基于GIS與空間可達(dá)性的小城鎮(zhèn)公園布局研究_以佛山市大瀝鎮(zhèn)為

1、第35卷第3期西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2010年6月Vol135No13Journal of S outhwest China Normal University(Natural Science EditionJ un12010文章編號:1000-5471(201003-0264-05基于GIS與空間可達(dá)性的小城鎮(zhèn)公園布局研究以佛山市大瀝鎮(zhèn)為例黎世兵1,況明生1,李惠敏21.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,重慶400715;2.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶400716摘要:針對公園空間分布的公平性問題,從小城鎮(zhèn)公園空間結(jié)構(gòu)和布局的角度入手,以佛山市大瀝鎮(zhèn)為例,使用引力模型與改進(jìn)后的引力模型分析各行政村

2、的公園可達(dá)性指標(biāo).結(jié)合研究區(qū)公園分布的實際情況,進(jìn)一步通過GIS空間分析,清晰、直觀地解決新建公園選址問題.最后,分析比較了選址前后各行政村公園的空間可達(dá)性.關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);空間可達(dá)性;小城鎮(zhèn);公園;布局中圖分類號:TU984文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A公園是城市游憩資源的一個重要元素,也是城市規(guī)劃所要考慮的一個重要因素,它對保障一個可持續(xù)的城市環(huán)境,維護(hù)居民的身心健康有著至關(guān)重要的作用1.公園作為城市的重要資源,居民能否方便地獲取并享受這種服務(wù)是衡量一個城市現(xiàn)代化發(fā)展水平、和諧人地關(guān)系的一個重要指標(biāo)2,特別是在原有缺乏規(guī)劃的小城鎮(zhèn),傳統(tǒng)的利用人均公園數(shù)、公園面積等指標(biāo)難以在空間上描述城市公園的布局,

3、很難真正反映公園對城市居民服務(wù)的有效性.國內(nèi)外關(guān)于公園設(shè)施空間分布評價的文獻(xiàn)并不多見.中國學(xué)者結(jié)合GIS技術(shù)、空間可達(dá)性已廣泛運用于各種服務(wù)設(shè)施(學(xué)校、醫(yī)院、加油站、城市公共綠地空間分布分析與區(qū)位研究3,評價不同群體對于特定的社會服務(wù)的獲取及享受是否公平.如周亮利用單要素阻力模型分析了武漢漢口市的城市公共綠地和空間可達(dá)性,并對公共綠地的優(yōu)化布局進(jìn)行了探討4.國外Eason等分析了Iowa地區(qū)老年人口有關(guān)的衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)的空間分布,并建立了基于GIS的空間分析及模型支持系統(tǒng),用于預(yù)測未來的衛(wèi)生保健需求以及擬定衛(wèi)生管理項目等5.GIS已經(jīng)用在許多研究中去估算一個新醫(yī)院、新公園、新廣場的最佳位置,考慮

4、到已有的設(shè)施、交通運輸供給以及人口密度,使居民到新公園、廣場的距離最短.綜合以上國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),可以看出GIS相關(guān)技術(shù)是公園設(shè)施規(guī)劃、選址不可缺少的工具,通常采用公園的空間可達(dá)性指標(biāo)作為公園資源規(guī)劃的重要參考依據(jù).1研究方法111公園空間達(dá)性的概念到目前,對于空間可達(dá)性的精確定義學(xué)術(shù)界沒有一致的看法,不同的學(xué)者對可達(dá)性有不同的理解.本文所表述的空間可達(dá)性(Space Accessibility反映了空間實體之間克服距離障礙進(jìn)行交流的難易程度,表達(dá)了空間實體之間的疏密關(guān)系,它與區(qū)位、空間相互作用和空間尺度等概念緊密相關(guān)6.而公園的空間可達(dá)性,可以看成是空間任意一點到達(dá)特定的公園的相對難易程度,反

5、應(yīng)了人在城市中的運動需要克服空間阻力來完成,從而可用綠地空間可達(dá)性衡量綠地景觀給居民提供服務(wù)的可能性或潛力5-6.收稿日期:2009-07-21作者簡介:黎世兵(1985-,男,重慶彭水人,碩士研究生,主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究.通訊作者:況明生,教授.112空間可達(dá)性指標(biāo)的選取本文采用空間可達(dá)性概念來分析公園空間布局特征,在Guagliardo 7總結(jié)的可達(dá)性模型的基礎(chǔ)之上,選擇了引力模型與改進(jìn)引力模型作為空間可達(dá)性指標(biāo).引力模型來源于牛頓萬有引力定律,它主要通過模擬萬有引力定律的公式來計算公園對周圍居民的吸引力的累計值.A i =nj =1S j d ij (1式中A i 表示一個居

6、民點到公園的可達(dá)性指標(biāo);S j 表示第j 個公園的服務(wù)能力,可以用該公園的面積來表示;d ij 中,d ij 表示行政村與公園的直線距離,表示阻抗系數(shù).但是這個簡單的模型中,只考慮了公園這個“供”方所產(chǎn)生的潛能,而沒有考慮到“需求”方的因素.很多學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了改引力進(jìn)模型,公式如下:A i =nj =1S j V j d ij 其中V j =m k =1P k d -kj (2式中P k 表示居民點的人口數(shù)量,n 和m 分別表示公園和居民點的數(shù)量.A i 值越大表示可達(dá)性越好.從上面的公式中可看出,改進(jìn)后的引力模型不僅考慮了作為供方的公園的規(guī)模、服務(wù)能力、空間距離,而且還考慮了需方的人口

7、數(shù).但改進(jìn)后的重力模型計算比較復(fù)雜,為了計算方便,其中阻抗力系數(shù)值根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)取1-28,本文取=1,空間距離取自然村的中心點到達(dá)公園的直線距離(單位m ,公園的規(guī)模選其面積(單位m 2.113數(shù)據(jù)處理平臺A RC GIS910以強大的分析功能成為一種主流的GIS 軟件系統(tǒng),用戶可用此進(jìn)行分析和地圖創(chuàng)建9.本文選用ARC GIS910地理信息系統(tǒng)分析平臺,主要利用ARC GIS 中緩沖區(qū)分析、疊加分析、最短距離分析等功能,為了處理更加方便,使用VBA 編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間處理分析.2研究區(qū)域概況大瀝鎮(zhèn)處于城鎮(zhèn)發(fā)展歷史較長、發(fā)展程度較高的沿海城鎮(zhèn)發(fā)展核心區(qū).東與廣州市荔灣、白云區(qū)接壤,位于廣佛中心

8、市區(qū)之間的中軸線上,總面積為125177km 2.現(xiàn)有戶籍人口2612萬人,下轄鹽步、黃岐、大瀝3個辦事處,共有12個社區(qū)居委會和32個村委會.按戶籍人口統(tǒng)計,2003年地區(qū)總?cè)丝谶_(dá)到244266人.公園數(shù)累計14個,包括各種紀(jì)念公園,總面積77900m 2.3空間可達(dá)性分析根據(jù)大瀝鎮(zhèn)各行政村人口分布數(shù)據(jù)以及公園的分布數(shù)據(jù),應(yīng)用ARC GIS 最短距離模塊計算出各行政村到最短距離公園的距離,然后再利用公式(1和(2進(jìn)行計算,得到各行政村公園的可達(dá)性指標(biāo).為了簡化計算過程,各行政村距離的測算依據(jù)各行政村的幾何中心,阻抗力系數(shù)=1,為了分析的方便,在A RC 2MA P 中進(jìn)行VBA 編程計算結(jié)果

9、如圖1所示 .圖1各行政村公園空間可達(dá)性562第3期黎世兵,等:基于GIS 與空間可達(dá)性的小城鎮(zhèn)公園布局研究以佛山市大瀝鎮(zhèn)為例662西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版投稿網(wǎng)址http:/xbgjxt1swu1cn第35卷通過計算得出大瀝鎮(zhèn)各行政村離最近的公園的距離有很大差距,最小值為0119km,最大值為5114 km,平均值為1156km,按正常人的平均行走速度為415km/h計算,花費時間在3min到72min,享受公園服務(wù)的機(jī)會嚴(yán)重不公平.從圖1的引力模型中可以看出,研究區(qū)內(nèi)各行政村的空間可達(dá)性分五級,級數(shù)越高的可達(dá)性越好,詳細(xì)分級為:一級包括顏邊、興賢、潭邊和橫崗等4個村;二級包括高邊、曹邊

10、、謝邊、雅瑤、水頭、聯(lián)安、奇槎、河西和東秀等9個村;三級包括瀝北、瀝西、鐘邊、大鎮(zhèn)、瀝東、聯(lián)滘、平地、橫江、六聯(lián)、漁業(yè)、黃岐、河?xùn)|、鹽步和泌沖等14個村;四級包括太平、鳳池、瀝中和沙溪等4個村;五級包括只有白沙和大瀝城區(qū).考慮需方的改進(jìn)引力模型得到的空間可達(dá)性大致呈條帶裝間隔分布,也分為五級,詳細(xì)分級為:一級包括顏邊、興賢、潭邊、橫崗和謝邊等5個村;二級包括曹邊、奇槎、河西和東秀等4個村;三級包括高邊、瀝北、雅瑤、瀝東、聯(lián)滘、平地、橫江、水頭、聯(lián)安和鹽步等10個村;四級包括瀝西、鐘邊、瀝中、大鎮(zhèn)、河?xùn)|、黃岐、六聯(lián)、漁業(yè)和泌沖等9個村;五級包括太平、鳳池、大瀝城區(qū)、沙溪和白沙等5個村.反映出各行

11、政村享受公園服務(wù)的機(jī)會的不公平,存在著很大的差距,可達(dá)性小的地區(qū)主要集中在大瀝鎮(zhèn)相對欠發(fā)達(dá)的西部.4新建公園選址分析在對大瀝鎮(zhèn)公園分布的現(xiàn)狀和對各行政村公園空間可達(dá)性的分析的基礎(chǔ)上,為了更好地促使社會的和諧,提高居民的物質(zhì)與精神文化生活的水平,結(jié)合研究區(qū)的實際情況,進(jìn)行了新建公園的選址分析.411選定影響公園選址的因素公用設(shè)施的布局主要受人口分布、交通條件的便利程度、現(xiàn)有公園的服務(wù)范圍、地理條件等的影響10.本文公園的選址也主要考慮人口密度、交通因子、競爭因子、場地條件等四個因素.1人口密度.人口密度在一定程度上決定著公園的分布情況,當(dāng)一個公園周邊的人口密度大,這個公園的利用率就高,就能更好地

12、展現(xiàn)出其服務(wù)周邊居民的能力.2交通因子.交通因子是影響到達(dá)公園是否便捷的重要因子.交通條件比較好的公園,能縮短居民到達(dá)所花的時間,降低休閑的成本,而距離遠(yuǎn)、交通不便的公園的吸引力也會降低.因此,隨著空間距離的增加,公園對周邊居民的吸引力也會減少.3競爭因子.當(dāng)有多個公園位于同一地區(qū)時,綠化好、娛樂設(shè)施更豐富、面積比較大等更具優(yōu)勢的公園對周邊居民的吸引力就會更大.相反,規(guī)模小的公園就可能會被閑置,導(dǎo)致資源浪費.4場地條件.公園只能建立在特定的土地利用類型上.新建公園時,不僅要考慮前面所述的因素,還要考慮一定的環(huán)境因素,比如綠化因素、周邊是否有水域等.由于數(shù)據(jù)影響程度的指標(biāo)獲取困難,本文將所選擇的

13、幾個因素對公園選址的影響程度視為相同.412公園選址空間分析數(shù)據(jù)處理1原始數(shù)據(jù).本文選用佛山市大瀝鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、人口密度數(shù)據(jù)(可達(dá)性分析中運用、現(xiàn)有公園分布數(shù)據(jù)、主要道路數(shù)據(jù)來研究公園的選址問題.2派生數(shù)據(jù).對于公園選址,一方面要求建立在土地利用類型為公共綠地、旅游用地或農(nóng)業(yè)及生態(tài)綠地上,另一方面是要選擇離現(xiàn)有公園比較適宜的地點,便于提高公園的利用率,再一方面是要考慮交通因素.因此,本文根據(jù)現(xiàn)有的土地利用規(guī)劃圖、公園分布數(shù)據(jù)以及主要交通道路在假定新建公園必須具備:離原有公園的距離為1500m;離交通道路50m;土地利用類型為公共綠地、旅游用地或農(nóng)業(yè)及生態(tài)綠地;公園面積為10000m2.派

14、生出土地利用類型數(shù)據(jù)、公園的服務(wù)能力緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、交通道路緩沖區(qū)數(shù)據(jù)見圖2.3數(shù)據(jù)的選址分析.在數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)之上,選取ARC GIS的空間分析中的最短距離分析、疊加分析、鄰域分析,提取出空間可達(dá)性值前5位的選址地點(圖2“備選方案”所示. 圖2數(shù)據(jù)處理分析流程將5個點分別加入原有的13個公園中組合成5個新的公園圖層數(shù)據(jù),利用引力模型和改進(jìn)引力模型計算出各行政村基于5個公園圖層的公園空間可達(dá)性,各組可達(dá)性指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差如表1所示.表1各個組合的空間可達(dá)性標(biāo)準(zhǔn)差組合1組合2組合3組合4組合5引力模型101050229193994711011665810119591011339改進(jìn)引力模型0112502

15、7011211039011240040112434801125375從表1中可以看出,不管是引力模型還是改進(jìn)引力模型,組合2都位于第一位,因此可以將它確定為此次公園選址的最佳位置,并在此基礎(chǔ)上計算引力模型與改進(jìn)引力模型的空間可達(dá)性(圖3.從圖3中可以看出,新建公園以后研究區(qū)內(nèi)各行政村公園的空間可達(dá)性指標(biāo)明顯增加.各行政村最近公園平均距離減少為1129km ,代表享受公園服務(wù)公平性的最近公園距離標(biāo)準(zhǔn)差是由原來的1120降低到0177,從而使各行政村,特別是西部地區(qū)的居民享受公園服務(wù)的可能性得到了大大提高 .a :最佳選址位置;b :選址后引力模型空間可達(dá)性;c :選址后改進(jìn)引力模型空間可達(dá)性圖3

16、最佳選址結(jié)果圖5結(jié)論與討論本文將GIS 與空間可達(dá)性分析方法引入到選址問題中,從空間可達(dá)性角度入手,結(jié)合實際選擇了引力762第3期黎世兵,等:基于GIS 與空間可達(dá)性的小城鎮(zhèn)公園布局研究以佛山市大瀝鎮(zhèn)為例862西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版投稿網(wǎng)址http:/xbgjxt1swu1cn第35卷模型與改進(jìn)引力模型分析了大瀝鎮(zhèn)各行政村現(xiàn)有公園的空間可達(dá)性.研究表明,大瀝鎮(zhèn)的西部地區(qū)公園相對較為欠缺,是公園設(shè)施建設(shè)優(yōu)先考慮的地方.結(jié)合影響公園選址的因素,利用ARC GIS中的空間分析模塊和VBA編程,結(jié)合空間可達(dá)性指標(biāo),很好地解決了新建公園的選址問題,得出最佳選址,并比較了選址前后的區(qū)別.由于數(shù)據(jù)獲取

17、方面的原因,本研究中,計算的處理都進(jìn)行了簡化,空間距離直接使用空間直線距離代替了實際交通距離,以各行政村的幾何中心為居民點,將各個影響公園選址的因素的影響程度視為相同.此外,公園的規(guī)模不僅與面積有關(guān),而且還與公園內(nèi)部的設(shè)施、娛樂項目等有關(guān).在今后的研究工作中,如果考慮上述因素,結(jié)合GIS的網(wǎng)絡(luò)分析,將會得到更好的分析結(jié)果.參考文獻(xiàn):1周廷剛,郭志達(dá).基于GIS的城市綠地景觀引力場研究以寧波市為例J.生態(tài)學(xué)報,2004,24(6:1158-1163.2馬林兵,曹小曙.基于GIS的城市公共綠地景觀可達(dá)性評價方法J.中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,2006,45(6:111-115.3俞孔堅,段鐵武,李迪

18、華,等.景觀可達(dá)性作為衡量城市綠地系統(tǒng)功能指標(biāo)的評價方法與案例J.城市規(guī)劃,1999,23(8:8-11.4周亮,王挺,馬娜,等.基于GIS的城市公共綠地空間可達(dá)性研究以武漢市漢口地區(qū)為例J.云南地理環(huán)境研究,2008,20(4:11-20.5Eason A,Tim S.Using GIS as A Management Tool for Health Care Assessment and PlanningC.G eographic Infor2mation systems in public health:proceedings of the Third National Conferen

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20、ographical Systems,2000(2:167-184.9趙兵.基于GIS技術(shù)的汶川縣生態(tài)敏感性分析J.西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,2009,31(4:148-153.10戴曉愛,仲鳳呈,蘭燕,等.GIS與層次分析法結(jié)合的超市選址研究與實現(xiàn)J.測繪科學(xué),2009,34(1:184-186.The Layout R esearch of the Park in Sm all Tow ns B asedon GIS and Space AccessibilityA case study of Dali tow n in Foshan CityL I Shi2bing1,KU AN G Ming2sheng1,L I Hui2min21.School of Geographical Sciences,Southwest University,Chongqing400715,China;2.School of Res ources and Environments,Southwest University,Chongqing400715,ChinaAbstract:Park is one important resource of urban recreation.In t his paper,