基于GIS的公園綠地可達性分析

摘要 以哈爾濱松北區為例，運用ArcGIS軟件的網絡分析法，基于步行、騎行、機動車3種出行方式，定量分析了松北區公園的可達性。將到達公園的時間成本分為4個等級：<5 min、5～<10 min、10～<15 min、15～<20 min。不同時間等級下可達性效果排序為機動車、騎行、步行。3種出行方式的最高可達性面積比分別為4.90%、18.00%、41.10%，最高可達性面積占比都在20 min以內。松北區公園步行方式可達性較差，在15 min內，有效服務范圍占研究區的2.50%;騎行可達性一般，在15 min內，有效服務范圍占研究區的13.20%;機動車可達性較好，15 min內，有效服務范圍占研究區的27.40%。該研究結果可為哈爾濱松北區公園合理布局提供理論依據。

關鍵詞 城市公園綠地;可達性;GIS

中圖分類號 TU 986? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）23-0149-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.041

The Accessibility Analysis of Park Green Space Based on GIS—Taking Songbei District of Harbin City as an Example

ZHANG Nan

（Harbin Normal University， Harbin， Heilongjiang? 150025）

Abstract Taking Songbei District of Harbin as an example， this paper used the network analysis method of ArcGIS software to quantitatively analyze the accessibility of the park in Songbei District， based on three travel modes of walking， cycling and motor vehicles.This paper divided the time cost of arriving at the park into four levels： <5 min， 5～<10 min， 10～<15 min and 15～<20 min.The order of accessibility effect under different time levels was motor vehicle， cycling mode and walking mode.The proportions of the maximum accessible area of the three travel modes were 4.9%， 18% and 41.1%， respectively， and the proportions of the maximum accessible area were all within 20 min. In Songbei District， the accessibility of walking mode was poor. Within 15 min， the effective service scope only accounts for 2.50% of the study area.Within 15 min， the effective service scope only accounts for 13.20% of the study area， and the motor vehicle accessibility was good. Within 15 minutes， the effective service scope only accounted for 27.40% of the study area. The results obtained by the spatial network analysis method were closer to the actual results than the buffer analysis method.It was more suitable for providing theoretical basis for the rationality of park green space distribution in Songbei District of Harbin.

Key words Park green space;Accessibility;GIS

作者簡介 張楠（1997—），女，黑龍江七臺河人，碩士研究生，研究方向：地理空間信息與數據挖掘。

收稿日期 2021-07-17

在新時代發展的潮流下，人們更加追求美好生活，城市公園是人們休閑放松的重要公共設施組成部分，具有重要的社會效益和生態效益。城市綠地公園具有美化環境、防災減難、清新凈化空氣等作用。因此，城市綠地公園分布的合理性和公園的可達性對人類的生產生活具有重要意義。一般而言，可達性可理解為人們休閑放松的便捷程度，也是反映社會資源分配公平性的重要指標，而居住地與公園之間的距離是影響公園可達性主要因素，所指的距離又可分為空間距離、時間距離和經濟距離[1-2]。很多學者利用GIS分析公園綠地可達性，研究結果為合理優化綠地空間結構提供了理論基礎。施拓等[3]利用GIS中的緩沖區分析與空間網絡分析評價沈陽城市綠地公園的可達性，結果得出空間網絡分析的可達性更真實。張華艷等[4]應用GIS的可達性分析工具，分析公園入口位置與小區位置情況之間相關的關系，并計算人們在步行和騎行的交通模式下所用的不同時間成本，提出基于騎行、步行可達性的公園入口位置的分布布局建議。謝煥景等[5]以聊城市城市公園綠地作為研究對象，運用地理信息系統（GIS）網格分析功能，對步行、騎行及機動車出行等不同交通方式下城市公園綠地的空間服務區域范圍進行分析和討論，得出在步行方式下，只有1/3的居民可以在15 min內到達公園，新老城區公園分布不均衡，可為聊城公園分布合理布局提供理論依據。張綠水等[6]運用ArcGIS中的網絡分析法對南昌市舊城中心區城市公園綠地進行分析，主要以步行、自行車和公交車3種不同的出行方式，提出完善城市道路交通網絡，增加城市公園綠地及加強城市規劃建設3條城市公園綠地布局優化策略。筆者以哈爾濱市松北區城市公園綠地為研究對象，運用緩沖區分析與空間網格分析方法研究了步行、騎行和機動車出行3種方式下的城市綠地可達性。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

黑龍江省哈爾濱市共有18個縣級行政區，包括9個市轄區2個縣級市7個縣，總面積53 100 km2，常住人口1 076.3萬人。位于125°42′～130°10′E，44°04′～46°40′N。哈爾濱東部與牡丹江市、七臺河市接壤，北部與伊春市、佳木斯市接壤，西部與綏化市、大慶市接壤，南部與吉林省長春市、吉林市、延邊朝鮮族自治州接壤，地理位置優越。哈爾濱市總面積5.31萬km2，其中市區面積1.02萬km2。哈爾濱氣候屬中溫帶大陸性季風氣候，冬長夏短。近年來，哈爾濱的發展逐步向北擴展，松北區的耕地面積減少，更多變成居民區，具有較高的城市化水平。該研究選取松北區作為主要研究區，松北區總人口數34.2萬，全區總面積736 km2，大型綠地公園相比較其他區縣，大型公園更多，但大型綠地公園分布不平衡。公園綠地可以豐富市民精神文化生活，改善環境，城市公園綠地有著不可替代的作用[7]。圖1為研究區域位置。

1.2 數據來源

松北區路網數據來源于OpenStreetMap，通過ArcGIS10.2對路網數據進行處理，松北區城市公園綠地數據和哈爾濱市行政區劃圖來源于哈爾濱市QuickBrid影像圖，然后利用ArcMAP進行提取，制成矢量數據。由于社區性和街邊綠地入口不好確定，最后選取了面積大于3 hm2的公園綠地，提取后松北區大型公園綠地共有6個，分別是東北虎林園、黑天鵝休閑綠色生態景觀公園、金河灣濕地植物園、綠山川生態園、太陽島風景區、太陽島西區外灘濕地公園。該研究分析了松北區5個大型城市公園綠地的可達性。松北區的城市公園分布與路網分布見圖2。

1.3 研究方法

1.3.1 緩沖區分析。

緩沖區分析法（Buffer Analysis）是將研究區抽象成面狀，以公園入口為中心坐標點，把道路作為點與點之間的鏈接[8]。以公園入口為中心建立不同距離的緩沖區，不同級別服務區的居民可到達公園休憩娛樂，但是緩沖區方法難以考慮到達公園的阻礙，因此緩沖區分析法得到的服務區面積大。該研究基于步行、騎行、機動車3種方式建立緩沖區，分別求取3種方式下<5 min、5～<10 min、10～<15 min、15～<20 min 4個時間成本下，公園可服務的面積。該方法計算過程基于矢量數據，克服費用加權距離法由柵格數據產生粒度效應[9]。

1.3.2 網絡分析。

空間網絡分析法以道路網絡為基礎，是基于道路的阻礙計算人類在一定時間到達公園的區域面積，對地理網絡、城市基礎設施網絡進行地理化和模型化，其理論基礎是圖論和運籌學，主要用于資源的最佳分配和最短路徑的尋找等[10]。地理網絡是由若干條線及若干個點所構成的一個網狀結構，網絡周圍的資源沿著這個線性網絡進行流動。網絡基本元素是線性實體道路以及這些線性實體相互連接的交會點路口，又被稱為鏈或網線和節點。一個完整的網格結構包括中心、鏈、節點和阻力不同因素。該研究將公園的可達性分為4個等級，時間成本分別為<5 min、5～<10 min、10～<15 min、15～<20 min，服務點為公園入口。空間網絡分析見圖3。

1.3.3 緩沖區法與空間網絡法對比。

以步行方式為例，將2種方法進行對比，緩沖區法比空間網絡分析法可達面積大1.05 km2，緩沖區方法考慮到道路障礙，因此面積要更大一些。空間網絡分析法考慮了阻抗問題，該方法的可達面積更符合實際，因此該研究選取空間網絡分析法求取的面積為試驗研究結果。以服務區中心點為松北區公園綠地入口，鏈條為松北區路網，節點為每個路網的路口，阻力是到達公園越過節點所需的時間。首先分別建立松北區公園數據庫和松北區路網數據庫，松北區公園數據庫中含有公園綠地面狀數據、公園入口點狀數據，屬性包括公園名稱、公園面積。路網數據屬性包括道路長度、道路名稱等。對路網數據增加速度字段，將路網數據庫構建網絡數據集，并對網絡數據集的轉彎構建、網絡連通性、阻抗等屬性進行設置[11]。其次進行服務區的建立，對服務區分析設置，以時間為阻抗，對修剪面、路線等屬性進行設置后進行求解，求取的面積即一定時間成本公園可達性的范圍。該研究以人類步行速度1 m/s來計算[12]，依據《（JTGB—2003）中華人民共和國公路工程技術標準》的規定，非機動車在任何等級道路上均為12 km/h。機動車在主干道60 km/h。2種方法對比分析示意見圖4。以步行方式為例，緩沖區法可到達區域面積為3.15 km2，網絡分析法可達區域面積為2.10 km2。

2 結果與分析

2.1 不同出行方式公園綠地可達性

對3種出行方式下總體可達性面積比進行統計，可達面積比公式：服務區面積比=服務面積/研究區總面積×100%[13]。結果表明，不同時間等級下可達性效果排序為機動車、騎行、步行。3種出行方式的最高可達性面積比分別為4.90%、18.00%、41.10%。步行方式下，在5 min內服務面積比僅占0.28%，在10 min內服務面積比占1.00%，15 min內服務面積比占2.50%。騎行方式下，5 min內服務面積比占3.60%，10 min內服務面積比占10.00%，15 min內服務面積比占13.20%。機動車方式下，5 min內服務面積比占13.30%，10 min內服務面積比占19.50%，15 min內服務面積比占27.40%。只有在機動車出行方式下，可達面積比可以占到30%以上，步行方式下服務面積比較低（圖5、表1）。

2.2 公園可達性及其可能影響因素

研究結果值得注意的是，在10～15 min這個時間等級內，步行、騎行方式下的可達面積比都增加較少，這可能與路網的完善程度有關[13]。路網密度是區域面積下所有道路的總長度與區域總面積之比，單位為km/km2，公式為：路網密度=道路總長度/區域總面積。該研究提取松北區主干道路、次干路，通過計算得出的路網密度為1.44。路網密度的大小不能一概而論，但可以成為公園綠地可達性的影響因素之一。

3 優化建議

目前哈爾濱市松北區公園綠地分布明顯不均衡，松北區面積736 km2，該研究計算基于步行、騎行、機動車3種交通方式且面積大于4 hm2的城市公園綠地的可達性，哈爾濱市松北區公園綠地主要集中在東南，步行方式下公園可達性較差，不利于該區的可持續發展，可達性低的公園綠地導致服務效率過低，造成資源浪費[14]。為了使城市公園綠地數量與分布平衡得到改善，改善居民對公園綠地休息方面的需求并且提高公園服務效率[15]，結合2種方法得出的結果，提出如下建議：①松北區北部人口稀少，且基本沒有公園綠地，結合城市用地規劃，處理好其他用地與城市用地的關系，進行合理開發利用。選擇自然條件相對優越且開發消耗較小的區域建設公園綠地，為居民提供休憩場所。②交通網絡也是影響松北區城市公園綠地可達性一大問題，城市道路與交通網絡相對于其他區尚不成熟，但周邊區域的土地資源充足，因此可以加強路網建設、地鐵、公交站點的完善措施來提高居民的可達性。③考慮到該區城市公園綠地系統總體結構和分布不夠的情況，應打破公園綠地形式單一的情況[14]，在一定程度上緩解公園綠地分布不平衡的服務壓力。

4 討論

該研究對哈爾濱市松北區公園綠地可達性進行深入研究，利用ArcGIS空間網絡分析法與緩沖區分析法計算松北區公園綠地服務面積。緩沖分析區法對公園入口建立緩沖區，緩沖區半徑為公園在不同時間內步行可到達區域距離，但是緩沖區分析法的精度低，原因是未考慮到道路、河流、草地等障礙點，因此服務范圍面積較實際大。空間網絡分析法建立道路數據庫與公園數據庫，其次建立網格數據集，生成公園服務區，服務位置為公園入口。通過比較2種方法得出，網絡分析法更能反映真實的可到達區域。該研究選取步行、騎行、機動車3種出行方式來研究公園可達性，選取研究對象為面積較大的綜合公園，排除了較小的綠地廣場[16]，因此評估的公園服務功能只可作為參考。松北區的發展中心主要在東南部，因此松北區公園分布不均衡，造成服務資源浪費，松北區的西北部分人口稀少，邊緣化，并且西北部分土地充足，應盡可能做到路網大面積覆蓋，修建樓房與城市公園。根據《城市綠地分類標準》（GJJ/T 85—2002），公園的等級決定公園綠地的服務半徑，參考標準是公園的規模和設施[17]。因此在不考慮居民對于公園的喜好程度，只考慮公園綠地服務范圍的情況下，公園的可達性可以為公園綠地分布提供理論依據。

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