李 文 张 博

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

城市公园绿地在城市用地中占有极为重要的作用，由于城市用地紧张，改进公园绿地布局、增加现有公园绿地的服务范围，成为缓解城区内公园绿地面积和人们需求之间矛盾的重要手段。以往对于现有公园绿地的布局研究主要集中在以下几个方面:通过计算人均占有公园绿地面积和人均需求公园绿地面积等绿地指标，对公园绿地布局进行宏观的评价［1］;通过景观格局中的景观指数对公园绿地布局进行研究［2］;更多的研究者则集中于对公园绿地的可达性、服务半径以及服务效率上对公园绿地的布局进行研究［3-4］。传统的公园绿地的布局研究，是基于服务半径范围内的游人数量占总人口的比率，或是公园服务半径所覆盖的范围的大小来判定。但是游人对公园的游览不会按照既定的服务半径来进行游览，服务半径范围外的游人也有可能到公园进行游览，游人的可达性距离会发生改变。这样通过传统的可达性研究获得的公园绿地的服务人数就会有些偏差。城市居民对于公园的游览呈现空间衰减的情况，即距离越远，游览者游览公园的概率也相对降低［5］。笔者以哈尔滨市为例，将距离衰减模型与Voronoi多边形相结合，估算城市公园绿地中的游憩人数，从而对现有公园绿地的布局进行合理的评价，为城市公园绿地的合理优化以及公园养护资金的分配提供依据，为哈尔滨城市公园绿地布局的合理发展、功能优化及可持续发展提供参考。

1 研究地区概况

研究地区位于哈尔滨市区。由于城区、郊区、工业区在公园绿地需求上的较大差异，城区居民对公园绿地的需求较高，因此本文的研究范围选定为城区。同时，考虑到与前期研究成果实证资料收集范围的一致性［6］，将本研究范围界定为哈尔滨市三环以内的城区，包括道里区、道外区、南岗区和香坊区以及松北区的部分地段，这些区域人口密度较大，城市化完全，属于已经开发的、集中成片的、市政设施和公共设施基本完善的区域，具有典型的城区特征。4个行政区建成区总面积为292.36 km2，含79个街道办事处，户籍总人口为319.68万。

根据前期研究成果以及技术上的可操作性，本研究依据行业标准《城市绿地分类标准》(CJJ/T 85—2002)将研究对象限定为绿地分类G1中面积大于2 hm2的公园绿地，此类公园绿地为城市居民提供游憩服务的差别较小，居民在日常休闲活动时多选择距离最近的公园绿地进行游览［4］。

2 研究方法

2.1 距离衰减法与Voronoi图法简介

距离衰减源于牛顿的万有引力，认为两个物体间存在相互作用，且这种相互作用随着距离的增加呈现逐渐减少的趋势。将这种理论引入到游人的游憩现象中，表现为游人对于游憩目的地的空间分布呈现距离衰减的现象，这种现象已经在旅游规划、风景区规划以及管理方面得到了广泛的应用［7］。但是由于应用地点、应用范围的不同，不同人选择的衰减函数也不尽相同，通常的函数表达式有指数函数、幂函数以及相对复杂的高斯函数等。根据Ode＆Fry［5］的调查研究，对于瑞典地区，林地的到访人数随着游人距离目的地距离的增加而减低。

本文选用的函数为Ode＆Fry［5］的研究成果，用以估计公园绿地的到访率:

式中:x为距离(m);y为游人到访的百分率(%)，到访率指某一地区居民访问公园绿地的概率，如某一区域人口数为1万人，根据距离计算到访率为80%，则该公园绿地的服务人数为8 000人。

“Voronoi图是计算几何中的一种几何结构，也是一种空间分割的方法，最早由俄国数学家Voronoi1908年提出。一个Voronoi图中多边形内的任意一点到其发生元的距离均小于到其他发生元的距离［8］。在公园绿地吸引力相同的情况下，居民总是选择距离最近的公园绿地。因此Voronoi图中的多边形可以作为公园绿地的服务范围，通过此范围确定公园的游览人数。在Voronoi图的应用上，王挺等［9］以武汉市中心城区为例计算了公园的服务人数，通过公园自身的面积计算公园可以承载的人数，进而对武汉市中心城区的公园布局进行了评价。

2.2 数据收集

2.2.1 公园数据

公园的基础数据主要来自《哈尔滨城市总体规划2009—2020》中的主城区现状图(数据来源:哈尔滨市城乡规划设计研究院)。从现状CAD图中提取公园的相关图形数据，将数据导入ArcGIS，建立公园的矢量数据库，采用逐个要素输入法为各个公园输入代码，运用ArcGIS的空间统计工具计算公园的相应数据，包括周长、面积等要素，以此建立城市公园的数据库。研究中以公园的入口作为到达公园的标志。公园入口结合实地调研、公园平面图、Google Earth航拍图3种方式确定。

2.2.2 人口数据

人口数据的获得主要依据哈尔滨统计局2010年的统计年鉴中第三章第二部分对哈尔滨市2009年各个区、县(市)年末户数、人数的统计［10］数据。统计年鉴中提供的数据总体控制各个行政区的人数，行政区内部的人数以街道办事处为统计单元，根据实际调研对行政区域内79个街道办事处的人口数进行了详细统计。研究中，将研究范围中的居住用地从众多的用地种类中提取出来，然后将研究区域中5个行政区内的79个街道办事处的人口数量作为人口密度统计的基本单元，将这些人口数量对应在相应的街道办事处区域的居住用地上。最后制作成人口密度数据的栅格图像(栅格化颗粒为20 m)，如图1。

2.3 公园绿地服务人数的计算

运用ArcGIS中ArcMap10.0的空间分析功能，参照公园的入口生成欧式距离，其栅格化颗粒为20 m;根据栅格化的距离数据，分别对研究范围内每一个公园绿地游人的到访率进行计算(运用公式1);以公园出入口的点数据为输入要素生成Voronoi图，并将同一个公园绿地入口点的多边形进行合并，形成针对该公园的Voronoi图，如图2;将计算得到的游人到访率与人口密度的栅格相乘，再乘以每个栅格代表的面积400 m2，得到该公园绿地的游憩者分布图;运用分析工具中的叠加分析，将Voronoi图与公园绿地的游憩者空间分布图进行裁剪，统计每个多边形内的人数，将人数与公园面积相除，求得单位公园绿地面积(hm2)的服务人数，最后将所有的计算结果用相应的图形显示。

3 结果与分析

3.1 总体分析

研究范围内的公园绿地的总面积为661.57 hm2，占所有行政区域的2.77%。各个行政区的公园绿地分布不均匀，道里区的公园绿地数量最大，面积达221.42 hm2，占所有研究的公园绿地面积的33.47%。研究范围中以江北的金河湾湿地公园面积最大，为118 hm2;长青公园面积最小，为2 hm2。各个行政区的总体公园绿地指标见表1。

表1 研究范围各行政区公园绿地指标

图1 研究区域人口密度分布

图2 研究区域内公园的Voronoi图

研究范围内的公园绿地主要沿松花江南岸及马家沟两岸分布，依附于自然水体，对自然环境的要求较大，分布不均;从数量上看，市中心的公园绿地数量明显好于外围地区，但外围的公园面积要大于中心城区公园绿地面积。出现这种情况，一方面与哈尔滨的城市总体向外扩张的建设模式有关，新规划的地块主要集中在原有老城区的边缘，如群力新区，此类地区公园相对集中，会带动周边地产的发展;另一方面，边缘地带土地使用成本较低，为建立大规模的公园绿地提供了可能，而市中心的用地成本高，建设新公园、大公园的可能性相对较小。

3.2 基于距离衰减模型和Voronoi图的分析

Voronoi图中的多边形可以看作是公园的服务区域，多边形内的人数为公园的服务人数。将Voronoi多边形栅格图像与人口密度栅格图像叠加得到每个多边形内部的人数，统计每个多边形内的人数，并将统计数据制作成图形，如图3。尚志公园、儿童公园、清滨公园、开发区景观广场、爱建广场、宏伟公园、建国公园、太平公园、乐松广场、学府公园服务的人口数最多，均已超过15万，尚志公园的服务人数达到32.5万。其中太平公园、宏伟公园、学府公园由于服务面积大而导致服务的人口较多，而开发区景观广场、爱建广场、建国公园、乐松广场由于处于人口密集区而出现服务人口众多的情况。而群力和松北的新建公园，如雨阳公园等，虽然服务面积相对较大，但是由于人口的密度比较小，因此区域内服务人口的数量也相对较少。

图3 单独使用Voronoi图估算的公园服务人数

运用GIS的栅格计算功能，根据公式(1)计算出基于距离衰减的公园服务人数，如图4。各公园的服务人数呈现由市中心到市郊逐渐降低的趋势，特别是沿松花江南岸的斯大林公园、九站公园、江畔公园的服务人数最多，全市范围内的服务人数均已超过48万人，雨阳公园、学府公园服务人数最少，服务人数在20万人以下。而处于周边的公园如尚志公园、宏伟公园、太平公园等，虽然处于中心城区外围，但公园周边人口密集，数量较多，距离的衰减对于近距离的人口影响较小。

图4 单独使用距离衰减模型估算的公园服务人数

Voronoi图的方法界定了公园的服务范围，但是服务范围内的所有居民都平等享受公园的游憩功能，没有考虑到随着距离的增加居民到访的概率也会随之下降;运用距离衰减模型时，虽然能够考虑到随着距离的增加居民到访率下降的因素，但服务范围是整个市区，也不能反映真实情况。将这两种方法结合，不仅可以突出这两种方法的优势，而且也能弥补两者各自的不足，更好地估计公园绿地的服务人数。将Voronoi图和距离衰减模型叠加可以得到每个公园绿地的服务人数，如图5。图5显示，儿童公园、尚志公园、清滨公园、开发区景观广场、建国公园的游人数量较多，服务人数均以达到10万人以上，其中儿童公园的服务人数最多，达到188 193人。这些公园绿地位于人口稠密区，服务范围较大，服务人数较多。结合公园绿地的面积，计算单位公园绿地面积(hm2)上的游人数量，如图6。图6显示，开发区广场、乐松广场、长青公园、建国公园、清滨公园绿地每公顷的游人数量最高，每公顷服务的人数达到40 000人以上，开发区景观广场服务人数最高，达到53 137人/hm2。受公园面积的影响，单位面积公园绿地上游人数量与公园绿地服务人数的差异显著，如儿童公园、江畔公园、滨河雕塑园的面积较大(面积分别为 15.6、8.8、10.7 hm2)，虽然服务人数较多(服务人数均已超过50万人)，但单位公园绿地面积上的游人数量较低(分别为12064、3 498、9 376人/hm2)。反之，开发区景观广场服务的人数较少(10.7万人)，但其自身的面积较小(2.01 hm2)，单位面积上服务的人数偏高(5.31万人/hm2)。

图5 Voronoi图与距离衰减模型结合估算的公园服务人数

图6 Voronoi图与距离衰减模型结合估算的每公顷服务人数

4 结论与建议

在ArcMap软件的支持下，运用距离衰减模型与Voronoi图结合的方法，可以有效估算公园绿地的服务人数和单位面积上的服务人数，进而评估公园绿地布局的合理性。通过分析，哈尔滨的城市公园绿地分布北部明显好于南部，大部分公园绿地沿松花江、马家沟呈“J”字形，且面积相对较大。沿江地区人口密度比较大，均以达到1 000人/hm2以上(兆麟街道最高，1 706人/hm2)，但由于公园数量较多，每个公园绿地对应的服务人数相对较低。群力新区的湿地公园、体育公园、丁香公园等公园绿地面积均在24 hm2以上，但人口密度相对较小(263人/hm2)，这些公园绿地每公顷服务人数均在300人以下，表现良好。这些公园绿地虽然分布过于集中，但随着群力地区的发展，地区的人口密度会逐渐增大，这些公园会逐渐满足周边居民的需求。开发区景观广场、乐松广场、长青公园、建国公园、清滨公园、太平公园、尚志公园这几个公园由于服务面积过大(尚志公园服务面积3.28 km2)、服务人数较多(开发区景观广场服务人数18.7万人)或是公园绿地面积偏小(上述公园大部分面积均在2 hm2左右)，导致每公顷面积上服务人数最多(开发区景观广场、乐松广场、长青公园、建国公园、清滨公园每公顷的服务人数均已超过4万)，无法满足周围游人的需要。为了满足周边居民的需要及公园的可持续发展，应缓解这些公园的服务压力。

根据研究结果和哈尔滨的实际情况，建议:①在有条件的局部地段建立面积为2 hm2左右的新的中型公园绿地，并与周边小而散的公园绿地结合，以缓解现有公园绿地的压力，满足市民日常生活中简单的休闲、游憩的需要。如:在黄河路与南直路的交叉口附近建立公园绿地，用以分流开发区广场、尚志公园、宏伟公园的人流。②由于市区内用地紧张，新建公园绿地的可能性较低，对于现有服务人数较多的公园(如:开发区景观广场、乐松广场、长青公园、建国公园、清滨公园、太平公园、尚志公园)，应加强公园基础服务设施的建设，加大对公园养护资金的投入，以满足居民的游憩休闲的需要，同时加强对公园植被、设施的维护力度，规范居民游憩行为，实现公园的可持续发展。③在郊区建立新的公园，以解决郊区居民游憩休闲需要，减少郊区居民对中心城区公园绿地的冲击，同时也可以满足由于城市的扩张、郊区的人口密度逐渐增加而对于公园的需求。

运用距离衰减模型和Voronoi图的方法对哈尔滨公园绿地服务人数、合理性布局进行了初步的讨论，但在公园的吸引力、公园的服务范围的研究上还存在不足，希望能在今后的研究中对这些方面进行完善和加强。

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