宋利利,李梅,毛达，周凯

(河南科技学院,河南新乡,453003)

基于修正潜能模型的城市公园绿地可达性分析
——以河南省新乡市为例

宋利利,李梅,毛达，周凯

(河南科技学院,河南新乡,453003)

以ARCGIS 10.0为技术平台,基于GIS的网络分析功能,采用修正潜能模型,用平均加权出行时间作为可达性的评价指标,对河南省新乡市城市公园绿地的可达性进行评价与分析.结果表明:新乡市城市公园可达性整体水平良好,可达性呈现圈层结构分布,其中车行10 min内到达公园的区域超过80%;公园部分区域可达性相对较差.研究结果可为新乡市城市公园的空间布局优化提供参考.

公园绿地;可达性;GIS;修正潜能模型;新乡市

城市化进程的加快使得城市绿色开放空间越来越稀缺,而城市公园又是城市中最具代表性的公共开放空间,对市民日常游憩和城市人居环境改善都具有重要作用.城市公园的质量和规模通常也是市民选择住所时考虑的主要因素之一.城市公园绿地作为城市绿地系统的重要组成部分,其空间分布是否合理成为当今城市规划和城市发展关注的问题之一.早在1959年,Hansen首次提出了可达性的概念,将可达性定义为交通网络中各节点相互作用机会的大小[1].对可达性较为普遍的理解认为可达性是指空间中任意一点到达目的地的难易程度,反映了人们到达目的地过程所克服空间阻力的大小.常用距离、时间和费用等指标来衡量[2].随着地理信息技术的普及、数学方法的引入与应用,可达性研究进入了运用3S技术和数学模型进行定量化模拟优化的阶段.在绿地可达性研究中,常用的方法有缓冲区分析法[3-4]、费用(成本)加权距离法[5-7]、网络分析法[8-10]、引力模型法[11-12]、修正潜能模型法[13]等.这些方法各具特点:缓冲区分析法通常采用直线距离作为可达性的指标,操作简单,但没有考虑到实际距离;费用加权距离法通过对城市分类景观赋以不同的相对穿越阻力来计算到达公园的累积阻力,但对景观相对阻力值的确定具有一定的主观性,并且计算过程中没有考虑到公园规模造成的吸引力的差异;引力模型法认为可达性与公园的服务能力成正比,与空间阻力(距离、时间)成反比,能较好地反映出城市公园吸引力对可达性的影响[2];网络分析法以道路网络为基础,以市民的实际出行方式和行进路线反映市民进入公园这一过程,克服了缓冲区分析法中直线距离和费用加权距离法中景观相对阻力的主观赋值带来的误差;修正潜能模型法是在潜能模型的基础上进行修正,以出行概率与出行时间的乘积作为平均加权出行时间来表达可达性,更能反映实际交通出行中考虑出行目的地的情况.本文将网络分析法和修正潜能模型法相结合,以真实的道路网络为基础,以平均加权出行时间作为评价城市公园可达性的指标,对新乡市城市公园的可达性进行分析与评价，以期为城市绿地系统的空间结构布局及规划提供理论依据.

1 研究对象和研究方法

1.1 研究对象

本文研究对象为河南省新乡市的城市公园.新乡市地处河南省北部,南临黄河,与省会郑州、古都开封隔河相望,为豫北地区的政治、经济、文化和交通中心.目前主城区主要包括老城区、东部新区和小店新城.本文研究区域为新乡市主城区,即外环路以内的区域.研究区域内有平原公园、人民公园、和谐公园、牧野公园、向阳公园、夏荷公园、卫河公园,共7处市级公园.

表1 新乡市城市公园概况Tab.1 ProfileofXinxiangcitypark

1.2 数据来源与处理

基于ARCGIS10.0技术平台,对新乡城区图进行矢量化,在Google earth pro提供的影像图中获取控制点坐标,对矢量化后的新乡市道路分布图进行空间校正后,得到新乡市道路矢量数据库,地理坐标系统一到UTM-WGS84,道路属性主要包括道路长度、道路名称、道路级别.通过Google earth pro影像图结合实地查勘获取各公园入口的地理坐标、面积,建立城市公园入口数据库(见图1).到达公园入口即视为进入公园内部.

图1 新乡市外环内道路及公园入口分布Fig.1 Distribution ofroadsand citypark

根据CJJ37—2012《城市道路工程设计规范》的规定,将城市道路分为快速路、主干路、次干路和支路4个等级.参考各级道路的设计速度,结合城市实际情况,确定各级道路的平均车行速度(见表2).

表2 各级道路平均车行速度Tab.2 The average velocityofvehicles

1.3 研究方法

1.3.1 构建交通网络模型基于ARCGIS 10.0的网络分析模块,构建交通网络模型,分别提取“源”(起始点)、“目标”(目的地点)和道路网络数据层,其中“源”为研究区域内所有路口,“目标”为城市公园的入口数据集,道路长度为实际长度,以车行时间作为网络通行成本.新乡市道路分布及城市公园的出行点、吸引点见图2.

图2 出行点、吸引点和道路分布Fig.2 Distribution oftravel point,attractive point and roads

1.3.2 可达性评价模型的选择本文采用1995年Geertman等提出的基于平均出行时间的可达性评价方法[14],该方法用出行点到所有吸引点的平均加权时间作为可达性的评价指标,其中加权时间等于出行时间与出行概率的乘积.基本公式为

公式(1)中:ti表示从出行点i到所有吸引点的平均加权出行时间;pij表示出行点i到吸引点j的出行概率; tij表示出行点i至吸引点j的出行时间.出行概率pij可以根据势能模型来计算.势能模型中,实际从出行点i出发到吸引点j的出行量与吸引点j对中心点i的吸引力成正比,与距离衰减成反比.出行概率表示为

公式(2)中:mj表示吸引点j的规模值,可用公园的面积来代表;a代表衰减系数,可以采用1.0～3.0的先验值,本文衰减系数选择2.0;dij表示中心点i出发到吸引点j的距离或时间成本,本文选择时间成本作为dij的衡量指标.

考虑到出行点的不确定性,本文中以研究区域内的所有路口作为出行点,所有城市公园入口作为吸引点,用势能模型计算各路口到城市公园的出行概率,进而得到各路口到城市公园的平均加权出行时间,以此来对城市公园的交通可达性进行评价和分析.

2 结果与分析

2.1 新乡市城市公园总体特征

从目前城市公园所在位置来看,新乡市城市公园大致可以分为3种类型:①以水为主题的公园,如牧野公园(包括牧野湖),卫河公园和夏荷公园;②以植物为主题的公园,如人民公园;③以休憩娱乐为主的公园,如和谐公园、向阳公园、平原公园.城市公园主要集中在宏力大道以南、金穗大道以北范围内,大都在老城区,城市西部和南部分布较少,这与城市历史发展有直接关系.南部和东部在过去一直未进行大规模的开发建设,城市基础设施缺乏,特别是城市公园建设滞后.城市西部由于南北向铁路的阻隔,不具备城市发展的有利条件,过去一直处于新乡城市发展的边缘地带.目前,新乡市规模最大的城市公园是人民公园,面积48.6 hm2,是集水上娱乐、休憩、文化、健身、动物观赏于一体的综合性公园,位于整个市区中心.城市东区是目前实施“东移西联,南扩北优”战略布局中重点发展的地区,目标是发展新乡市的宜居环境生态新住区,但城市东区目前仅有和谐公园1处城市公园,公园数量相对不足.

2.2 新乡市城市公园空间可达性分析

图3 新乡城市公园绿地可达性Fig.3 Accessibilityofcitypark in Xinxiang

由图3可知:新乡市城市公园可达性由中心向外递减扩散,中心区域可达性较好,大都处于3 min覆盖区;周边地区可达性相对较差,特别是西部地区可达性最差,大部分处于15 min覆盖区.靠近公园的区域可达性较高,而且沿着平原路向外围发散.其主要原因有两点:①平原路是新乡市的主干路,周边道路网四通八达,路网密度较大;②依托卫河水系,有3处公园均在平原路附近,城市公园基本呈现聚集分布.

图4 可达性对比图Fig.4 Contrast ofaccessibility

由图4可知：车行0～3min可到达公园绿地的区域占整个区域面积的13.50%；车行3～5min到达城市公园的区域占整个区域面积的17.50%；车行5～10min到达城市公园的区域占整个区域面积的50.87%,车行10～15min到达城市公园的区域占整个区域面积的18.14%.10min覆盖区,占整个区域面积的81.86%,新乡市城市公园可达性整体水平良好.

从分析结果来看,新乡市城市公园空间布局不够合理,呈现聚集分布,特别是市区西部城市公园严重缺乏,市区城市公园数量不足.在未来规划中相应地考虑增加一些公园绿地,缩小城市公园可达性水平的区域间差异.

3 结论与讨论

本文基于GIS技术平台,运用平均加权车行时间对研究区域的城市公园绿地的可达性进行分析,研究结果表明:①新乡市城市公园绿地可达性呈现由中心向外递减扩散的圈层结构形态,可达性水平空间分布不均,市区西部最差,这与城市公园严重缺乏有直接的关系;②新乡市城市公园可达性整体水平良好,其中车行10 min内到达公园的区域为81.86%;③城市公园数量整体不足,尤其是重点发展的南部和东部地区,宜居环境的建设需要配套更多的城市公园.本文为城市绿地系统空间结构及规划提供了一种技术途径,通过合理的城市公园规划和布局,提高城市公园的可达性水平,将是未来新乡市城市建设和绿地规划要解决的关键问题.

本文是在修正潜能模型的基础上对城市绿地可达性的方法进行了探讨分析,没有考虑到红绿灯、交通拥堵等问题,模型中衰减系数的选定还需要进一步深入研究.本文的可达性计算是基于模型研究的基础上的理论分析,缺少对每个公园的实际测算和对计算结果的实践检验,在城市绿地系统规划中可以作为参考.

[1]Hansen WG.Howaccessibilityshapes land use[J].Journal ofthe American Institute ofPlanners,1959(15):3-6.

[2]刘常富,李小马,韩东.城市公园可达性研究:方法与关键问题[J].生态学报,2010,30(19):5381-5390.

[3]李小马,刘长富.基于网络分析的沈阳城市公园可达性和服务[J].生态学报,2009,29(3):1554-1562.

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[5]鲁敏,刘国恒,刘振芳.基于GIS技术的济南市公园绿地空间可达性研究[J].山东建筑大学学报,2011,26(6):519-523.

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[13]胡明星.基于GIS的可达性和空间自相关分析在江阴绿地系统规划中的应用[J].中国园林,2010(9):20-25.

[14]Geertman SCM,Van Eck J R R.GISand models ofaccessibilitypotential:an application in planning[J].International Journal of GeographicalInformation Systems,1995,9(1):67-80.

（责任编辑：邓天福）

Accessibility analysis of urban park based on modified potential model:a case study of Xinxiang City in Henan Province

SONG Lili,LI Mei,MAO Da，ZHOU Kai
(Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China)

Based on the network analysis function of GIS 10.0 and modified potential model,the average weighted driving time was used to evaluate and analysis the accessibility of city park in Xinxiang of Henan province.The results indicated that the city park accessibility level as a whole is good.The area of driving to parks within 10 min is more than 80%,and the accessibility of study area presented the structural distribution.But the accessibility of partial area is relatively poor.The results could provide reference for optimizing the spatial distribution of city park in Xinxiang.

urban park;accessibility;GIS;modified potential model;Xinxiang city

TU986

A

1008-7516（2015）06-0023-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2015.06.005

2015-09-28

河南省政府决策招标课题(2014002)

宋利利(1982―),女,河南新乡人,硕士,讲师.主要从事城市规划与设计、区域生态方面的研究.