景观可达性作为衡量城市绿地系统功能指标的评价方法与案例 - 达人(老姜)

2008/09/11 | 景观可达性作为衡量城市绿地系统功能指标的评价方法与案例

类别(美丽人生) | 评论(0) | 阅读(254) | 发表于 18:16

摘　要：由于城市绿地指标(包括绿地率和人均绿地指标)受城市边界的主观性和可变性以及城市中绿地的空间分布的影响而有很大差异，这些指标很难或不足以衡量城市绿化和环境质量。为此，笔者提出以景观可达性作为评价城市绿地系统对市民的服务功能的一个指标。这一指标不但可以完善绿地(或其它服务设施)实际效用的评价体系，同时，为实现以人为本的城市规划思想提供了一个有力的依据。以中山为例，文章讨论了如何利用地理信息系统(GIS)技术进行景观可达性评价。
关键字：景观可达性；城市绿地；指标；评价

LANDSCAPE ACCESSIBILITY AS A MEASUREMENT OF THE FUNCTION OF URBAN GREEN SYSTEM
Abstract: Duo to the flexibility and subjectivity in defining urban boundaries,the commonly used idices for measureing the function of urban green system,such as average green area per capita and overall percentage green area,can hardly reflect the actual efficiency and their actual services for the citizens.The authors propose the use of landscape accessibility as a measurement of the services or function of the green urban system. This measurement can not only play as a complimentary index to the commonly used indi...
Key words: landscape accessibility; green area; GIS;

一、引言
　　
绿地作为城市景观的一个元素，是城市中唯一接近于自然的生态系统，它对保障一个可持续的城市环境，维护居民的身心健康有着至关重要的作用，最近有人把这种作用归入"生态系统的服务功能"或称为"自然的服务"（Nature's Service）(Daily, 1997），而居民是否能够方便地(特别是步行就近到达)和平等地享用这种自然的服务是城市环境可持续性的重要指标，即所谓的资源享用的公平性和社会平等性(如: Peter Jacobs, Julia Gardner and David A. Munro, 1987), 也是生态城市的必由之路和重要原则(Tony Dominsk,1992； Roseland, 1997), 。
　　
日下创建"园林城市"、"山水城市"的活动高潮迭起，但评价指标却始终未能有圆满的解决。人们习惯于用人均绿地面积，城市绿地率等来衡量城市的园林绿化水平，这些指标在实际的应用过程中有很大的缺陷。其中两种明显的缺陷是：
　
1它们因为建成区红线划分的方式或基数面积的大小变化而有很大的差异(图1a ~ 1c)。
　
2.他们没有考虑到居民实际上对这些绿地及其提供的服务的享用情况，也就是说，绿地本身的空间格局和分布情况未能反映出来。而事实上，绿地这一景观元素在空间上的分布和格局，将会极大地影响其服务功能（图2a-c）.
　　
因此，传统的城市绿化质量评价指标有着很大的局限性(俞孔坚，1998)，为补充这一不足，本文提出，用景观可达性指标作为城市绿化质量的一个衡量指标。

图1a-c 由于作为绿地率计算基数的建成区划界的人为影响导致绿地率指标的极大差异。
a.绿地对市民的服务不太方便 b.绿地对市民的服务较理想 c. 绿地对市民的服务最差
图2a-c 绿地空间分布格局将极大影响其服务的有效性

二、概念及方法

2.1 概念：
　　在现实生活中，我们常听人说："到某某公园真是太远了，坐车要一个多小时，而到达某某公园很方便，走上十分钟就到了"。从以上语言中，可以看出，可达性是人们日常生活中经常使用的一个指标，虽然是一种经验表述，却反映了可达性概念的实质内容：即某一景观的可达性是指从空间中任意一点到该景观（源）的相对难易程度，其相关指标有距离、时间、费用等等。
　　可达性实际上反映了景观对某种水平运动过程的景观阻力(Landscape Resistance, Forman and Godron, 1986; Forman,1995, Knaapen and Scheffer, etal,1992, Yu 1996a-b，俞孔坚，1999)。主要用来研究物种在穿越异质景观时所遇到的累计阻力。因此，又有人用可穿越性(Peameatibility, 如Boone and Hunter,1996)及隔离程度(Isocation, Macthur and Wilson,1967, Simberloff and Wilson,1969)来表述。更为普适性的概念是费用距离(Costdistance, 如ESRI, 1991)。而人在城市中的运动也同物种及其它水平生态过程在异相景观中的运动一样，同样需要克服空间阻力来完成，因此，我们可以用绿地景观的可达性来衡量绿地给居民提供服务的可能性或潜力。

2.2 景观可达性分析原理与模型

2.2.1原理
　　
可达性是指从源地克服各种阻力达到目的地的相对或绝对难易程度，其比较指标有距离、时间、费用等等。如果不考虑空间上的阻力分布差异，则平面上两点间直线距离最短，到达的代价最小，单一源地的可达性指标呈同心圆状分布，图示如下。

　　我们知道，从源到目的地的路径是有很多条的，但各条路径所克服的阻力是不一样的，为了简单起见，我们选择了A、B、C三条路径，分别计算其阻力累计值Acc(A)、Acc(B)、Acc(C)

图5 过程的路径分布图
由阻力分布图(图3)，及路径分布图(图5)可以得出：
路径A的累计阻力：Acc(A) = 1/2×1+1+1×1/2+1×1/2+1+1+1×1/2 = 6
路径B的累计阻力： Acc(B) = ×1/2+ + + ×1/2 = 4.242
路径C的累计阻力：Acc(C) = 1×1/2+1+1+1×1/2+1×1/2+1+1×1/2 = 6
从以上的简单计算可以得出，源地到目的地的直线路径B代价最小，可达性最好，通过严格的数学分析也能证明以上说法。因此，我们把某一源到达某一目的地的最小代价作为该源相对于该目的地的可达性的衡量值。
间阻力无差异分布只是一种理想的假设，在现实世界中，空往往是不可能出现的，由于各种因素的影响，阻力分布（阻力场）的空间分布是有差异的(如图6)，因此，用以计算可达性的空间路径往往也不是一条直线：
从源地到目的地，我们同样选择了A、B、C三条路径，从图上可以算出三条路径的阻力累计值Acc(A)、Acc(B)、Acc(C) 如下：
由阻力分布图6及路径分布图7可以算出：
路径A的累计阻力： Acc(A) = 1×1/2+3+5+0.5×1/2+4+3+4×1/2 = 18
路径B的累计阻力：Acc(B) = 2 ×1/2 + 2 ×4.5 + 2 × 5 + 2 × 1/2 × 4 = 16.986
路径C的累计阻力：Acc(C) = 1×1/2+2+2+1×1/2+2+2+4×1/2 = 11.5

从以上可以得出，C路径阻力累计值最小，如果没有比它阻力更小的路径，那么C路径的阻力累计值是该源相对于该目的地的可达性衡量值。

2．2．2模型

为了在普遍情况下能计算出可达性的空间分布，我们须建立以下模型：
a. 阻力的空间分布，表示为n×m矩阵，如图8；
b. 源的空间分布，表示为矩阵n×m矩阵，如图9；
c. 可达性的空间分布，表示为矩阵n×m矩阵，如图10。

三、案例研究：中山市城市绿地可达性分析

根据以上原理和模型，对中山市绿地单元及绿地系统的可达性进行计算和分析，基本步骤包括居民使用绿地阻力的空间分布矩阵的确定，源(绿地)的空间分布矩阵的确定和中山市绿地可达性的计算和分析，并以绿地可达性作为城市绿化质量的衡量标准，对绿地系统改进方案进行评价。

3.1 居民使用绿地阻力的空间分布

中山市居民使用绿地的阻力是以城市土地利用现状及街道分布和居住区分布为依据计算的(图11，12；表1)。在这里，阻力是通过一般人步行通过空间某一点(像元)的难易程度的衡量，这种衡量是相对的(表1)。更精确的衡量还需进一步的研究，但由于本文的可达性概念是个相对值，而且将主要用于不同绿地空间格局的效用，只要不同用地阻力的相对关系正确，便能满足讨论之需要。

3．2源(绿地)的空间分布
　　
案例研究中的源是中山市城市公共绿地(图12)。在城区范围内，中山市已建成了多个面积可观的公园绿地，包括紫马岭公园，孙文公园。这些新建的公园绿地加上原有的城中山丘绿地，形成了颇有中山市特色的城中绿岛景观。本研究着重分析这些城市公共绿地斑块对广大城市居民的可达性，以便为城市绿地系统的调整规划提供依据。可达性将分别以单一绿地斑块和整体绿地系统作为源进行计算。

3．3中山市绿地可达性分析
　　
根据以上模型，分别对中山市主要绿地单元的可达性计算和分析（例图11－12），在此基础上叠加单元绿地可达性分布图而得到整体绿地系统的可达性分布（图13）

3.4 可达性作为绿地系统规划方案有效性的评价指标。
　　
根据对中山市绿地系统的全面考察，笔者曾提出未来中山市欲求城市景观上的长足发展，应努力克服以下几方面的景观缺陷(俞孔坚等， 1998)：(1)城区内外景观生态过程与格局上缺乏连续，城区与区域景观尚未成为有机的整体。 (2) 城区各绿地斑块之间缺乏联系，没有绿色的生命廊道与外界相连。(3) 一些重要的自然过程与景观格局联系通道，主要是水系廊道，没有得到很好的维护和利用，。
　　
基于对城市整体景观格局连续性的考虑，我们提出了改进中山市城市绿地系统结构的规划方案（图14，俞孔坚等，1998）。这样的绿地系统是否也有利于提高绿地对市民的可达性呢？为此，对规划方案与现状绿地系统进行了可达性比较分析，结果表明，新的绿地系统规划方案将大大提高可达性,平均30分钟内步行可达绿地面积增加了近四倍，使市民更充分地享用自然生态系统的服务功能（图11、15 表1）。

*注：步行时间以阻力为1的街道为基准，按每小时5公里计算；即每分钟需要克服的累计阻力为83.3
图11 中山市土地利用及街道分布图12 基于土地利用及街道分布的阻力分布图13 作为源的城市绿地斑块图14 中山公园可达性分布图图15 圆墩山可达性分布图图16 中山市城市绿地总体可达性分级分布图图17 中山市城市绿地系统调整方案图18 基于调整方案的城市绿地总体可达性分级分布图

四、讨论
　　
城市绿地的可达性指标对评价城市环境质量，衡量自然生态系统的服务功能有着重要的潜在价值，它补充了目前普遍采用的一些城市绿化环境质量评价指标之不足，强调绿地空间分布格局的重要性。同时，也为合理地调整和设计城市绿地系统提供了科学的依据，从而使体现城市建设以人为本的理念得以落到实处。
　　
景观可达性的概念和计算方法同样可以用来评价和研究其它服务设施的合理性及有效性，如图书馆、学校及商业网点等，使"服务半径"的概念进一步量化和系统化。
　　
景观可达性在计算方面还有一些更为具体的问题，而本文的讨论是有假设和前题的，这些假设包括人口分布是均匀的，人的运动速度是均匀的等。在需要时，可应用更为复杂的模型将影响人的运动速度和疲劳的因素加权到空间距离中去；同时，人口的空间分布也极大地影响景观可达性，应加以考虑。

地理信息系统为景观可达性分析提供了强有力的工具。

http://john.5d.cn/

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