金荷仙,何 格,黃琴詩2,*
(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院,浙江 杭州 311300;2.浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院,浙江 杭州 310023;3.南京大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,江蘇 南京 210093)
當(dāng)前,我國正處于經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期,城市公園綠地空間需求增長(zhǎng)與資源約束趨緊的背景下,城鎮(zhèn)化進(jìn)程中公園綠地的供應(yīng)不足與空間不匹配等問題日益凸顯。為適應(yīng)城鄉(xiāng)高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)代要求和居民多元化增長(zhǎng)的空間需求,公園綠地在不同區(qū)域和群體中的資源配置與空間問題成為相關(guān)研究的重點(diǎn)。城市公園綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)與空間規(guī)劃體系的關(guān)鍵要素之一,具有改善城市環(huán)境與緩解熱島效應(yīng)的生態(tài)效益,增強(qiáng)社會(huì)互動(dòng)與公共健康的社會(huì)效益,以及房產(chǎn)升值與拉動(dòng)投資的經(jīng)濟(jì)效益等多重空間功能[1]。公園可達(dá)性(park accessibility)是評(píng)價(jià)城市公園服務(wù)設(shè)施地域空間鄰近性與社會(huì)群體公平性的重要指標(biāo)[2],自W.G.Hansen[3]提出可達(dá)性的概念以來,其內(nèi)涵從早期空間維度的交通網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)相互作用的時(shí)空距離成本[4],逐漸向多重維度的服務(wù)設(shè)施在不同社會(huì)群體中的供需匹配和機(jī)會(huì)成本轉(zhuǎn)變[5]。
常用的可達(dá)性度量方法可分為出行成本法、容器測(cè)度法和重力模型法三大類[6],其中兩步移動(dòng)搜索法2SFCA作為一種基于重力模型的二分法技術(shù)綜合考慮了設(shè)施的供給能力、居民需求和空間阻抗,更能反映復(fù)雜多層次的公園可達(dá)性的實(shí)際情況,日益成為空間可達(dá)性分析的主流方法之一[7-8]。自R.John et al[9]提出基于2SFCA的可達(dá)性模型以來,已有研究嘗試從距離衰減函數(shù)[10]、搜索半徑[11]、供需系數(shù)[12]和通勤行為系數(shù)[13]等方面進(jìn)行改進(jìn),但多側(cè)重一個(gè)方面或參數(shù),很少綜合考慮多種要素和空間模式的影響。國內(nèi)學(xué)者俞孔堅(jiān)等[14]提出綠地景觀可達(dá)性可以作為衡量城市綠地系統(tǒng)功能的指標(biāo),后諸多學(xué)者采用出行成本分析、網(wǎng)絡(luò)分析、引力模型等方法對(duì)重慶[15]、沈陽[16]、上海[17]、鄭州[18]等地區(qū)的公園綠地可達(dá)性進(jìn)行分析。然而,傳統(tǒng)基于綠地面積和距離成本的公園可達(dá)性分析忽視了社會(huì)公平等非空間要素的影響[19],S.M.Hughey et al[20]提出在可達(dá)性分析中疊加人口普查數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)公園綠地在不同群體中的公平性,但由于普查數(shù)據(jù)時(shí)間滯后性與靜態(tài)性等不足,該方法在當(dāng)前城市更新過程中公園綠地的布局問題診斷和精細(xì)化調(diào)控中的應(yīng)用仍非常有限[21]。
公園綠地是提升城市居民生活品質(zhì)與民生福祉的重要空間載體,已有研究多基于固定的搜索范圍和預(yù)設(shè)的空間單元,仍存在以下不足:一是已有研究多采用綠地面積來計(jì)算吸引力系數(shù),即假設(shè)所有公園具有相同的吸引力;二是基于人口普查數(shù)據(jù)計(jì)算居民公園需求,即假設(shè)人口始終保持人口普查的人數(shù)不變;三是采用單一的交通出行方式,即假設(shè)所有人使用相同的出行方式等;四是傳統(tǒng)的公園可達(dá)性研究主要基于交通距離視角,沒有考慮不同群體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征(socio-economic status,SES)。因此,本研究采用改進(jìn)的高斯兩步移動(dòng)搜索法與空間分析對(duì)杭州市主城區(qū)的公園可達(dá)性與公平性進(jìn)行研究,結(jié)合不同需求數(shù)據(jù)與公園類型的浮動(dòng)范圍搜索方法更加準(zhǔn)確地反映可達(dá)性狀態(tài),以期為城市公園綠地規(guī)劃的人本主義轉(zhuǎn)向與空間動(dòng)力機(jī)制研究提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。
習(xí)近平總書記在杭州考察時(shí)提出的“讓公園成為人民群眾共享的綠色空間”的人本主義轉(zhuǎn)型,杭州日益成為當(dāng)前公園城市的典型案例之一[22]。以杭州市主城區(qū)為研究對(duì)象,研究范圍主要包括濱江區(qū)、拱墅區(qū)、江干區(qū)、上城區(qū)、下城區(qū)、蕭山區(qū)、西湖區(qū)、余杭區(qū)8個(gè)行政區(qū)?;诠珗@綠地的供需關(guān)系與時(shí)空距離建立分析模型,數(shù)據(jù)來源主要包括城市綠地?cái)?shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性數(shù)據(jù)4個(gè)關(guān)鍵要素:1)城市綠地?cái)?shù)據(jù),通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合2018年P(guān)OI數(shù)據(jù)獲得,共篩選出研究范圍內(nèi)279個(gè)公園綠地作為對(duì)象(圖1)。2)人口數(shù)據(jù),包括杭州市第6次人口普查數(shù)據(jù)與2019年5月9日百度熱力數(shù)據(jù)。3)路網(wǎng)數(shù)據(jù)通過Open Street Map(https://www.openstreetmap.org/)獲取研究區(qū)內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)分布情況。4)社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性數(shù)據(jù),包括杭州市第6次人口普查數(shù)據(jù)與杭州市2008-2018年6 536個(gè)住宅小區(qū)的住房交易數(shù)據(jù),其中住房交易數(shù)據(jù)來自中國房?jī)r(jià)平臺(tái)(www.creprice.cn)。
模型方法分為兩步,首先對(duì)各研究單元的公園可達(dá)性進(jìn)行測(cè)算,接著通過分析人口社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性與公園可達(dá)性水平之間的關(guān)系檢驗(yàn)公園服務(wù)的公平性。高斯兩步移動(dòng)搜索法可以通過2個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)。第1步是為每個(gè)供應(yīng)中心設(shè)置搜索區(qū),并搜索該區(qū)域內(nèi)的所有人口,然后計(jì)算每個(gè)公園中心的供需比。第2步是為每個(gè)需求中心設(shè)置搜索范圍,并基于高斯分布的2SFCA求出該需求中心搜索范圍內(nèi)的所有供需比,高斯兩步移動(dòng)搜索法以研究單元作為需求地,城市公園綠地作為供給地,分別從供需兩側(cè)計(jì)算搜索閾范圍內(nèi)的供需比,以求得需求地的可達(dá)性,具體公式如下
(1)
(2)
Ak=∑k∈{tkj≤t0}G(tkj,t0)Rj
(3)
式中:Rj為需求地k空間作用域內(nèi)(即tkj≤t0)綠地j的供給比率;tkj為需求地k和綠地j之間的時(shí)間閾值;Sj為綠地j的供給能力,本研究以綠地面積表征;Nk為綠地j的空間作用域內(nèi)(即tkj≤t0)需求地k的需求數(shù),本研究以相對(duì)應(yīng)的人口數(shù)量表征;G(tkj,t0)為考慮距離衰減的高斯函數(shù),代表點(diǎn)源要素對(duì)空間要素影響的距離衰減系數(shù);Ak為每個(gè)需求地k的綠地可達(dá)性。然而,傳統(tǒng)G2SFCA方法仍存在一些不足:已有研究多采用綠地面積來計(jì)算吸引力系數(shù),即假設(shè)所有公園具有相同的吸引力;基于人口普查數(shù)據(jù)計(jì)算居民公園需求[21-22],即假設(shè)人口始終保持人口普查的人數(shù)不變;且采用單一的交通出行方式,即假設(shè)所有人使用相同的出行方式等。為提高模型的準(zhǔn)確度,本研究對(duì)公園綠地供需關(guān)系的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。
1)根據(jù)公園綠地的功能類型和居民需求對(duì)公園綠地賦予不同的吸引力系數(shù)fw,將城市綠地系統(tǒng)的整體功能,按照游憩功能0.3、觀賞功能0.2、生態(tài)功能0.2、防災(zāi)功能0.2、文化功能0.1的功能系數(shù)進(jìn)行加權(quán),結(jié)合實(shí)際情況將研究區(qū)域內(nèi)的公園綠地分為4種類型:Ⅰ.國家級(jí)公園,具有完善的生態(tài)保護(hù)價(jià)值與綜合服務(wù)能力,主要包括西湖風(fēng)景名勝區(qū)、西溪國家濕地公園、午潮山國家森林公園、湘湖旅游度假區(qū)和半山國家森林公園5個(gè)公園;Ⅱ.市級(jí)綜合公園,具有很高的觀賞價(jià)值與生態(tài)防災(zāi)功能,主要包括城市公園和主題公園;Ⅲ.區(qū)級(jí)公園廣場(chǎng),具有相對(duì)完善的游憩設(shè)施,包括區(qū)域地標(biāo)性公園廣場(chǎng);Ⅳ.社區(qū)公園,主要服務(wù)對(duì)象是附近的居民,主要包括街旁綠地與社區(qū)公園。
2)為彌補(bǔ)普查數(shù)據(jù)的時(shí)滯性,提取2019年5月9日0:00-6:00工作日休息時(shí)間段的百度熱力數(shù)據(jù),計(jì)算能更加準(zhǔn)確地反映城市居民的分布情況的人口需求力系數(shù)Peok,并建立人口估算模型以確保其總量與普查人數(shù)相當(dāng),具體形式為:Peok=αLock,其中Lock為第k個(gè)研究單元的普查人口數(shù),比例系數(shù)α為0.078。
3)根據(jù)《2019年杭州市主城區(qū)居民出行結(jié)構(gòu)調(diào)查》,當(dāng)年杭州市居民以步行、公共交通、私家車、非機(jī)動(dòng)車出行為主,分別約占總出行量的34.45%、27.4%、31.78%、6.73%。結(jié)合城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn),按照居民步行5 km·h-1、公共汽車35 km·h-1、小汽車45 km·h-1、自行車12 km·h-1的平均速度對(duì)不同出行方式進(jìn)行加權(quán),改進(jìn)后的公式為
(4)
(5)
同時(shí),研究采用雙變量空間自相關(guān)(bivariate local indicator of spatial association,biLISA)方法,研究公園綠地供應(yīng)能力與不同社會(huì)群體需求水平的空間集聚特征,進(jìn)而探討兩者的空間匹配程度。城市住宅價(jià)格是居住空間資源非均衡配置的市場(chǎng)化表達(dá),映射出不同階層社會(huì)群體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征,一定程度彌補(bǔ)了普查數(shù)據(jù)時(shí)滯的不足。故本研究在傳統(tǒng)基于普查數(shù)據(jù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性之上,增加了對(duì)不同房?jī)r(jià)群體的公園可達(dá)性的公平性分析。在計(jì)算得到各研究單元的公園可達(dá)性數(shù)據(jù)后,檢驗(yàn)公園可達(dá)性和不同社會(huì)群體之間是否存在顯著的集聚分布格局,其公式為:
(6)
結(jié)果表明,杭州城市公園可達(dá)性呈現(xiàn)西高東低的整體空間格局,服務(wù)不足地區(qū)主要分布在中心城區(qū)的東南部。根據(jù)城市公園可達(dá)性的不同集聚類型可分為5種類型(圖2):1)公園可達(dá)性最高的集聚區(qū),具有公園綜合服務(wù)能力強(qiáng)、低密度開發(fā)與交通便利等諸多有利因素,主要分布在西湖風(fēng)景區(qū)、西山風(fēng)景區(qū)午潮山國家森林公園等國家級(jí)公園密布且人口密度較小的區(qū)域。2)公園可達(dá)性較高的集聚區(qū),具有公園配套設(shè)施完善同時(shí)人口分布也相對(duì)密集的特征,主要分布在人口密集且配有大型區(qū)級(jí)和社區(qū)公園的區(qū)域次級(jí)中心。3)公園可達(dá)性一般的集聚區(qū),可能配有一定數(shù)量的城市公園綠地,但由于周邊人口較多或受路網(wǎng)密度的影響城市公園服務(wù)能力有限,如半山國家森林公園因路網(wǎng)稀疏公園的服務(wù)潛力被抑制。4)公園可達(dá)性較低的集聚區(qū),存在一定公園設(shè)施不足的情況,主要分布于主城區(qū)與城市郊區(qū)交界的城鄉(xiāng)接合部。5)公園可達(dá)性低的集聚區(qū),是城市公園綠地資源配置的洼地,主要分布在城市外圍的邊緣區(qū)域。
相比而言,傳統(tǒng)基于普查區(qū)和固定閾值的公園可達(dá)性研究均值較低而方差較高(表1),即傳統(tǒng)G2SFCA可能在低估公園實(shí)際服務(wù)能力的同時(shí)高估了街道之間的差異。改進(jìn)的模型能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算供需關(guān)系、更貼切地刻畫公園綠地的空間異質(zhì)性:1)識(shí)別度更高,改進(jìn)后的模型能夠識(shí)別街道內(nèi)部更精細(xì)尺度的空間異質(zhì)性,如余杭區(qū)徑山鎮(zhèn)和西湖區(qū)雙浦鎮(zhèn)域內(nèi)部公園綠地服務(wù)的異質(zhì)性識(shí)別度更高。2)區(qū)分度更高,傳統(tǒng)模型中統(tǒng)一閾值的設(shè)定低估了大型綜合公園的服務(wù)能力,無法識(shí)別出多個(gè)公園疊加覆蓋的高值區(qū)域,如余杭區(qū)、江干區(qū)、蕭山區(qū)靠近中心城區(qū)的位置均能夠享受良好的公園服務(wù)。3)準(zhǔn)確度更高,排除因預(yù)先設(shè)定的統(tǒng)計(jì)邊界造成的異常值,如蕭山區(qū)的黨山街道普查區(qū)單元內(nèi)部路網(wǎng)密集而周邊街道路網(wǎng)稀疏,導(dǎo)致由普查區(qū)邊界造成的空間異常高值,而實(shí)際黨山街道的公園密度與人口密度均低于平均值,且街道內(nèi)部及周邊公園數(shù)量極少。
表1 傳統(tǒng)模型與改進(jìn)模型分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征Table 1 Statistical characteristics of traditional and modified model
同樣采用人口熱力數(shù)據(jù),不同地理尺度的公園可達(dá)性分析將得到不同的結(jié)果,對(duì)不同尺度的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可知,在格網(wǎng)尺度運(yùn)用改進(jìn)G2SFCA是計(jì)算公園可達(dá)性的最優(yōu)方法(表2):計(jì)算結(jié)果逐漸接近客觀現(xiàn)實(shí),街道尺度的結(jié)果顯示公園可達(dá)性最高值位于路網(wǎng)密度低且供給不足的余杭區(qū),而中心城區(qū)無法享受良好的公園綠地可達(dá)性,無法反映客觀現(xiàn)實(shí);能夠有效反映空間內(nèi)的差異性,格網(wǎng)尺度不受限于預(yù)先設(shè)定的行政邊界或道路網(wǎng)絡(luò),既能夠?qū)⑼唤值阑蚪謪^(qū)內(nèi)部的差異展現(xiàn)出來,也能夠更為細(xì)致地描繪不同可達(dá)性等值圈之間的過渡情況;有利于準(zhǔn)確測(cè)算公園服務(wù)能力,特別是密度大且面積小的社區(qū)公園,在街道或街區(qū)尺度計(jì)算得到的公園服務(wù)能力遠(yuǎn)小于公園實(shí)際服務(wù)能力,而格網(wǎng)尺度的計(jì)算避免了這一問題,準(zhǔn)確地反映了公園的實(shí)際服務(wù)區(qū)域。
表2 不同尺度下改進(jìn)模型計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征Table 2 Statistical characteristics under different geographical scales
LISA雙變量分析結(jié)果表明,傳統(tǒng)基于普查區(qū)數(shù)據(jù)的城市公園綠地公平性研究對(duì)于空間錯(cuò)配類型識(shí)別度低,基于住房數(shù)據(jù)的高低房?jī)r(jià)群體呈現(xiàn)出更加顯著的空間分異與錯(cuò)配現(xiàn)象(圖3)。與以往認(rèn)為外來人口無法享受城市發(fā)展帶來的紅利的觀點(diǎn)不同,外來人口群體不存在大規(guī)模的空間錯(cuò)配??梢娫诘胤秸e極干預(yù)和建設(shè)下,杭州市外來人口總體上可以享用公平便捷的公園服務(wù)。居住在城市近郊區(qū)的農(nóng)業(yè)人口普遍無法享受良好的公園服務(wù),即農(nóng)業(yè)人口存在較為顯著的空間錯(cuò)配。可見土地依賴度高而囿于近郊區(qū)的農(nóng)業(yè)人口可以在一定程度上享受中心城區(qū)高密度公園綠地的服務(wù),但這一福利隨著空間距離的增大而逐漸衰減。老年群體與女性群體聚集區(qū)的公園可達(dá)性普遍較高,只有少量位于研究區(qū)外圍的相關(guān)人群難以享受公園服務(wù)?;诜?jī)r(jià)數(shù)據(jù)的高低收入群體,呈現(xiàn)更加顯著的空間異質(zhì)性。高質(zhì)量且高密度的公共綠色空間資源這一外部因素顯著正向影響房?jī)r(jià),而房?jī)r(jià)的提高進(jìn)一步限制了低收入者進(jìn)入此類社區(qū),只能選擇低房?jī)r(jià)、生態(tài)環(huán)境較差的社區(qū)(表3)。
表3 不同群體公園可達(dá)性LISA高值與低值的格網(wǎng)數(shù)量Table 3 Park accessibility of different groups and grid number of high and low values based on LISA analysis
改進(jìn)后的模型中杭州城市公園可達(dá)性的最大值和平均值大于基于傳統(tǒng)模型,傳統(tǒng)基于固定閾值和普查區(qū)數(shù)據(jù)的G2SFCA模型可能低估了城市公園可達(dá)性。改進(jìn)后的模型標(biāo)準(zhǔn)差與平均值更小,表明改進(jìn)后的模型可以得到更加平滑和均勻的結(jié)果。隨著地理尺度的細(xì)化,公園可達(dá)性的平均值和可達(dá)性標(biāo)準(zhǔn)差均下降,基于街區(qū)單元和熱力數(shù)據(jù)的可達(dá)性分析能夠更好地反映公園綠地的供需關(guān)系。因此,根據(jù)差異化的公園服務(wù)體系與精細(xì)化的人口熱力數(shù)據(jù)建立多模式的高斯兩步移動(dòng)搜索模型G2SFCA更有助于分析城市公園綠地可達(dá)性的空間格局與時(shí)空動(dòng)態(tài)特征。
杭州城市公園可達(dá)性呈現(xiàn)西高東低的整體空間格局,服務(wù)不足地區(qū)主要分布在中心城區(qū)的東南部。同時(shí),不同社會(huì)群體的公園可達(dá)性存在差異化的空間錯(cuò)配,不同社會(huì)群體公園享受公園服務(wù)的能力因其社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位不同而異。其中,外來人口并未如預(yù)想那般無法享受城市公園綠地服務(wù),近年來杭州公園綠地的開放性和共享性有助于外來人口充分享受城市綠色空間發(fā)展帶來的紅利。而規(guī)劃干預(yù)與景觀改造過程中不可避免地導(dǎo)致綠色資本在不同區(qū)域和群體中的差異化積累,并造成基于住房數(shù)據(jù)的高低房?jī)r(jià)群體呈現(xiàn)出更加顯著的空間錯(cuò)配現(xiàn)象。
加強(qiáng)城市公園綠地的全域互動(dòng)與局部?jī)?yōu)化是新時(shí)期城市公園綠地高質(zhì)量發(fā)展的重要手段,通過深化和落實(shí)《杭州市“迎亞運(yùn)”園林綠化行動(dòng)計(jì)劃(2020-2022)》《錢塘江兩岸園林綠化風(fēng)貌建設(shè)導(dǎo)則》等空間規(guī)劃成果,在迎亞運(yùn)園林綠化建設(shè)工作中,進(jìn)一步加強(qiáng)杭州城市公園綠地的一張藍(lán)圖與頂層設(shè)計(jì),通過綠地系統(tǒng)建設(shè)拓展綠色空間,尤其關(guān)注公園服務(wù)相對(duì)薄弱區(qū),消除服務(wù)盲區(qū)。
在高水平迎接亞運(yùn)會(huì)的行動(dòng)計(jì)劃中,杭州城市“萬里綠道網(wǎng)”的建設(shè)任務(wù),以及區(qū)域綠色廊道的全線貫通有助于增加公園綠地的使用效率。同時(shí)通過地鐵、自行車道、綠道等多元交通體系的建設(shè),可以有效降低城市公園服務(wù)的距離衰減系數(shù),在公園總體服務(wù)能力保持不變的情況下服務(wù)更多居民。
新時(shí)期城市居民對(duì)公園綠地的需求逐漸從數(shù)量需求向品質(zhì)追求轉(zhuǎn)變,以人為本的空間規(guī)劃通過識(shí)別不同社會(huì)群體對(duì)公園綠地的使用訴求,有助于平衡市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)帶來的綠地資源不平衡不充分分配,減緩城市綠色資源不公平的持續(xù)積累,以此確保人民群眾能夠享受平等的公園綠地服務(wù)。
結(jié)合杭州“三改一拆”行動(dòng)計(jì)劃,多維度打造綠化景觀網(wǎng)絡(luò),加密推優(yōu)“口袋公園”建設(shè)。由于城市化地區(qū)土地資源供應(yīng)緊張,為了實(shí)施公園綠地的集中供應(yīng),還需要采取創(chuàng)新的供應(yīng)模式和策略,例如立體綠化、綠道建設(shè)和聯(lián)通已有綠地構(gòu)建綠地網(wǎng)絡(luò)等,以增加城市居民接觸自然景觀、開展休閑游憩活動(dòng)的機(jī)會(huì),為居民提供更好的人居環(huán)境。