第47卷㊀第3期2023年5月
南京林业大学学报(自然科学版)
JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition)
Vol.47,No.3May,2023
㊀收稿日期Received:2021⁃07⁃05㊀㊀㊀㊀修回日期Accepted:2022⁃08⁃10
㊀基金项目:江苏省自然科学基金青年项目(BK20220410);教育部人文社科基金青年项目(22YJCZH237);江苏省高校自然科学基金面上项目(1020221108);江苏省高校哲学社会科学研究一般项目(2022SJYB0162)㊂
㊀第一作者:张金光(zjg@njfu.edu.cn),讲师,博士㊂∗通信作者:赵兵(zhbnl0118@njfu.edu.cn),教授㊂
㊀引文格式:张金光,宋安琪,夏天禹,等.社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度[J].南京林业大学学报(自然科学版),2023,
47(3):191-198.ZHANGJG,SONGAQ,XIATY,etal.Evaluatingtheurbanparkgreenspaceexposurefromtheperspective
ofthecommunitylifecircle[J].JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2023,47(3):191-198.DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202107005.
社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度
张金光,宋安琪,夏天禹,赵㊀兵∗
(南京林业大学风景园林学院,江苏㊀南京㊀210037)
摘要:ʌ目的ɔ社区生活圈是居民日常生活接触最密切的空间单元㊂评估生活圈内公园绿地的暴露水平,能够精准刻画居
民与公共绿资源日常交互场景,识别公园绿地服务盲点㊂ʌ方法ɔ选取南京市中心城区为实证案例,首先通过Isochrone应用程序编程接口(API)计算居住小区15min步行等时圈,以此作为社区生活圈的划定依据;其次构建了一个涵盖数量㊁面积㊁距离和质量的系统性暴露水平测度体系来评估圈内公园绿地暴露度;最后,采用区位熵指数和Getis⁃OrdGi∗指数分析公园绿地暴露度和人口之间的供需空间匹配度,以及公园绿地暴露冷点⁃热点居住小区的空间聚类分布㊂ʌ结果ɔ①南京城区居住小区的公园绿地暴露度存在空间分布不均衡性,城区内近一半的居住小区分布在公园绿地暴露的盲点(20 12%)和冷点(25 63%)区域;②区位熵指数表明研究区域内公园绿地暴露度与人口之间的空间匹配度失衡;③公园绿地暴露度呈现了显著的 圈层 结构聚类状态㊂ʌ结论ɔ研究成果可为细化城市绿地系统规划㊁促进公园绿地科学合理的配置提供理论和实践支撑
㊂关键词:公园绿地;暴露度;冷⁃热点聚类分析;社区生活圈;空间匹配度;配置优化;南京中图分类号:TU984㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):
文章编号:1000-2006(2023)03-0191-08
Evaluatingtheurbanparkgreenspaceexposurefromthe
perspectiveofthecommunitylifecircle
ZHANGJinguang,SONGAnqi,XIATianyu,ZHAOBing∗
(CollegeofLandscapeArchitecture,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)
Abstract:ʌObjectiveɔThecommunitylifecircleisthemostbasicspatialunitcomprisingresidents dailylives.Assessingexposuretoparkgreenspaces(PGSs)withinthecommunitylifecirclecanaccuratelyportraydailyinteractionsbetweenurbanresidentsandpublicgreenresources,thusidentifyingblindspotsinPGSservices.ʌMethedɔInthisstudy,weselectedthecentralareaofNanjingcityasacasestudy.First,the15⁃minutewalkablezoneoftheresidentialcommunitywascalculatedusingtheisochroneasthebasisforthedemarcationofthecommunitylifecircle.Additionally,asystematicexposureassessmentframeworkcoveringquantity,area,distanceandqualitywasconstructedtoassesstheservicecapacityofPGSswithinthewalkablezone.Finally,thelocationalentropyandGetis⁃OrdG∗iindexeswereusedtoanalyzethespatialmat
chofsupplyanddemandbetweenPGSexposureanddemandfromresidents,inadditiontothespatialclusteringdistributionofPGSexposurewithincold⁃hotspotcommunities.ʌResultɔ(1)AnunevenspatialdistributionofPGSexposureexistedwithinurbanresidentialareas,with20.12%and25.63%oftheresidentialcommunitiesbeinglocatedintheblindandcoldspots,respectively.(2)ThelocationalentropyindexindicatedthattherewasanimbalancewithinthespatialmatchingbetweenPGSexposureandurbandwellers demand.(3)ThePGSexposureshowedasignificant circle structureclustering.ʌConclusionɔThesefindingsprovidetheoreticalsupportforrefiningtheplanningofurbangreenspacesystemswhilealsopromotingthescientificandreasonableallocationofPGS.Keywords:parkgreenspace;exposuredegree;cold⁃hotspotsclusteringanalysis;communitylifecircle;spatial
matchingdegree;configurationoptimization;NanjingCity
南京林业大学学报(自然科学版)第47卷
㊀㊀当前,我国城市发展进入内涵提升阶段,土地利用由粗犷的增量模式转向空间资源存量发展的精细化配置,城市发展的关注点也由过去经济空间优先发展嬗变至以人民为中心的㊁高质量的生活空间营造㊂公园绿地作为城市中重要的自然资源,是居民日常生活空间中必不可少的公共资源㊂公园绿地不仅为城市提供了广泛的生态系统服务,也是居民亲近和感受自然的重要场所[1]㊂尤其在新型冠状病毒(COVID⁃19)感染疫情爆发以来,人们对城市公园高质量绿地的需求激增[2]㊂然而,公园绿地也是一种稀缺的城市绿资源,精准评估其供给能力㊁科学干预配置模式是实现城市自然资源生态福利均等性的重要措施,也是解决居民日益增长的美好生活需求与生活空间不平衡不充分发展之间矛盾的重要途径㊂在现行的城市绿地系统规划编制和各项园林绿化相关政策中,公园绿地供给能力的考核指标均是以 绿地率 和 人均公园绿地面积 等空间绩效指标为基础,在街道或行政区的基本单元下开展评估工作,较难全面衡量公园绿地现状和精准刻画居民与公园绿地日常互动的场景,也较难满足城市内部协同治理的发展需要㊂ 公园绿地暴露 能够反映居民与城市公园绿地的接触与互动情况,可以用来评估基于一定特征(如面积㊁类型㊁设施品质)的公园绿地暴露于人的程度[3]㊂暴露度评估的本质是公园绿地供给能力的服务绩效评价,强调人与自然环境日常接触和互动的机会,常以个体或社区体为基本评估单元㊂社区是城市发展和社会治理的基层单元,构建社区生活圈绿资源,不仅有利于公园绿地配置均好性和公平性的实现,更有助于城乡空间治理转型延续深化和城市更新行动深入细化[4]㊂ 社区生活圈 是基于快速城市化过程后提出的城市地理和规划学科交叉领域的概念,于20世纪90年代后期引入中国,并迅速成为了城市规划㊁城市地理和风景园林等相关学科的前沿话题㊂研究者对社区生活圈的研究进展主要涉及:社区生活圈的空间
边界划定[5-6]㊁基于生活圈的公共服务设施布局评价[7-8]及建成环境评估[9]㊂在生活圈边界划定层面,柴彦威等[10]基于结晶生长的活动空间模型构建了社区生活圈划分方法;孙道胜等[11]将社区居民非工作时间的户外活动行为轨迹(GPS)作为社区生活圈的划定依据;Li等[12]通过逻辑回归和机器学习技术建立了行为需求估计模型,并以此模型划定社区生活圈的内部结构㊂然而,在划定方法的应用层面,多数研究和规划实践采用的是基于步行可达的空间范围㊁人口规模和土地面积作为划定依据,并且与行政边界相互协调㊂在公共服务设施布局评价层面,Weng等[13]以15min步行可达性为基础,分析上海市社区的社会经济地位与社区可步行性的相关性,并评估了不同年龄体(成人㊁儿童和老人)在生活圈内享受公共服务设施的公平性;周弦[14]采用15min步行指数揭示了上海市黄浦区单元规划公共服务设施布局的可步行性和合理性;韩增林等[15]借助于高德地图数据,使用城市网络分析工具评估了大连市沙河口区内90个社区的居民出行可达公共服务设施的数量和类别㊂在建成环境评估层面,杜伊等[16]以上海市街道为基本单元,开展了社区生活圈视角下的公共开放空间绩效评估工作;金云峰等[17]提出了基于 人民城市 理念的大都市社区生活圈公共绿地多维度精明规划模式㊂
本研究以居民最基本居住生活单元(居住小区)为基本单元评估城市公园绿地的供给能力,借助于开源地图数据构建15min等时圈作为社区生活圈的划定标准,打破了行政边界的约束,更加细致地刻画了住区居民在15min可步行范围内与公园绿地交互活动的场景㊂从数量㊁面积㊁质量和距离维度测度公园绿地暴露度并精准识别社区生活圈内公园绿地暴露盲点和冷热点,分析研究区域内公园绿地暴露度和居住人口之间的供需空间匹配度,以期为面向社区生活圈的公园绿地优化配置提供依据㊂
1㊀材料与方法
1.1㊀研究区概况
选取南京市(118ʎ22ᵡ 119ʎ14ᵡE,31ʎ14ᵡ 32ʎ37ᵡN)为研究案例㊂南京市中心城区被贯穿境内的长江分为江南主城和江北新主城,是南京中心城市功能的主要承载区,总体规划范围为802km2㊂据‘南京市城市总体规划草案(2018 2035)“,南京市中心城区规划人口785万人,其中江南主城规划605万人,江北新主城规划180万人㊂截至2019年末,南京市城区现有人口约为634 84万人㊂城市公园以‘南京市绿地系统规划(2013 2020)“‘南京市公园布局规划(2017 2035)“中提及的公园绿地名录为基础,包括名称㊁面积与位置等基本信息㊂经初步统计,涉及城市公园共计197个,其面积范围为0.22 2641.24hm2,总面积达6892.78hm2㊂
291
㊀第3期张金光,等:社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度
1.2㊀居住小区信息获取和社区生活圈划定本研究以居民日常接触的最小生活单元(居住小区)为基本单元,但国家或地方政府公开的最精细人口统计数据为街道层级,因此需要对城区内居住小区位置和边界进行划定㊂首先,通过百度地图API接口爬取居住小区的兴趣点(POI)数据,返回参数包括名称㊁经纬度坐标㊁地址信息等属性;其次,依
托网络爬虫工具从房地产交易网站(安居客㊁链家网)抓取小区房屋总户数㊁总建筑面积和容积率等信息;最后,结合BIGEMAP高分辨率遥感地图(每3 6个月更新1次㊁像素精度为0.25m的高清地图下载器)校准和整合互联网获取的居住小区属性信息,对不在研究区域内的㊁有疑义的㊁重复的数据进行实地调研核对,划定居住小区边界,最终获取2033个居住小区㊂
居住小区人数通过户数与户均人数的乘积值来估算㊂其中,户数来源于房地产交易网站,户均人数按照3.0人计算㊂本研究计算所得到的南京市中心城区居住总人口约为604万人,与‘2019年中国城市建设统计年鉴“中公开的城区人口基本吻合㊂
本研究以居住小区的几何中心点为 源 点,构建15min等时圈,即计算在15min步行时间内可以从 源 点到达的空间区域,并以多边形(等时线)的形式在地图之中可视化㊂构建方法依托于
Mapbox全球开放地图平台提供的IsochroneAPI㊂通过Python编程语言设置调用MapboxAPI接口,抓取网页数据(geojson格式),并利用geopandas读取并显示获取的地理空间数据㊂
1.3㊀公园绿地暴露度评估指标
从数量㊁面积㊁距离和质量4个维度构建公园绿地暴露度评估体系㊂在数量维度上,以居民15min步行活动范围内覆盖到的公园绿地的个数为评估标准,描述公园绿地所能提供的数量层面的供给水平㊂在面积维度上,以15min社
区生活圈内公园绿地总面积作为评估依据㊂数量指标和面积指标主要通过空间叠加分析计算,可以用来表征公园绿地的可获得性㊂在距离维度上,利用网络分析法创建OD成本矩阵,依据城市步行路网计算每个小区居民点到达最近城市公园绿地的最短路网距离,用来反映居民点到访公园绿地的可达性㊂在质量维度上,选取易于量化的公园绿地质量特征因子[18]:公园绿地规模(面积)㊁有效活动面积㊁植被覆盖度㊁路网密度和水体比例,通过熵权法对各项特征因子进行整合㊂
熵权法是一种客观权重法,指标权重的确定主要受到指标相对变化程度的影响㊂但这种方法只考虑效益指标(越大越好)或成本指标(越小越好)㊂公园绿地面积㊁有效活动面积㊁植被覆盖率等是效益指标,而路网密度是一个区间指标(指标分布越接近最佳区间越好),最佳路网密度区间内的公园绿地可以提供较好的步行环境㊂本研究参照新版的‘公园设计规划“将最佳区间设定为150
380m/hm2㊂因此,笔者对路网密度指标进行了如下预处理:
bij=
1-150-aij
150-an,ifanɤaij<150
1,if150ɤaij<380
1-aij-380
am-380,if380ɤaij<am
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
式中:aij和bij分别代表旧的和新的路网密度标准化指标;an是数据集的最小值;am是数据集的最大值㊂熵权法的实现步骤如下:
1)建立判断矩阵(D),由m个评价方案和n个评价指标组成;Epj为公园绿地j的第p个暴露度评价指标㊂
D=(E
pj)mˑn㊀(p=1,2,...,m;j=1,2,...,n)㊂2)对矩阵D进行标准化处理,得到无量纲指
标矩阵,经过预处理步骤后的评价结果均为效益指标(rpj):
rpj=Epj-min{Epj}
max{Epj}-min{Epj}㊂
3)计算公园绿地j在评估指标p下的比例(Ppj):
Ppj=Epj/ðnp=1Eij㊂
4)计算第p个评估评价指标的熵值(Ep)和熵权(μp):
Ep=-1ln(n)ðnp=1Ppjln(Ppj),(j=1,2,...,n);μp=1-Ep/(n-ðnp=1Ep)㊂
利用熵权法确定的5项质量指标最终权重为:公园绿地面积0.26㊁植被覆盖度0.02㊁水体比例0 40㊁有效活动面积0.24㊁路网密度0.08㊂
然后,将15min社区生活圈内多维度的公园绿地暴露度指标进行 最大值-最小值 标准化处理㊂其中,距离维度为负向指标,即距离公园绿地(入口)的距离越大,其服务能力越差,采用公式X=(max-x)/(max-min)进行计算,距离阈值的上限设定为1200m㊂最终,将各暴露度指标计算结果映射到[0,1]区间,采用等比加权方式计算出4
391
南京林业大学学报(自然科学版)第47卷
个维度下公园绿地暴露度平均值作为公园绿地综合暴露度,用来表征住区居民能够享受的公园绿地
综合服务能力(表1)㊂
表1㊀基于15min社区生活圈的公园绿地暴露度评价分值表
Table1㊀Evaluationscoresofparkgreenspaceexposurebasedona15mincommunitylivingcircle
服务维度dimension
评价指标indicator
权重weight盲点值blindspotvalue
冷热点值cold⁃hotspotvalue
数量quantity圈内公园绿地数量/个100面积area圈内公园绿地面积/hm210>0质量quality
圈内公园绿地质量累计值10>0距离proximity圈内访问公园绿地最短路径距离/m
>1200
ɤ1200分值value
0<G∗iɤ1
1.4㊀公园绿地暴露的均衡性指数
采用区位熵指数和冷⁃热点指数对公园绿地暴
露的均衡性进行评价㊂区位熵是经济学领域衡量某一区域要素的空间分布情况以及该区域在上级区域中的地位与作用的一种指标[19],本研究将其引用至城市公共资源空间匹配度评价与均衡性评价之中,评估研究区域内公园绿地暴露度与常住人口分布之间的空间匹配度㊂各个空间单元的区位熵为该空间单元内常住人口人均公园绿地暴露度与整个研究范围内常住人口人均公园绿地暴露度的比值㊂若空间单元的区位熵指数大于1,表明空间单元内公园绿地暴露度水平高于研究范围的总体水平;若空间单元的区位熵指数小于1,则表示空间单元内公园绿地暴露度水平低于研究范围的整体水平[20]㊂公式如下:
Qj=(Tj/Pj)/(T/P)㊂
其中:Qj为j空间单元区位熵;Tj为j空间单元中公园绿地的暴露度;Pj为j空间单元中常住人口数量;T为研究范围内公园绿地暴露度总量;P为研究范围内常住人口总量㊂
冷/热点指数(Getis⁃Ord,G∗i)用来分析居住小区的公园绿地暴露度聚集情况[21]㊂通过ArcGIS空间分析模块中的热点分析工具可对数据集中的每一个空间要素计算G∗i指数,得到的z得分和p值,进而评估高值或低值要素在空间上发生聚类的位置㊂若z<-1.96,则表示为冷点聚集区域;若z>1.96,则表示为热点聚集区域;若z处于-1.96
1 96之间,则无显著聚类效应㊂此外,笔者采用FDR校正,使得统计显著性结果可以依据多重测试和空间依赖性进行反复修正,使结果更具客观性和有效性㊂冷⁃热点指数计算公式如下:
G∗i
=ðnj=1wijxj- Xðnj=1wi
[nðnj=1w2i-(ðnj=1wi)2
]n-1
; X
=ðnj=1xj
;S=
ðnj=1x2
- X2㊂
式中:G∗i为空间统计z得分,xj是居住小区j的公园绿地暴露度值;wi是居住小区i和j之间的距离权重;n为居住小区的总数量㊂
2㊀结果与分析
2.1㊀公园绿地暴露度空间分布
15min社区生活圈内,南京城区公园绿地数
量㊁面积㊁质量和距离维度下公园绿地暴露度的评估结果见图1㊂
在数量维度上,城区各小区圈内拥有公园绿地个数分布存在一定的不均衡性㊂整体上看,位于中心区域(鼓楼㊁玄武㊁秦淮㊁建邺北部)的小区数量在各维度的表现要远好于城区边缘区域㊂在面积维度上,公园绿地暴露度分布也存在着不均衡性㊂从城市空间结构上来看,圈内公园总面积高值主要集中在 一带三片 区域: 一带 为秦淮河沿线风光带周边, 三片 分别是具有一定面积的环玄武湖公园 钟山风景区㊁环河西奥体中心以及环雨花台风景区附近㊂在质量维度上,面积较大的综合公园或专类公园质量分值较高,公园内植被资源丰富且具有一定维护良好的体力活动设施和娱乐休闲空间,能够给予居民良好的游憩环境㊂低质量公园绿地主要是散落在各处的社区公园和街旁游园,这些公园绿地通常规模较小,植被种类单一且在提供体力活动设施和娱乐活动场所上比较局限㊂质量视角下公园绿地的暴露度与生活圈内公园绿地质量高低基本一致,并且围绕着高质量公园呈 环状 结构分布㊂在距离维度上,位于城区的中心区域表现了相对较高的公园绿地暴露度,而在城区外围,特别是江北片区和各行政区交界地带的公园绿地暴露度则相对较差(图1)㊂
91
㊀第3期
张金光,等:
社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度
图1㊀基于15min社区生活圈的公园绿地多维度(数量㊁面积㊁质量和距离)暴露评估Fig.1㊀Multi⁃dimensional(quantity,area,qualityanddistance)exposureassessmentof
parkgreenspacebasedona15mincommunitylivingcircle
2.2㊀公园绿地暴露度冷热点分析
为便于比较各小区层面公园绿地综合暴露度的差异性,采用自然间断点分级法,将综合暴露度分为盲点㊁冷点㊁次冷点㊁次热点和热点5个等级,代表公园绿地综合暴露度从低值到高值演变㊂统计可知(表2),城区中有409个居住小区(占据总小区数量的20%)的公园绿地暴露度为零,意味着居住在此的居民无法在15min生活圈内享受城市公园绿地的服务,此类小区多分布在中心城区的北侧以及东南侧㊂位于公园绿地服务热点的区域仅有212个小区,占据总居住小区数量的10.43%,这些热点区域主要围绕着玄武湖 紫金山片区㊁秦淮河沿线风光带以及河西奥体中心周边分布㊂
2.3㊀公园绿地暴露度空间匹配度测度及空间聚类分析
㊀㊀区位熵指数可用来评估城市公园绿地暴露度与常住人口分布之间的空间匹配度㊂基于区位熵指数的研究区人均公园绿地暴露度空间分布见表3,区位熵指
表2㊀基于15min社区生活圈的公园绿地冷点⁃热点暴露度分级
Table2㊀Cold⁃hotspotclassificationofparkgreen
spaceexposurebasedona15mincommunitylivingcircle
分级classification
综合暴露度integratedexposurevalue
大众公园论坛
居住小区数量/个numberofcommunities
居住小区占比/%proportionofcommunities盲点blindspot040920.12冷点coldspot0.001 0.14852125.63次冷点subcoldspot0.149 0.28350824.98次热点subhotspot0.284 0.44938318.84热点hotspot
0.450 0.782
212
10.43
数的分布格局与公园绿地冷点⁃热点暴露度空间分布基本一致(图2A㊁2B)㊂高区位熵指数的居住小区主要分布在玄武区㊁鼓楼区和秦淮区,低区位熵值的居住区出现在长江以北的居住片区㊂然而,在
91