戴 菲 楊 超 徐亞如 陳 明 裴子懿

1 華中科技大學建筑與城市規(guī)劃學院 武漢 430074

2 武漢市園林建筑規(guī)劃設計研究院有限公司 武漢 430014

隨著城市化發(fā)展， 城市內(nèi)部環(huán)境污染問題與交通擁堵狀況日益顯著， 人們對于建設宜居環(huán)境、促進健康生活的呼聲越來越高。 研究表明， 城市綠道在一定程度上可以緩解城市擁堵、 提高城市交通效率、 促進資源集約利用[1－3]。

國內(nèi)綠道選線經(jīng)歷了從定性研究到定量研究的過程， 早期主要考慮人文資源評價、 服務設施分布等[4]， 輔以串聯(lián)城市中其他的斑塊綠地。 之后結(jié)合土地適宜性分析的選線方法應用逐漸廣泛[5]， 例如通過GIS 空間分析工具建立引力模型[6]、 成本費用模型[7]、 可達性評價[8]等。 受技術條件的限制， 傳統(tǒng)規(guī)劃往往采用統(tǒng)計、 調(diào)研、測繪等方式獲取數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)獲取成本較大、及時性弱， 數(shù)據(jù)來源與類別也有限[9]。 互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展以及數(shù)據(jù)的公開， 使城市大數(shù)據(jù)越來越多地應用于綠道選線研究中， 已有學者使用空間位置數(shù)據(jù)(熱力圖[10]、 POI (Point Of Interest)[11]等) 以及行為軌跡數(shù)據(jù)(手機定位[12]、 交通刷卡[13]等) 進行綠道選線研究。 POI 即“興趣點”，是具有經(jīng)緯度信息的城市設施的點狀數(shù)據(jù)， 具有數(shù)據(jù)量大、 易獲取等特征。 POI 點可以反應城市基礎設施分布的宏觀特征[14]， 精確定位城市居民的活動目的地， 反應居民對于基礎設施的使用潛在需求[15]。 目前將POI 數(shù)據(jù)應用于綠道選線中的研究尚少， 且大多采用樣方核密度分析法， 該方法沒有考慮城市中的道路網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)， 這種基于歐氏距離的核密度分析法忽略了點數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中所受的約束條件[16]， 在街區(qū)尺度的城市空間研究中缺乏準確性。

本文以武漢市漢陽區(qū)為研究對象， 漢陽區(qū)文化資源豐富， 是除東湖綠道建設[17]之外， 市內(nèi)投入力度較大的綠道建設示范區(qū)， 同時也是城市更新的重點區(qū)域， 具有研究典型性[18]。 本文基于POI 數(shù)據(jù)分析服務范圍得到現(xiàn)狀道路的綠道化需求強度， 結(jié)合視覺敏感度評價進行綠道的分類，最后依據(jù)分類結(jié)果篩選合適綠道。

1 研究地概況及研究方法

1.1 研究地概況

漢陽區(qū)是武漢主城區(qū)之一， 地處兩江交匯之處， 也是武漢的起源之地， 總面積111.54 km2，常駐人口65.27 萬人， 道路框架成熟， 建設歷史悠久， 亟待進行城市更新。 漢陽區(qū)是著名的文化旅游聚集地， 風景資源豐富， 代表了高密度建成環(huán)境對綠道建設的需求。

1.2 數(shù)據(jù)源

本研究所需路網(wǎng)數(shù)據(jù)采集于Open Street Map網(wǎng)站， 結(jié)合百度影像圖進行人工校準。 本研究所需POI 數(shù)據(jù)分類依據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設計標準》 GB50180－2018 (下稱《新國標》 )， 并結(jié)合既往研究[19]將POI 分為5 類， 即商業(yè)服務類、 公共設施類、 交通類、 生活服務類、 綠地廣場類。數(shù)據(jù)下載于網(wǎng)絡電子地圖， 采集2018 年上述5 類漢陽區(qū)POI 點數(shù)據(jù)作為研究數(shù)據(jù)， 通過坐標糾偏將坐標轉(zhuǎn)換為WGS1984 坐標進行GIS 網(wǎng)絡分析。

1.3 研究方法

本文通過POI 服務范圍分析潛在步行節(jié)點的分布情況， 確定綠道建設的需求價值， 結(jié)合客觀測量的視覺敏感度指標， 兩者共同決定城市綠道的使用成效， 通過評估綠道建設潛力價值完成選線研究。 研究步驟分為網(wǎng)絡分析、 視覺敏感度評價、 雙因素組合。 首先， 通過GIS 的網(wǎng)絡分析工具得出POI 點的不同級別服務范圍， 加權疊加得出綜合評價值， 依據(jù)綜合評價值將道路分為高需求、 低需求強度綠道； 其次， 結(jié)合城市意象要素，以視覺敏感度評價結(jié)果表示客觀的環(huán)境影響， 并按評價值將研究區(qū)分為高敏感、 低敏感區(qū)； 最后，使用雙因素制圖將兩類要素組合， 依據(jù)分類結(jié)果得出最終的選線。

1) 網(wǎng)絡分析法。 網(wǎng)絡分析法是一種基于道路網(wǎng)絡的費用加權距離法， 計算按照某種交通方式(步行等) 在某一阻力值下的覆蓋范圍[20]。 與緩沖區(qū)分析法、 最小鄰近距離法等其他評估城市基礎設施服務范圍的方法相比， 網(wǎng)絡分析法能夠更加客觀地顯現(xiàn)人們的出行機動能力， 從而模擬得到更加貼近現(xiàn)狀的影響程度。 網(wǎng)絡由 “節(jié)點”“連接” 構(gòu)成， 在本研究中， 綠道即為“連接”，基礎設施POI 即為“節(jié)點”， 將以人步行的時間閾值作為“阻力”， 通過GIS 網(wǎng)絡分析工具(Network Analyst) 得出服務范圍以衡量綠道建設的需求強度值。

2) 視覺敏感度評價。 景觀視覺是評判城市綠道資源質(zhì)量高低的重要標準[21]。 視覺敏感度是衡量人對景觀的感知程度， 與景觀本身的空間位置與物理屬性有關[22]。 視覺敏感區(qū)是易被觀察者察覺的地方， 即便受到輕微的干擾， 對觀察者的視覺體驗也會造成較大的沖擊[23]。 林本岳[24]提出景觀視覺在城市規(guī)劃建設中應作為一個重要的因素， 需將城市綠道的視覺轉(zhuǎn)化為可量化的參數(shù)指標。 城市意象是重要的視覺特征， 田春[25]認為綠道的意象主要為設施、 感官激活、 風格以及目的地。 因此， 本文選取POI 點出現(xiàn)率、 POI 點距觀察者距離、 重要景觀醒目程度(山體、 公園、 水體) 3 個因子作為指標進行綠道的視覺敏感度評價。

3) 雙因素制圖。 雙因素制圖可以直觀地表現(xiàn)兩個要素的組合關系， 并將結(jié)果可視化。 針對兩種不同影響因素， 可以形成2×2 種組合方式， 即4 種配色方案， 不同組合間具有區(qū)分度。 將服務范圍評價結(jié)果與視覺敏感度結(jié)果進行兩兩組合得出高需求－高敏感、 高需求－低敏感、 低需求－高敏感、 低需求－低敏感4 類關系， 基于此提出相關選線策略。

2 基于POI 點的武漢漢陽區(qū)綠道選線

2.1 POI 點服務范圍

《新國標》 中對居住區(qū)生活圈的圈層劃分為5 min自足生活圈、 10 min 鄰里生活圈和15 min 共享生活圈， 其對應的步行距離分別為300 m、 500 m和1 000 m。 由于設施點規(guī)模較小， 為客觀反映居民使用綠道的需求強度， 以各POI 點出發(fā)步行5 min、 5～10 min、 10～15 min、 15 min 以上所能達到的范圍稱為步行服務范圍， 通過GIS 的網(wǎng)絡分析得出各類POI 點的服務范圍圖(圖1)。

圖1、 表1 顯示， 除綠地廣場類之外， 其余POI 在5 min 內(nèi)的服務范圍均為30%以上， 且北部的覆蓋程度高， 15 min 內(nèi)服務范圍覆蓋了約70%的規(guī)模。 除去綠地廣場本身的面積因素， 該類型POI 在15 min 以上的服務區(qū)域達56.40%，表明這類基礎設施難以滿足全區(qū)的使用需求。 研究區(qū)北側(cè)路網(wǎng)較南側(cè)更密集， 說明路網(wǎng)密集程度也會影響設施的服務區(qū)域。

圖1 各POI 點服務范圍圖

表1 各POI 點步行服務范圍占比表

2.2 綠道選線需求強度值評價

不同級別服務范圍內(nèi)的綠道建設價值不一。為了更直觀地表現(xiàn)綠道建設的需求強度值， 本文首先將上述服務范圍指標采取7 分制處理， 各級別分值分別為1、 3、 5、 7， 其中5 min 服務范圍分值最高為7， 分值越高越適合建設綠道。 由于不同類型POI 所占權重不同， 采用AHP 層次分析與專家打分法(基于城市規(guī)劃相關專業(yè)高校師生的咨詢建議) 處理后得到各因子權重(表2)。 經(jīng)檢驗， 權重一致性為0.078 9， 符合標準。 將上述計算結(jié)果進行加權疊加后， 以點要素的綜合評價值對范圍內(nèi)的道路進行賦值表征綠道需求強度值，并對最終結(jié)果用幾何間隔法[26]分為高、 低需求強度值兩級。 分析結(jié)果顯示， 低需求強度綠道總長487 km， 高需求強度為246 km。 高需求強度綠道主要分布在月湖、 龜山景區(qū)、 墨水湖周圍， 公園、景點往往會吸引更多城市基礎設施的進駐， 綠道的需求值更高。 低需求綠道位于研究區(qū)外圍， 如櫻花島路、 陶家?guī)X路， 大都位于北側(cè)區(qū)域， 具有較多的居民區(qū)。

表2 各POI 點服務需求評價權重表

2.3 視覺敏感度評價

本文選擇POI 點出現(xiàn)率、 POI 點距觀察者距離以及重要景觀醒目程度3 個因子作為指標進行敏感度等級評價， 通過AHP 層次分析確立權重(表3)， 其次通過加權疊加得出視覺敏感度綜合評價值， 最后將結(jié)果依據(jù)幾何間隔法分為高、 低敏感兩級。 分析結(jié)果顯示， 視覺高敏感區(qū)主要位于研究區(qū)中部， 高敏感區(qū)所占面積為29%， 低敏感區(qū)為71%。 高敏感區(qū)具有較多的景觀資源， 具有觀賞性， 視覺敏感度值越高， 景觀遭到破壞帶來的視覺影響越大。 對于步行綠道而言， 可以理解為視覺敏感度高的路段， 要更多地關注人群的視覺效果， 對于該類型路段， 在綠道建設的過程中， 可以根據(jù)道路的現(xiàn)狀寬度情況與可實施條件，適當增加開敞空間、 休閑綠地等措施。

表3 視覺敏感度指標表

2.4 綠道潛力分析

將上述結(jié)果進行兩兩組合形成4 種方案， 即，高需求強度－高敏感道路總長為172 km、 高需求強度－低敏感道路為75 km、 低需求強度－高敏感為85 km、 低需求強度－低敏感為401 km (圖2)。高需求－高敏感道路主要位于沿湖位置， 月湖與龜山景區(qū)周圍主要有琴臺大道、 漢陽大道、 龜山北路、 鸚鵡大道以及一些分支道路； 墨水湖周圍主要有江堤路、 百靈路、 芳草路、 龍珠路以及一些分之道路； 龍陽湖主要是周圍的一些住區(qū)道路。高需求－低敏感道路零散分布于景區(qū)周圍， 包含楊林洲附近的四新路、 總港路、 歸元寺南路、 墨水湖東部的龍江路等。 低需求－高敏感道路主要分布在北部， 主要包含百合路、 陶家?guī)X路、 玫瑰街、 江欣苑路、 芳草路等住區(qū)道路。 低需求－低敏感道路主要為研究區(qū)西、 南部的廠區(qū)路， 處于設施服務不易到達且離景觀要素較遠的位置。 針對這4 種組合關系， 提出以下分類建設建議:

1) 高需求－高敏感組合。 該類道路周圍具有較多的城市設施， 服務面更廣， 且周圍多景觀，適合作為一級綠道， 綠化寬度應不小于3 m， 綠道一側(cè)的步行空間應保證兩人并行要求， 可以適當壓縮機動車道以拓寬綠道。 選線盡量串聯(lián)周圍文化景點， 在功能上滿足居民運動、 休閑、 觀景，適當設置制高點， 增加景觀開闊面。

2) 低需求－高敏感組合。 該類道路靠近居民小區(qū)， 且對景觀敏感， 出行需求強度不大， 但周圍景點吸引力強， 適合作為居民前往景點的二級綠道。 注重對現(xiàn)狀道路兩側(cè)的綠化維護以形成林蔭道， 適當增加居民的臨時休憩設施。

3) 高需求－低敏感組合。 該類道路對景觀觀賞要求不高， 但居民出行需求強度大， 適合作為三級綠道， 主要滿足居民步行需求， 步行空間滿足兩人并行要求， 保證雙向通行不小于2 m。

4) 低需求－低敏感組合。 這是居民對于出行需求強度不大且景觀敏感不高的道路， 滿足日常步行要求即可， 結(jié)合現(xiàn)狀綠化適當整修， 優(yōu)先考慮建設一、 二、 三級綠道。

圖2 綠道建設需求關系圖

2.5 綠道選線結(jié)果

通過對POI 的服務范圍分析、 研究區(qū)的視覺敏感度評價， 完成現(xiàn)狀道路的“綠道化潛力” 的分類評價， 結(jié)合人工修正， 使綠道連續(xù)、 串聯(lián)景點， 最終確定研究區(qū)綠道走向(圖3)。

圖3 綠道選線圖

1) 一級綠道總長26.6 km， 共有4 條路徑，構(gòu)成中部綠道骨架。 從蓮花湖南路出發(fā)沿漢陽大道到達龍陽湖東路， 路徑長度7.3 km； 從漢水公園南部金龍路出發(fā)經(jīng)龍陽湖東路再向東經(jīng)龍興西街， 沿墨水湖北路進入漢陽大道， 路徑長度9.8 km； 從墨水湖東的馬滄湖路出發(fā)經(jīng)過馬鸚路到達國博大道， 向北最終到達漢陽大道， 路徑長度5.0 km； 從墨水湖西龍陽大道與龍興東街交叉口出發(fā)經(jīng)四新北路、 芳草路繞環(huán)。

2) 二級綠道總長32.06 km， 串聯(lián)重要景點。從墨水湖東的國博大道出發(fā)向東到達鸚鵡大道，經(jīng)錦繡三路， 到達晴川大道， 向北沿龜山北路、鸚鵡大道、 知音大道最終到達琴臺大道； 龍陽湖北部主要包含玫瑰街、 仙女山路、 龍陽湖北路。

3) 三級綠道總長16.4 km， 主要服務研究區(qū)南部。 從楊林洲南部四新大道出發(fā)經(jīng)芳草路、 四新南路向北到達墨水湖南路， 最終并入國博大道。

3 結(jié)語

本文通過GIS 網(wǎng)絡分析得出城市設施的服務范圍， 用以表征綠道建設的需求強度， 結(jié)合視覺敏感度評價指標將道路分為4 種類型， 形成一個針對城市居民使用情況的綠道選線方法。 基于分類結(jié)果， 最終得到一、 二、 三級綠道位置， 綠道主要位于研究區(qū)中部， 一級綠道更多位于環(huán)墨水湖位置， 二級綠道位于北部區(qū)域， 串聯(lián)龜山景區(qū)、月湖等景點， 三級綠道位于南部楊林洲附近， 以服務南部區(qū)域居民。

大數(shù)據(jù)選線將城市人群的使用需求通過統(tǒng)計的方式展現(xiàn)出來， 是新型選線模式的一種， 具有巨大的發(fā)展需求強度， 結(jié)合GIS 的分析工具， 以城市居民的需求為主要原則， 確定分類選線模式，為城市選線提供新的思路。 但是本文的研究仍有不足: 由于數(shù)據(jù)的獲取程度不一， 難以得到全面的數(shù)據(jù)， 仍需研究者實地取樣； 獲取的數(shù)據(jù)只適用于已建部分， 對于待建部分本文缺少分析；POI 點數(shù)據(jù)反映的是現(xiàn)狀數(shù)據(jù)， 隨著綠道的建設，興趣點、 視覺敏感度等會發(fā)生變化， 數(shù)值也會隨之改變， 如何進行動態(tài)選擇也是今后的研究重點、難點。