时 珍，邢露华，郑琳琳，穆 博，田国行*

(1.河南农业大学风景园林与艺术学院，河南 郑州 450002；2.河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002)

中国的城市化发展具有高密度、高强度、高速度、超高度和大尺度的显著特性，居民在享受着城市化带来的便利之余，对人居环境质量的追求更加迫切。近年来各地开展了“园林城市”等相关建设，以期通过绿地建设营造出宜居宜游的生活空间，缓解城市化进程中城市绿地不断缩减与居民对绿地需求不断增长之间的矛盾[1]。城市绿地为人民服务的性质决定了绿地与居民之间存在着密切的供需关联，然而在城市集约发展的背景下，供需双方的土地博弈日渐显著，二者形成了对立统一的辩证关系。协同学中提倡竞争与合作的有机结合，鼓励在竞争和交往中发展协同关系，形成系统有序发展的动力学模式[2]。利用协同学中的协同度指标可定量表征绿地供给与居民需求之间由无序走向有序的协同水平。协同度(synergy degree)又称协调度、耦合协调度，描述的是系统或序参量之间彼此协调、同步发展的大小程度[3]。协同度量化模型目前广泛应用于城市发展、社会经济、生态环境等多领域要素间交互耦合关系的定量测度[4-7]，在绿地系统规划领域内则多见于绿地功能、绩效等的协同度量[3-6]，关于绿地供需间的协同度研究较少。

传统的绿地评价指标以增量为主要目标，忽略了对绿地自身品质和空间布局公平性的考量，绿地供给与居民需求之间的平衡状态难以衡量。近年来国内外学者先后提出了可达性[8-9]、公平性[10-11]、服务效率[12-13]等定量指标来反映绿地的空间布局水平，但定性指标的缺乏使得评价结果仍存在一定片面性，质的提升往往滞后于量的增加[14]。鉴于此，有学者提出了城市绿地系统评价指标体系定性与定量化结合的建议[15-16]，观赏价值、文化价值等定性指标[17-18]的提出使得绿地系统评价体系兼顾质与量的综合考量。

绿地主要具备生态保育、风景游憩和安全防护等功能[19]，本研究立足于以游憩功能为主的公园绿地，从游憩供需平衡角度出发，以公园绿地供给力与居民人口需求力为研究对象，利用定性与定量相结合的综合评价指标体系，分析郑州市主城区公园绿地游憩供需协同度的空间格局并提出针对性的优化措施，以期为今后的公园绿地布局评价与调适提供科学的参考。

1 供需协同度评价体系与量化模型的构建

1.1 评价指标体系的构建

基于协同理论，构建城市公园绿地游憩供给子系统和居民人口游憩需求子系统。结合供需子系统多层次、多方面的影响因素，形成综合性评价指标体系(表1)。

表1 游憩供需系统评价指标体系Table 1 Evaluation index system of recreational supply and demand system

表1(续)

公园绿地游憩供给子系统由供给质量和供给效率两个序参量组成，供给质量中包含6个正向指标，其中公园个数、面积和形状为定量指标，反映公园在空间布局中的数量水平，公园类型、设施和吸引度为定性指标，反映公园自身质量水平。供给效率以网络分析法为基础，通过服务覆盖率正向指标和重叠率负向指标定量衡量公园的布局均衡性与时效性。居民人口游憩需求子系统包含3个正向指标，其中人口密度反映了居民基本需求量，人口结构和城镇化率则代表了居民需求在年龄、地域上的差异情况。

1.2 协同度量化模型的构建

1.2.1 数据的标准化处理

采用极差标准化法处理原始数据，消除指标间不同量纲的影响。

正向指标：Xi=(xi-xmin)/(xmax-xmin)；

(1)

负向指标：Xi=(xmax-xi)/(xmax-xmin)。

(2)

式中：Xi为标准化数值，且Xi∈[0，1]，xi为子系统中指标i的数值，xmax、xmin分别为指标i的最大值和最小值。

1.2.2 指标权重的确定

利用YAAHP和SPSS软件，结合层次分析法和熵值法确定指标权重(表1)，具体公式为：

(3)

式中：λi为评价指标的综合权重，θi为层次分析法确定的主观权重，ωi为熵值法确定的客观权重，n为指标个数。

1.2.3 量化模型的构建

根据各项指标的标准化数值及综合权重，构建供需协同度量化模型。

(4)

式中：f(x)为子系统的综合评价指数，表示子系统对于整体供需系统的贡献程度，λi为评价指标的综合权重，Xi为评价指标的标准化数值，n为指标个数。

(5)

式中：C为供需系统耦合度，且C[0，1]，f1(x)、f2(x)分别为公园供给子系统和居民需求子系统的综合评价指数。

协同度模型：T=αf1(x)+βf2(x)；

(6)

(7)

式中：T为系统综合调和指数，反映供需系统的整体协同效应或贡献，且T[0，1]；α、β为待定权数，由于公园供给侧与居民需求侧同等重要，且α+β=1，因此α、β均取值为0.5；D为供需系统协同度，且D[0，1]。

1.2.4 协同等级与类型的划分

借用模糊数学思想，将计算出的协同度数值划分为7个协同等级，并根据综合评价指数划分协同类型(表2)。

表2 供需协同等级和类型划分Table 2 Classification of the level and type of supply and demand synergy

2 公园绿地供需评价实例

2.1 研究范围及数据来源

2.1.1 研究区概况

郑州市地处华北平原南部、黄河下游，是河南省的政治、经济、教育、科研和文化中心，也是我国重要的综合交通枢纽和中部地区重要的中心城市[25]。研究区域为郑州市主城区(113°27′～113°52′E，34°36′～34°58′N),包含8个行政区。1954年郑州市通过总体规划确立了老城区的基本框架，基本由二七区、管城区、金水区和中原区所涵盖，随着城市规模不断地向外围扩展，郑东新区、高新区等新城区纷纷成立，至今形成了新城包围老城的空间格局，新老城区间城市化差异显著。截至2017年，郑州市主城区总人口达481.03万人，总占地面积约1 036.02 km2。

郑州市主城区共计253处公园绿地，总面积约53.98 km2，总体呈外密内疏、郑东最优的空间布局，分布不够均衡。新城区公园数量与面积较老城区有明显增长，侧面反映了居民对于绿地的需求随着城市化建设而不断提升。位于新城区的郑东新区具备最优越的公园资源，区内以北龙湖、龙子湖和如意湖为中心组团式向外发展公园绿地，各公园间以线型游园相连，构成了相对完善的公园绿地网络。其余各区的公园绿地皆存在供给压力大或服务盲区等空间分布不均衡现象。

2.1.2 数据来源

1)城市公园绿地数据：以2017年7月精度为0.8 m的高分二号卫星遥感影像(来源于课题组内部资料)和从郑州市园林局获取的《郑州市城市绿地系统规划(2013—2030)》文本和图则为依据，利用ArcGIS软件提取免费开放的公园绿地面状数据和出入口点状数据，结合百度地图和现场调研进行筛选修正。

2)人口数据：依据《郑州市统计年鉴2018》和《2017年郑州市国民经济和社会发展统计公报》(来源于郑州市统计局网站，网址为http://tjj.zhengzhou.gov.cn/)，计算2017年底各行政区人口指标数据。

3)居住区及路网数据：以遥感影像及从郑州市自然资源和规划局获取的《郑州都市区总体规划(2012—2030)》文本和图则为参考，利用ArcGIS软件提取2017年研究区域内的城市路网及居住区空间数据，结合百度地图和现场调研进行筛选修正。

2.2 供需协同度空间格局评价

2.2.1 供需指数空间格局

将郑州市主城区各项指标数据与权重带入式(4)中计算得知：郑州市主城区公园综合供给指数均值为0.401 3，居民综合需求指数均值为0.461 3，公园供给小于居民需求。公园综合供给指数的空间分异主要体现在东部的郑东新区和经开区，其余各区的综合供给指数均处于0.200 0～0.500 0的指数层级中，数据相对集中(图1A)。居民综合需求指数呈圈层扩散格局，数据由中部涵盖老城区的四区向外围新城区中的四区逐渐减小，显现出与区位关系的密切关联。各区需求指数相对分散，呈阶梯状分布(图1B)。通过供需指数的叠加对比(图1C)发现：金水区和郑东新区供需差距最大，供给不足或过剩现象最为明显；经开区供需差距最小，但供需指数均较低。

图1 郑州市主城区公园绿地综合供需指数空间格局Fig.1 The spatial pattern of comprehensive supply and demand index of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

2.2.2 协同等级空间格局

经计算，郑州市主城区总体协同度均值为0.613 1，处于低级协调等级。研究范围内共包含5种协同等级(图2A)，除经开区表现为失调等级外，其余各区均达到了不同等级的协同。协同等级空间分异的原因主要有两方面：其一为内部因素的直接影响，各区供需综合评价指数的大小直接影响了协同度的高低。金水区以最高的需求指数和较高的供给指数获得了0.788 9的最高协同度值，供需系统呈中级协调等级，而经开区最低的供给指数和人口结构指数使其供需系统无法达到和谐有序、良性循环的水平。其二则为社会经济、交通区位、政策因素等外部因素的间接影响。郑东新区作为郑州市近年重点发展的一个城市新区，凭借着独特的功能定位和政策支持，社会经济发展迅速，绿地系统规划完善，供需双方形成了协同联动的发展模式。惠济区除了供需综合评价指数低，发展起步晚、缺乏政策扶持、生产总值低等因素也影响了该区供需系统的协同发展，属濒临失调等级。

图2 郑州市主城区公园绿地供需协同等级和类型空间格局Fig.2 The spatial pattern of the level and type of supply and demand synergy of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

2.2.3 协同类型空间格局

在协同等级基础上对各区划分出需求滞后、供给滞后和供给损益3种协同类型(图2B)，其中供给滞后类型在郑州市主城区中占比最大，为主要的协同类型。该类型基本覆盖了老城区的全部范围，受城镇化水平高、居住用地密集等因素影响，老城区内的居民对于公园的需求量大，但区内公园绿地面积有限且新增难度大，经常出现人满为患或服务盲区的现象。郑东新区、高新区和惠济区均属于需求滞后类型且均位于新城区，但具体形成原因不尽相同。郑东新区城镇化率低，居住区尚未建设完善且房价持续走高，一定程度上限制了人口的输入。有限的居民人口不能使优越的公园资源得以充分利用，间接造成了资源的浪费与不公平分配。高新区作为发展相对较晚的一个新区，目前居住人口密度较低，但新建公园多且覆盖率高，供给侧存在过剩现象。惠济区供需侧指数均较低，但由于毗邻黄河的独特区位关系，使其在公园的供给方面借助了郑州黄河国家湿地公园的优势。经开区则在供需失调的基础上形成了供给资源的损益。

3 公园绿地协同优化策略

在城市供给侧结构性改革和集约化建设的背景下，面对需求侧不断扩增的新变化，绿地建设应主动介入城市未来的发展需求[26]，从单一的总量扩增转向综合的优化提升方式，依据“以人为本、协同优化、因地制宜”的原则配置公园绿地，提升公园建设的时效性与利用率，平衡区域供需关系，从而实现精细化、集约化和协同化的公园绿地空间布局模式。基于郑州市主城区游憩供需协同度的空间格局评价研究结果，从研究区域中选取供需水平差距最大的金水区和协同等级与类型最低的经开区进行供给侧优化调适，探索具备针对性与可行性的协同优化策略。

3.1 提升现有公园绿地

供给侧优化应优先着眼于现有公园绿地的质量提升，减少低端供给，扩大有效供给。根据供给侧指标数据，对金水区和经开区现有的51处公园绿地进行设施，吸引度和服务覆盖率等多目标提升(图3A)。金水区现有公园主要存在服务覆盖率低的问题，因此可通过打破公园围墙，增加开放程度的方式扩大服务范围，使之与周围居住区相互融合。经开区则应在开放公园的基础上，针对设施简单的游园和居住区公园等，提升游憩、服务和管理设施的完善程度；注重历史人文等特色主题的打造，提升景观面貌，增加公园吸引度。

图3 郑州市主城区公园绿地协同优化策略Fig.3 The synergistic optimization strategies of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

3.2 培育潜在公园绿地

通过新增和扩建公园绿地的方式消除服务盲区，缓解现有公园服务压力，提升各区公园在数量、面积和类型等方面的供给能力。结合《郑州都市区总体规划2012—2030》等相关上位规划，利用ArcGIS软件中的位置分配功能构建最大化覆盖范围模型，以金水区和经开区公园服务盲区中的居住区为需求点，筛选出14处拟增公园绿地已选项和5处候选项(图3B)。通过培育潜在公园绿地，一方面有效解决了两区公园面积不足的问题，一定程度上提升经开区的公园个数、形状等指标绩效；另一方面为构建完整的城市公园绿地网络体系提供支撑。

3.3 融合跨界公园绿地

在需求较大而用地紧张的老城区，公园绿地新增面积有限，可通过有限开放附属绿地的方式进行公园绿地的补给。附属绿地在绿地系统布局中通常占比较大且分布广泛，适时适度地将一部分绿化质量较好的附属绿地面向周边居民开放，通过各类绿地间的织补重构实现资源共享，对于缓解现有公园的供给压力和政府公共投资压力具有十分重要的现实意义。结合金水区和经开区附属绿地的现场调研情况，利用最大化覆盖范围模型筛选出2处拟开放附属绿地已选项和3处候选项(图3C)，均为绿化环境较好的高校园区。为方便周边居民同时保障附属绿地内部的正常运转，可由社区与单位共同协商制定分时分区的有限开放政策。

3.4 优化调适结果

图4 郑州市主城区公园绿地供给侧指标优化结果对比Fig.4 Comparison of optimization results of supply side indexes of park green space in the main urban region of Zhengzhou City

通过供给侧各项指标的协同优化(图4)，测算出郑州市金水区供需协同度由原本的0.788 9提升至0.836 3(增量为0.047 4)，达到良好协调等级；经开区供需协同度由0.323 4提升至0.445 3(增量为0.121 9)，为濒临失调等级和需求滞后类型。两区供需系统差距的缩小，体现了公园绿地与居民人口在协同的优化调适过程中越来越和谐一致、互惠共赢的发展趋势。此外，政策的实施和道路的完善为供需系统的协同优化提供了有力保障。郑州市已于2019年3月启动拆墙透绿整治工程，碧沙岗公园、紫荆山公园等各处公园及沿街单位和小区纷纷拆除围墙，开放共融的城市景观初见效果。

4 结 论

1)郑州市主城区公园绿地游憩供需系统总体呈低级协调等级和供给滞后类型，各行政区存在供需空间差异，金水区协同度等级最高但供需差距最大，经开区协同等级最低但供需差距最小。供需协同度空间格局由协同等级和协同类型共同决定，受供需综合指数的直接影响和外部因素的间接影响。因此协同的供需布局应建立在绿地系统规划和城市总体规划协调同步的基础上，统筹绿地与居住用地的空间布局，促进国土空间“一张蓝图”的形成和实施。

2)郑州市主城区内的新老城区间表现出供需资源错位的现象，公园绿地资源主要集中在新城区而人口资源则聚集在老城区，因此形成了供需系统间的分化。通过调整供给侧的空间分布格局，在新城区的发展建设和老城区的更新改造过程中不断完善城市公园绿地空间体系，为城市总体规划构建绿色基底。

3)根据供需协同度空间格局对公园绿地进行因地制宜的协同优化，计算出金水区和经开区的供需协同度增量分别为0.047 4和0.121 9，供给能力提升，供需差距缩小。以自上而下的规划体系为依据，通过自下而上的优化方式协调供需平衡，形成现有绿地提质、新城区增量、老城区融合的城市公园体系优化模式，平衡区域资源分配，解决新老城区间的资源错位问题，共同致力于营造协同联动的城市公园绿地空间体系。

以公园绿地游憩供需协同度评价为基础，以供需平衡、协同发展的目标为导向，进而对公园绿地进行定量优化调适，提升公园建设的时效性，对于在城市化背景下建设高效、节约、低碳、环保的城市绿地系统具有重要意义。需要说明的是，本研究在数据选取方面使用的是以行政区为单元的静态数据，虽然反映出了宏观尺度下的供需空间差异，但未能够进行精细化和动态化的小尺度供需格局分析。在后续的研究中考虑以街道为单元的研究和手机信令、POI等大数据的引入，从而更加精准地指导公园绿地与居民人口在时空上的协同发展及新老城区间的资源调控。