高密度城市中心区生态绿地空...性研究——以上海和伦敦为例_周玲娟.pdf

175 2023.02/Landscape Architecture and Landscape Design 园林与景观规划1 研究介绍在城市的高密度中心区，生态绿地提供的服务度被视为城市宜居品质的重要衡量因素，是可持续城市设计和规划的关键组成部分，是实现城市可持续发展的重要空间保障，具有保护公共健康、维护生态平衡、增强人民幸福感等作用。在中国快速城镇化的发展时期，尤其是在高密度城市中心区，有限的土地资源难以平衡城市建设和绿地生态资源的供给，其绿地生态空间的需求与供给矛盾日益突出。十八大以来，生态文明建设被纳入“五位一体”总体布局，生态文明建设成为国家战略。上海市城市总体规划（20172035 年）明确提出“建成令人向往的创新之城、人文之城、生态之城”的发展目标。近年来，上海市结合重点工程建设、重大活动保障和常态化工作，在公园绿地提升方面做了大量基础工作。经过几年的发展，上海市绿地发展建设成果已大幅度提升，但与国际一线城市相比仍有差距，主要表现在绿地空间可达性差和人均绿地不足。本文旨在利用基于 ArcGIS 平台的两步移动法，定量评估上海市中心区域（黄浦区）和伦敦中心区域（伦敦一区）在 500 m 步行范围内绿地生态资源分布、人均生态绿地分布指标和总体绿地资源的空间可达性，以期为上海中心城区绿地系统优化提供科学依据。1.1 核心研究概念城市高密度建成区中，绿地是市民与自然接触的主要生态资源，获得城市绿地提供的生态系统服务日益被视为摘要城市公共绿地的分布及可达性与宜居品质紧密相关，研究选取上海市黄浦区和伦敦一区为研究对象，基于互联网开源大数据和 ArcGIS 平台，选取绿地、面积、人口等基础要素，利用引力模型下的两步移动法，建构上海黄浦区和伦敦一区绿地资源分布的定量研究与对比，分析得出上海黄浦区的绿地空间的供给总量、分布平衡度和可达性均远低于伦敦一区，其中绿地资源总量和人口密度空间分布不匹配是核心问题。关键词高密度城市中心区；高密度城市空间宜居性；绿地空间资源分布；绿地空间可达性；ArcGIS 空间分析；两步移动法中图分类号TU985.12文献标识码ADOI10.19892/ki.csjz.2023.02.49Abstract The distribution and accessibility of urban public green space are closely related to the quality of livability.The paper selected Shanghai Huangpu District and London District 1 as the research objects.Based on Internet open source big data and ArcGIS platform,the paper selected basic elements,such as green space,area,and population,and then conducted quantitative study and comparison on the distribution of green space resources in Huangpu District in Shanghai and in District 1 in London through the two-step movement method under the gravity model.The analysis showed that the total supply,distribution balance and accessibility of green space in Shanghai Huangpu District were far lower than that in District 1 of London,and the mismatch between the total amount of green space resources and the spatial distribution of population density was the core problem.Key words high density urban central area;high density urban space livability;the distribution of green space resources;green space accessibility;ArcGIS analysis;two step moving method作者简介：周玲娟（1983-），女，高级工程师。研究方向：高密度城市空间。作者单位：1.同济大学建筑与城市规划学院；2.华东建筑设计研究院有限公司高密度城市中心区生态绿地空间分布与可达性研究以上海和伦敦为例Study on Spatial Distribution and Accessibility of Ecological Green Space in High Density Urban Central Area:A Case of Shanghai and London周玲娟1，2 张宥宥2Zhou Lingjuan1,2,Zhang Youyou2176城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02提高生活质量的一个重要因素，也是可持续城市设计和规划的关键组成部分，绿地空间可达性已经成为评估城市绿地的重要指标。1.1.1 可达性与空间可达性可达性，作为规划中的一个关键概念，总体可以被解释为某具体基础设施服务可以“满足”其使用者需求的程度。与可达性不同，空间可达性更多体现的是对于具体地理位置的考虑和克服空间阻隔的难易程度，以道路交通作为首要因素。1959 年，Hansen 首先提出了“空间可达性”的概念，并将其定义为潜在的交互机会，提出空间可达性可以用来评估人与设施交互的强度。2004 年，Guagliardo认为空间可达性是可达性和可用性结合的产物，并且空间可达性的重点是距离和可用性。2014 年，Salonen 认为出行距离可以被认为是空间可达性的重要空间因素之一，在研究空间可达性时，需要着重考虑的是交通出行的成本（包含时间、距离、费用等）和人们对其设施的满意度。1.1.2 绿地空间可达性绿地空间可达性可以被定义为使用者在任意一个地点，克服空间阻力并获得绿地服务的相对难易程度。绿地空间可达性可以用来作为考核绿地空间布局的合理性及服务方面的效率指标。Penchansky 和 Thomas 定义了用来测量绿地空间可达性的五大维度：（1）可达性：重点关注绿地和使用者的区域位置。（2）可用性：绿地提供适当的服务来满足使用者的需求。（3）人均绿地率：使用者获得绿地的资源。（4）负担能力：使用者到达绿地的出行方式的成本。（5）可接受程度：使用者对于绿地资源的满意程度。本文着重研究的是 500 m 步行范围内的绿地空间可达性，其关键特征可以归纳为以下三个方面：绿地空间可达性作为一种分析指标用于评估使用者对于 500 m步行范围内绿地的满意度，可达性指数越高，使用者对于绿地越满意；绿地空间可达性具有地理属性，可以用来直观地表示使用者步行到达周围 500 m 绿地的难易程度，可达性越高，其反映的是使用者到达绿地越简单；绿地空间可达性可以衡量绿地给使用者提供服务的能力和潜力，其可达性越高，能力和潜力的价值越大。1.1.3 影响绿地空间可达性的因素希格斯指出，影响绿地空间可达性的因素众多，可以将其分为三组广泛的空间因素。（1）绿地的区域位置和自身属性绿地的区域位置和自身属性对于绿地的可达性有着明显的影响。其区域位置决定了使用者到达此处的直线距离，一定程度上可以反映出其到达的便利程度。绿地的自身属性则指的是公园的等级、占地面积、配套设施等，自身属性在一定程度上决定了此绿地对于人群的吸引力。（2）道路条件道路条件对可达性的影响最为直观，道路条件越优良，交通系统越好，使用者出行越便利，则可达性越高。（3）使用绿地的人口数量和分布使用绿地的人口数量可以用来测量其绿地的承载能力，承载力越差，给使用者的体验感越低，其绿地自身吸引力便会下降。而人口的分布直接决定了人们使用绿地的频率，离绿地越近，使用者使用绿地的频率越高。1.2 基于 ArcGIS 的空间可达性测量方法1999 年以来，有很多学者用了不同的方法来测量绿地空间可达性。空间可达性分析的定量测度方法可总体分为五类：“容器”法、覆盖范围法、最小距离法、旅行成本法和引力模型法（见表 1）。其中，两步移动法（2SFCA）基于引力模型，结合欧几里得距离法和路网分析进行提升，并且可以用来解释行表 1 空间可达性测量方法方法定义优缺点“容器”法衡量给定范围内具有潜在需求的供应设施数量，被称为“容器”，比如人口普查区或城市边界1.这种方法假设每个人都有平等的机会。也就是说，这种方法忽略了内部空间的变化2.忽略了跨界影响，并假设存在人群没有跨区流动覆盖范围法计算使用者点在给定距离内的设施数量（其中使用者点指人口普查区域的人口重心点）1.这种方法忽略了内部空间的变化2.忽略了该方法对不同服务设施边界的影响的敏感性最小距离法测量获得服务所需的最短旅行距离忽略了由于设施的质量和能力的差异，人们可能不会选择最接近的设施，而且人们有时会选择多个设施旅行成本法计算从一个需求点（人口普查区）到所有供应点（如城市绿化点）的总距离或平均距离这个方法片面假设使用者总是选择最近的公共设施。设施距离越近，可达性越好引力模型法引力模型结合了区域可用性（需求供给比率）和地理可达性（供需交互作用）对于每个位置，该方法可以计算出一个可达性值，以表示一个区域的空间可达性水平和设施的潜在供应水平1.考虑了内部空间变化和来自邻近领域的人员跨界流动2.考虑了距离衰减的影响3.考虑了附加因素，如设施的大小和设施的容量177 2023.02/Landscape Architecture and Landscape Design 园林与景观规划政区域内人口与绿地的相互作用关系。Luo 和 Wang 指出2SFCA 法本质上是一种基于引力模型的可达性方法，并将可用性（供需比率）与机会累计（需求范围内所有供给点的总和）结合起来，创建了一个随着可达性增加而返回更高值的空间可达性指数。McGrail 等将 2SFCA 评价为绿地空间可达性评价中最常用的方法，与传统方法相比，两步移动法将区域可用性和区域可达性结合起来评估绿地的空间可达性。2010 年过后，两步移动法已经逐渐成为分析绿地空间可达性的重要方法之一。从 20 世纪 90 年代开始，GIS 和空间分析就建立了富有成效的联系。GIS 已被公认为空间分析的关键实现方法，主要原因是 GIS 可以通过呈现各种与空间相关的数据条件，为空间分析提供一个更广阔的平台。Barnett 等人指出，GIS 是衡量绿地空间可达性的合适工具，因为它允许用户输入、存储、管理、操作绿地的空间属性数据，并将空间信息可视化，越来越多的学者利用 GIS 方法对绿地空间可达性进行了不同的分析与研究（见表 2）。1.3 研究简介本 研 究 选 取 上 海 市 中 心 区 域 黄 浦 区（面 积：20.5 km2）和伦敦中心区域伦敦一区（面积：31.6 km2）作为研究对象，所采集的数据主要包括人口普查数据、居民人口重心点、绿地面积数据和步行路网数据（见图 1）。具体研究步骤为：第一步，在对应每个绿地点 J，寻找所有在临界距离内 J（本研究采用 500 m 步行距离半径作为临界距离）所有人口重心点 K，计算供需比；第二步，基于两步移动法对应的每个人口重心点 i，寻找在临界值范围内所有绿地点J，将供需比累加，得到最后绿地可达性：Rj=Sjkdkj d0Pk式中，Pk=在 J 地点区域内，所有在绿地点 k 影响范围内，人口重心点的计数（dkj do）；d0=临界距离（本研究为 500 m）；dkj=供需点距离；Sj=绿地点总的服务能力（本研究以人均绿地率所表达）。AFi=Rj=Sjkdij d0Pkjdijd0jdjd0式中，AFi=两步移动法内入口点 i 的可达性，数值越大可达性越好。2 研究分析2.1 研究对象整体现状数据分析上海黄浦区共有绿地 1 381 426 m2，人均绿地面积为2.04 m2/人；伦敦一区共有绿地面积 9 026 382 m2，人均绿地面积为 24.8 m2/人。从总体数据上来看，上海市黄浦表 2 基于 GIS 测量绿地空间可达性的方法研究作者研究方向方法Pearce（2006）新西兰社区资源的可获得性路网分析Coutts et al.（2010）佛罗里达绿地空间可达性欧几里得距离法Dai（2011）亚特兰大种族/民族对市绿地空间可达性的差异两步移动法Ye（2018）高密度城市的城市绿地空间可达性变化以 20102015 年澳门为例两步移动法Shi et al.（2020）乌鲁木齐城市绿地空间可达性与分布两步移动法图 1 研究范围（图片来源：作者自绘）（a）上海研究范围（b）伦敦研究范围178城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02区面积是伦敦一区总体占地面积的 2/3，但黄浦区整体的绿地总面积约为伦敦一区的 15%，人均绿地面积仅为伦敦一区的 8%，从绿地总量供给和人均供给上来看，差距较大（见表 3）。2.2 生态绿地空间分布分析从上海黄浦区和伦敦一区的生态绿地空间总体分布来看，上海黄浦区的城市空间街坊尺度较大，城市绿地资源多集中在西北部（五里桥街道和小东门街道），但在许多区域仍存在生态绿地空间资源配置的盲区；而伦敦一区的城市空间尺度更为细密，虽然在西北部城市公园集中的区域绿地空间分布存在集中（北部Westminster 015C 和西部 Westminster 019C 地区），但整体与上海相比，生态绿地空间资源配置更细密、均匀（见图 2）。2.3 人口与绿地分析通过对上海黄浦区和伦敦一区各街道人口进行空间可视化，可以看出两个地区的人口分布（见图 3）。黄浦区人口数量从南部黄浦江畔往西北部递减，人口数最高值街表 3 上海黄浦区和伦敦一区总体数据对比指标上海黄浦区伦敦一区人口/人678 670363 461占地面积/km220.531.6人口密度/（人/km2）33 105.911 501.9绿地面积/m21 381 426 9 026 382绿地占比/%6.729人均绿地/（m2/人）2.0424.804 8234 82315 24115 24130 06830 06856 880 56 8800 750 1 500 3 000 mN上海黄浦区绿地点面积/m204 8234 82315 24115 24130 06830 06856 880 56 8800 750 1 500 3 000 m伦敦一区绿地点面积/m2N图 2 上海黄浦区和伦敦一区生态绿地空间分布分析（图片来源：作者自绘）图 3 上海黄浦区和伦敦一区的人口分布分析（图片来源：作者自绘）瑞金二路街道淮海中路街道半淞园路街道五里桥街道49 36049 36161 04261 04366 28566 28674 99474 99589 7760 700 1 400 2 800 mN上海黄浦区居住人口/人City of London0 800 1 600 3 200 mN1 0731 4431 4441 7311 7322 0162 0172 5512 5523 547伦敦一区居住人口/人（a）上海黄浦区（b）伦敦一区（a）上海黄浦区（b）伦敦一区179 2023.02/Landscape Architecture and Landscape Design 园林与景观规划区为半淞园路街道（89 776 人）和五里桥街道（82 403人），人口数最低值街区为瑞金二路街道（49 360 人）和淮海中路街道（57 931 人）。伦敦一区人口分布较散，无明显空间分布聚集。泰晤士河畔 City of London 人数最少（总计 8 072 人），人口最多区域为 Southwark 002A（单地块 3 317 人）。上海黄浦区和伦敦一区人均绿地高值街区分空间分布不均。上海黄浦区人均绿地高值街区为南京东路街道（6.03 m2/人）和瑞金二路街道（5.14 m2/人）；人均绿地低值街区位于黄浦江北部（小东门街道 0.48 m2/人和老西门街道 0.36 m2/人）和南部（五里桥街道 0.40 m2/人）。伦敦一区高值集中于西部，最高值处于 Westminster 019C，为 2 901.72 m2/人。从整体上来说。通过上海黄浦区与伦敦一区对比，可以看出：（1）上海黄浦区绿地总量太小，多数规模较小，绿地数量分布较为均衡，但南部沿黄浦江街道公园绿地数量过少，大部分以街道绿地和街心花园为主。伦敦一区绿地总量大，以中大型公园为主，小型街心花园为辅，小型花园分布较为均衡。（2）上海黄浦区常住居民人口数量大，远超伦敦一区，结合人口空间分布图和人均绿地分布图，上海黄浦区和伦敦一区人口数量高值的街区，人均绿地值无明显低极化特征。N0 750 1 500 3 000 m0.360.470.470.830.831.071.071.811.81人均绿地占比/（m2/人）N0 750 1 500 3 000 m0.000.470.470.830.831.071.071.811.81人均绿地占比/（m2/人）图 4 上海黄浦区和伦敦一区的人均绿地指标空间分布表 4 绿地可达性数据统计表上海黄浦区绿地可达性伦敦一区绿地可达性最小值0.180.15最大值3.241 063.47平均值0.9594.642.4 绿化空间可达性分析通过基于 ArcGIS 平台的空间分析可知，黄浦区大多数街区绿地空间可达性指标在 0.580.75，其次绿地空间可达性数值为 0.250.58 和 1.24.0 的街区；从伦敦一区可达性指标的区段分布可以看出，大多数街区的绿地空间可达性数值处于 8.8735.16（91 个街区），其次为35.1687.85，低绿地空间可达性（00.87）街区数量最少，仅有 3 个，伦敦一区绿地空间可达性指标整体远远高于上海黄浦区（见图 4、表 4）。上海黄浦区和伦敦一区的绿地空间可达性分布不均，上海黄浦区呈现北高南低、西高东低的空间特征。高值区域主要分布在黄浦区靠市中心区街道（南京东路街道和瑞金二路街道），结合绿地分布，其地区绿地占比和聚集度高，街区以大型公园绿地及街心公园为主。南部和东部绿地可达性低值区域以小型绿地及道路绿地为主，虽然街区内绿地数量多，但街区内绿地占比低，聚集程度分散。将伦敦一区的绿地可达性值与上海黄浦区绿地可达性值相统一，可以看出，95%伦敦一区绿地可达性都处于高值地区，仅有 1.5%街区处于绿地可达性中值（Westminster 012 和 Westminster 022E）及 较 低 值（Westminster 022C）。其中高值地区南部 Southwark 和北部 Camden 区域较小，结合绿地现状，这两个地区以中小型公园和绿地为主，绿地数量多，分布聚集，西部与西北部 Westminster 地区以海德公园和摄政公园等大型公园（a）上海黄浦区（b）伦敦一区180城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02表 5 绿地面积对绿地可达性影响R2调整 R2F常数0.6670.667F（1,8）=336.804，p=0.000绿地面积因变量：黄浦绿地可达性D-W 值：1.717*p0.05，*p0.01表 6 路网密度对绿地可达性影响R2调整 R2F常数0.220.22F（1,8）=7.782，p=0.024道路密度因变量：黄浦绿地可达性D-W 值：1.273*p0.05，*p0.01为主，泰晤士河东部和北部 City of London 街区以小型街心花园绿地为主（见图 5）。3 可达性影响因素分析本文重点聚焦研究的绿地空间可达性影响因素有以下两个。3.1 绿地面积对可达性的影响从表 5 可知，将上海绿地面积作为自变量，而将黄浦区绿地可达性作为因变量进行线性回归分析，可以看出，模型 R2值为 0.667，意味着绿地面积可以解释为黄浦区绿地可达性的 66.7%变化原因。对模型进行 F 检验时发现模型通过 F 检验（F=336.804，p=0.0000.05），也即说明绿地面积会对黄浦区绿地可达性产生显著的正向影响关系。3.2 路网密度对可达性的影响从表 6 可知，将道路密度作为自变量，而将绿地可达性作为因变量进行线性回归分析，可以看出，模型 R2值为 0.22，意味着道路密度可以解释黄浦绿地可达性的22%变化原因。对模型进行 F 检验时发现模型通过 F 检验（F=7.782，p=0.0241.19（高）伦敦一区绿地可达性N0 750 1 500 3 000 m0.000.24（低）0.240.57（较低）0.570.74（中）0.741.19（较高）1.19（高）上海黄浦区绿地可达性（a）上海黄浦区（b）伦敦一区181 2023.02/Landscape Architecture and Landscape Design 园林与景观规划（3）绿地资源与人口密度分布不匹配。根据人口分布图与人均绿地可达性分析图可以看出，上海黄浦区大型绿地分布于人口密度较小地区，间接造成绿地资源无法就近服务于高人口密度区域人群。从上海黄浦区的生态绿地空间分布来看（见图 6），从增加绿地资源总量和人口密度分布空间匹配角度进行城市中心区绿地资源优化配置，是提升高密度城市中心区绿地生态空间品质的重要方向。综上所述，注重绿地生态资源的总量提升，多元化绿地空间在区域内的均衡配置，考虑绿地资源与人口密度的匹配性，是高密度城市中心区绿地生态空间系统提升的重要路径。参考文献1 陈书谦基于网络分析法的公园绿地可达性研究 D哈尔滨：哈尔滨工业大学，20132 DAI D.Racial/Ethnic and Socioeconomic Disparities in Urban Green Space Accessibility:Where to Intervene?J.Landscape and Urban Planning,2011,102(04):234-244.3 胡志斌，何兴元，陆庆轩，等基于 GIS 的绿地景观可达性研究：N0 750 1 500 3 000 m0.000.24（低）0.240.57（较低）0.570.74（中）0.741.19（较高）1.19（高）黄浦区绿地可达性南京东路街道瑞金二路街道老西门街道人口密度：29 632 人/km2人均绿地：1.81人口密度：23 618 人/km2人均绿地：60.4人口密度：25 443 人/km2人均绿地：5.14人口密度：50 783 人/km2人均绿地：1.07人口密度：28 406 人/km2人均绿地：0.48人口密度：41 085 人/km2人均绿地：0.36人口密度：37 160 人/km2人均绿地：1.41人口密度：31 390 人/km2人均绿地：0.83人口密度：26 582 人/km2人均绿地：0.40人口密度：59 753 人/km2人均绿地：1.02图 6 上海黄浦区绿地可达性与人口密度分布图（图片来源：作者自绘）以沈阳市为例 J沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005（06）：671-6754 MCGRAIL M R.Spatial Accessibility of Primary Health Care Utilising the Two Step Floating Catchment Area Method:An Assessment of Recent ImprovementsJ.International Journal of Health Geographics,2012,11(01):1-12.5 MOKGALAKA H.GIS-Based Analysis of Spatial Accessibility:An Approach to Determine Public Primary Healthcare Demand in Metropolitan AreasD.Cape Town:University of Cape Town,2015.6 NI J,WANG J,RUI Y,et al.An Enhanced Variable Two-Step Floating Catchment Area Method for Measuring Spatial Accessibility to Residential Care Facilities in NanjingJ.International Journal of Environmental Research and Public Health,2015,12(11):14490-14504.7 OLIVER A,MOSSIALOS E.Equity of Access to Health Care:Outlining the Foundations For ActionJ.Journal of Epidemiology&Community 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