次分析法。劉強等建立了包括距離、疏散通道通暢程度、場所設(shè)施完善程度等指標的應(yīng)急避難場所選址層次評價指標體系，并通過專家打分方式，確定權(quán)重值，據(jù)此對應(yīng)急避難場布局進行評價分析[12]。陳志芬等根據(jù)群眾在災(zāi)害發(fā)生后一段時間內(nèi)對于避難場所服務(wù)的需求變化，將避難場所劃分為臨時避難場所、短期避難場所和中長期避難場所三個層次，建立了規(guī)劃性選址、老城新選址和補充性選址三種選址模型，納入避難效果(受災(zāi)群眾至各層次的避難場所的總距離、場所最大容納人數(shù))、建設(shè)成本(各層次場所個數(shù))因素，并通過lingo優(yōu)化軟件求解選址變量的結(jié)果，確定出各層次避難場所的數(shù)量和具體位置，供應(yīng)急避難場所的選址和優(yōu)化參考[13]。②緩沖區(qū)分析法。朱佩娟等通過人口密度分布與公共綠地緩沖區(qū)的疊加分析，評價公共綠地應(yīng)急避險功能的人口服務(wù)輻射能力[14]。③網(wǎng)絡(luò)分析法。從可達性視角出發(fā)，基于GIS的網(wǎng)絡(luò)分析法，構(gòu)建服務(wù)面積比、服務(wù)人口比服務(wù)重疊率、人均可達避難場所面積、人口配置缺口等指標分析城市應(yīng)急避難場所空間布局的合理性。④兩步移動搜尋法。分別以供給地和需求地為基礎(chǔ)，分別搜尋、計算應(yīng)急避難場所入口的繁忙程度和每個街道的可達性，相加得到每個區(qū)域在指定服務(wù)半徑享有的在最大容納人數(shù)以下的避難場所，以反映應(yīng)急場所布局對各研究區(qū)域的均衡程度[15]。⑤Voronoi(泰森多邊形)圖法。武文杰等利用應(yīng)急避難場所的空間分布生成Voronoi圖，確定各避難場所就近接納避難人員的“責任區(qū)域”，再根據(jù)人口密度分布圖，找到配置缺口區(qū)域，作為應(yīng)急避難場所空間優(yōu)化的基礎(chǔ)[16]。

2.4 構(gòu)建城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能

作為城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)，公園在城市“源-綠色廊道-生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建中發(fā)揮重要的作用。評價公園與其他綠地、生態(tài)用地在空間上構(gòu)成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的完善度，是進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，構(gòu)建完善城市生態(tài)格局的基礎(chǔ)。目前主要利用景觀學(xué)方法進行評價，可歸納為以下三種：①景觀格局指數(shù)法。即利用Fragstats軟件計算公園斑塊形狀指數(shù)、類型指數(shù)以及廊道連接度指數(shù)等指標，反映整體景觀格局和生態(tài)空間格局特征。②網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-重力模型法。采用最小費用模型，結(jié)合GIS空間分析模擬出研究區(qū)潛在生態(tài)廊道，然后通過重力模型和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)，對斑塊間相互作用強度與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了定量分析，評價出最佳網(wǎng)絡(luò)方案[17]。③基于景觀圖論的連接度指數(shù)法。將生境的異質(zhì)性信息(如面積大小，保有物種豐富度等)整合到圖論算法中，更準確地衡量生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接性；同時以相對較少的生態(tài)用地土地總量達到較優(yōu)的景觀生態(tài)功能為目的，計算景觀要素在網(wǎng)絡(luò)連接中的貢獻值，確定優(yōu)先考慮的關(guān)鍵斑塊和連接。其關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)連接的距離閾值的確定，當斑塊間的距離小于或等于閾值，則認為連接[18]。

2.5 文化傳承功能

城市公園在滿足人們游憩需求的同時，注入更多的文化元素，可同時滿足人們的精神文化需求。在公園規(guī)劃中，常常與風景名勝區(qū)、歷史遺址等歷史文化資源協(xié)同出現(xiàn)，不僅可以避免歷史和文化資源被破壞，還提供了良好教育科普場所，共同促進游憩系統(tǒng)的發(fā)展。因此兩者空間上的耦合作用值得深入研究。目前國內(nèi)外將人文環(huán)境納入公園布局評價的研究較少，可歸納為以下幾種：①緩沖區(qū)法。以公園一定緩沖距離內(nèi)包含的文化資源個數(shù)占總資源個數(shù)的比例來評價兩者的匹配度。②密度法。研究公園與建筑遺產(chǎn)、文保單位等文化資源點密度分布的情況，來評價公園與文化資源的匹配度。③耦合協(xié)調(diào)度法。對研究區(qū)域內(nèi)公園與文化資源進行全面、系統(tǒng)調(diào)查與評價的基礎(chǔ)上，分別得到各單元內(nèi)公園與文化資源得分總和，再計算其耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)，確定對二者的耦合協(xié)調(diào)度的高低，以此來評價二者在各單元空間的協(xié)調(diào)程度，兩者得分相差越小，說明其協(xié)調(diào)性越好[19]。④空間耦合度法。劉濱誼等建立了綠地與城市空間耦合的評價體系，將公園與文化用地的伴生關(guān)系納入功能性空間要素的耦合(與居住用地、商業(yè)金融用地以及文化用地的伴生關(guān)系)模式，與結(jié)構(gòu)性空間要素的耦合(適應(yīng)城市空間結(jié)構(gòu)拓展的需要)模式、骨架性空間要素的耦合(與城市的道路骨架、水系骨架的布局關(guān)系)模式，通過計算聚集度、大斑塊率、服務(wù)覆蓋率、一致度、連接度、環(huán)度指標，來評判綠地空間與城市空間是否能夠達到城市生態(tài)系統(tǒng)的最佳功能，為城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃和城市總體規(guī)劃之間的融合提供判別標準。該方法可供公園與其他用地耦合作用評價參考[20]。

3 評價方法適用條件分析

在對研究區(qū)域內(nèi)公園布局進行評價時，往往會遇到研究區(qū)域廣、公園類型多、影響因子復(fù)雜的情況。選擇突出的功能定位進行分步評價，或是構(gòu)建模型，將影響功能發(fā)揮的多項因素納入其中，轉(zhuǎn)化為模型參數(shù)，進行綜合評價是常用的評價方式。而如何有所側(cè)重，進行功能的選擇和模型的構(gòu)建是方法選擇時須考慮的問題。鑒于此，本文將以上兩種評價方式的適用條件和構(gòu)建方法進行探討，以供參考。

3.1 分步評價

(1)依據(jù)研究尺度

公園布局既要考慮整體性，也要注重層次性。以城市范圍為例，市域尺度、區(qū)域尺度、街道尺度、社區(qū)尺度在公園系統(tǒng)規(guī)劃時應(yīng)遵循自上而下分層級構(gòu)建，不同層級之間互有承接但目標和方法具有差異，因此評價重心相應(yīng)也可有所側(cè)重。評價區(qū)域、市域或更大區(qū)域時，城市公園功能主要體現(xiàn)在對生態(tài)系統(tǒng)的整體控制和城市形態(tài)的錨固，因此以評價城市公園構(gòu)建城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，組織城市景觀的效用，或是與城市其他用地空間相互作用的耦合作用為主，在游憩功能、防災(zāi)功能上，可以以街道、社區(qū)為單元，宏觀分析公園服務(wù)功能的覆蓋范圍；在評價人口較為密集的街道、社區(qū)時，則側(cè)重以居民日常使用為方向，將游憩、防災(zāi)、優(yōu)化人居環(huán)境作為主要評價功能，研究數(shù)據(jù)應(yīng)具體到社區(qū)、建筑物上的人口分布，以及不同特征人群帶來的差異化需求，以更真實反映公園的服務(wù)水平。

(2)依據(jù)公園類型

根據(jù)《城市綠地分類標準》(CJJ/T 85-2017)，將公園綠地分為綜合公園、社區(qū)公園、專類公園(動物園、植物園、歷史名園、遺址園、游樂公園等)和游園四大類。不同類別公園對面積、配套設(shè)施的要求有所不同，其功能和服務(wù)范圍也存在差異。因此在布局研究時，應(yīng)根據(jù)其特性采用不同指標、不同方法進行差異化評價。在綜合公園評價時，由于其面積較大，設(shè)施齊全，應(yīng)側(cè)重評價其在防災(zāi)、構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、以及其他用地空間相互作用的耦合作用等方面的功能；社區(qū)公園、游園更多以滿足周邊市民的游憩需求為主，則應(yīng)該側(cè)重考察游憩、優(yōu)化人居環(huán)境方面的功能；專類公園中，歷史名園、遺址園著重考查文化功能、動植物園著重考察生態(tài)功能，游樂公園著重考察特定人群(兒童)的游憩功能。

3.2 構(gòu)建模型

(1)多因素疊加分析

根據(jù)上文中整理的各種評價方法可以發(fā)現(xiàn)，多種方法在針對不同功能評價時均有涉及，且待評價區(qū)域內(nèi)的公園與居住區(qū)距離、人口密度、土地利用類型等因素對公園多種功能的發(fā)揮均有較大影響。因此可將同時影響多種待評價功能發(fā)揮的因素納入統(tǒng)一模型中，進行綜合評價。例如防災(zāi)功能和游憩功能發(fā)揮的效應(yīng)都與公園和居住區(qū)的距離、人口密度密切相關(guān)，因此可運用網(wǎng)絡(luò)分析法，分別分析實現(xiàn)兩種功能的最大服務(wù)距離，劃定各自的服務(wù)范圍，對比人口分布，評價兩種功能各自覆蓋的人口占比。或是運用需求度法，分別作出各特征人群的人口密度分布圖，比照各類公園的空間分布，評價公園與特定人群在游憩、防災(zāi)需求上的匹配程度。再以空間耦合度法為例，有學(xué)者等將涉及自然生態(tài)、交通可達、文化傳承的水系分布、歷史文化保護區(qū)分布、生態(tài)敏感區(qū)分布、城市交通規(guī)劃、市政設(shè)施規(guī)劃、地質(zhì)條件6個因子納入與城市綠地布局耦合作用的評價中，并進行單因子和多因子加權(quán)疊加分析，得出游憩功能、文化傳承功能、生態(tài)功能單一和共同發(fā)揮作用時公園最佳布局區(qū)域，以此對現(xiàn)有公園與城市其他空間的耦合作用進行評價[21]。

(2)方法聯(lián)用

方法聯(lián)用可以綜合各方法特點，以更好彌補單一方法的局限，在評價中廣泛運用。例如利用層次分析法通過計算各影響因子的權(quán)重，綜合各因素對功能發(fā)揮的作用，可形成方便后續(xù)方法、模型利用的數(shù)據(jù)。此方法在上文中提到的阻力分析法、空間耦合度法中都有運用。而構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能評價中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)—重力模型法在運用時，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和優(yōu)化中也常常運用到景觀圖論法中距離閾值的確定，以及景觀格局指數(shù)中各指數(shù)的計算，以此科學(xué)模擬、多角度評價生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型。

4 結(jié)論與展望

城市公園功能定位分為景觀生態(tài)功能和公共服務(wù)功能兩大類，其作用大小與布局有著密切關(guān)系。本文梳理了改善人居環(huán)境功能、游憩功能、防災(zāi)功能、構(gòu)建城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能、文化傳承功能定位下，城市公園布局常用的評價方法。并探討了在研究區(qū)域廣、公園類型多、影響因子復(fù)雜的情況，如何選擇評價方法，以更好適用差異化條件，反映研究區(qū)域內(nèi)城市公園多種功能的作用大小。根據(jù)研究尺度和公園類型的不同，指出在評價市域尺度、區(qū)域尺度、街道尺度、社區(qū)尺度等不同尺度研究區(qū)域和不同面積、配套設(shè)施要求的各類別公園時，應(yīng)根據(jù)公園不同的規(guī)劃目標和服務(wù)水平，有所側(cè)重地對各功能定位進行分步評價。或是構(gòu)建評價模型，將對公園多種功能的發(fā)揮都有較大影響的因素納入同一方法中，進行綜合評價。也可綜合各方法特點，進行聯(lián)合運用。

另外，公園布局在對涵養(yǎng)水源、構(gòu)建城市“海綿”體系，錨固城市形態(tài)，吸引投資、提升經(jīng)濟等方面的功能還缺少可量化評價方法的研究；在模型構(gòu)建中，由于考慮參數(shù)多，復(fù)雜度大，未來研究應(yīng)致力于將地理信息技術(shù)與算法、計算機編程更好地結(jié)合，厘清多因素影響、約束下，公園布局與各功能發(fā)揮效能間的關(guān)系。