（环境工程专业论文）基于gis的长沙市大河西先导区绿道网络建设.pdf

硕士学位论文 摘要 绿道在生态保护、改善城市形态、历史文化教育等方面均起到较大的作用， 也是生态城市建设领域的热点研究问题之一。然而大部分地区的绿道设计方法都 因主观性过强、不够科学合理、数据需求量大而不具有普遍推广性。本文归纳总 结了绿道的概念、发展、分类及相关理论，以适宜性分析法和网络分析法为研究 方法，以“长株潭”城市群“两型社会 示范区长沙市大河西先导区作为研 究对象，在地理信息系统( g i s ) 技术的支持下，完成了先导区绿道网络工程的 规划设计：并以此为例，开展了城市绿道网络的规划设计研究。 研究结果表明：基于适宜性分析的节点分布具有更好的生态效益及使用功 能，基于网络分析的路径布设优化了绿道网络的资源分配与利用，具有更好的社 会经济效益及综合利用率：两种方法的结合确保了绿道的网络化具有更高的科学 性、合理性，且因其对数据要求不高、操作简单、评价过程科学、结果明确，可 以成为今后国内外绿道网络路径的设计方法。论文在先导区绿道网络的宽度、植 被、节点、路面等不同指标的设计上参考了国内外相关研究与规划的设计参数， 并以此为依据采用了不同的设计标准，藉此说明绿道在关键指标的设计方法与标 准，解决了以往绿道设计中存在的不足。 同时，论文在长沙市大河西先导区的东南、东北、中西部三个区域分别设计 了三条以综合功能为基础、各具特色的不同类型的绿道网络，对于不同的绿道网 络根据其功能与铺设区域的不同制定了不同的设计标准，完整地展示了城市绿道 网络的设计过程。先导区作为“长株潭”城市群“两型社会 示范区，具有一定 的代表性和示范性。研究结果可以为类似区域的绿道工程设计提供参照和理论依 据，以期能够成为今后国内绿道的设计模式，为我国绿道的规划设计提供一定的 帮助。 关键词：绿道；规划设计；先导区；适宜性分析；网络分析；地理信息系统 l i a b s t r a c t g r e e n w a yc o n s t r u c t i o ni sv e r yi m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gt h ee c o l o g i c a l ，u r b a nf o r m ， h i s t o r ya n dc u l t u r ee d u c a t i o no fc i t y , a n da l s oi t i sc o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h eh 傩e s t e c o l o g i c a lr e s e a r c hp o i n t s h o w e v e r ，f o rt l l em o s tp l a c e so f o u l c o u n t r y ，g r e e n w a y 。s p l 锄l i n gm e t h o dc a n tb ep o p u l a r i z e dd u et o t h ed e f e c to fe x c e s s i v es u b j e c t i v i t y , s h o r t a g eo fs c i e n t i f i c i t ya n dr a t i o n a l i t y t h ep a p e rf i r s tm a k e sas u m m a r i z eo nt h e c o n c e p t ，d e v e l o p m e r i ta n dc l a s s i f i c a t i o no fg r e e n w a y ，t h e ns e l e c t s t h eg r e a tw e s t r i v e rp i l o t 觚aa st h er e s e a r c ho b j e c t ，a n da d o p t ss u i t a b i l i t ya n a l y s i sa n dn e t w o r k a n a l y s i sm e t h o dt o r e s e a r c ha n df i n i s ht h ec i t yg r e e n w a yc o n s t r u c t i o nt h r o u g h f o 册u l a t e dc a l c u l a t i o na n ds p a t i a la n a l y s i sf u n c t i o no f g i s a n dt h ep a p e rm a k e st h i s p r o je c ta sa ne x a m p l et or e s e a r c ht h eg r e e n w a yp l a n n i n ga n dd e s i g n i n g - t h er e s u i to ft h es t u d ys h o w st h a tt h en o d e sd e s i g nt h r o u g hs u i t a b i l i t ya n a l y s i si s c o n s i d e r e dt ob em o r ee c o e f f i c i e n c ya n du s i n gf u n c t i o n , a n dn e t w o r ka n a l y s i s 1 s d e e m e dt oo p t i m i z et h en e t w o r kr e s o u r c ea l l o c a t i o na n du t i l i z a t i o nb e c a u s eo fi t s e c o n o m i cb e n e f i t sa n dc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n s ot h ea b o v et w om e t h o d su s e d t o g e t h e rw o u l de n s u r et h ed e s i g nm e t h o dt ob e m o r es c i e n t i f i c i t ya n dr a t i o n a l i t y ；a n d t l l em e t l l o d su s e di nt h ep a p e rs h o u l db ep r o m o t e dw i d e l yf o rt h ei n t e r n a lg r e e n w a y n e t w o r kb u i l ti i lt h e f u t u r eb e c a u s eo fl e s sd e m a n d i n go n t h ed a t a , s i m p l i f i e d o p e r a t i o n , s c i e n t i f i ce v a l u m i o np r o c e s sa sw e l la sh a v i n gc l e a r l yr e s u l t s ；t h ep a p e r a d o p t sd i f f e r e n ts t a n d a r d si nt h ew i d t h , v e g e t a t i o n ，n o d ea n dp a v e m e n td e s i g n t o i 1 1 u s t r a t et h ed e s i g n i n gm e t h o da n dc r i t e r i o no fg r e e n w a yc o n s t r u c t i o n ，a n ds o l v et h e s h o r t a g ee x i s t e d i nt h ep a s t a tt h es a m et i m e ，t h ep a p e rp l a n st h r e eg r e e n w a yn e t w o r k si nt h ep i l o ta r e a b a s e d0 1 1g e n e r a lf e a t u r e sa n de a c ho w l lc h a r a c t e r i s t i c s t h ea b o v et h r e eg r e e n w a y n e t 、o f k sa r ea l lb a s e do nt h e i rt y p i c a lc h a r a c t e r i s t i cb e s i d eg e n e r a lf e a t u r e ，a n de a c h o n eh a sd i f f e r e n td e s i g ns p e c i f i c a t i o n s t h eg r e a tw e s tr i v e rp i l o ta r e a l o c a t e si nt h e 他s to fc h a n g s h ac i t y , 2 l st w o o r i e n t e ds o c i e t yd e m o n s t r a t i o na r e ao f t h ec h a n g s h a , z h m m o u 锄dx i a n g t a nu r b a na g g l o m e r a t i o n ，w o u l db ear e p r e s e n t a t i v ea n dm o d e l 孵t h eg r e e n w a yp r o j e c ta n d t h et h e o r e t i c a lu s e di nt h ep a p e rc a na l s ob ep r o m o t e d i m i t a t i o nf o rt h et w o - o r i e n t e ds o c i e t yd e m o n s t r a t i o na r e a sg r e e n w a yp r o j e c ti nt h e 矗m l r ef o ro u rc o u n t r y , t h e r e f o r ei tw i l lo f f e rg r e a th e l pf o rg r e e n w a yd e v e l o p m e n ti n c h i n a k e yw o r d s ：g r e e n w a y ；p l a n n i n g ；t h ep i l o t a r e a ；s u i t a b i l i t ya n a l y s i s ；n e t w o r k a n a l y s i s ；g i s i i i 硕i t 学位论文 插图索引 图1 1 论文组织结构1 1 图2 1 技术路线图。1 4 图2 2 区域位置图1 5 图3 1 先导区绿道网络适宜性得分图2 0 图3 2 先导区绿道网络可达性分析图一2 1 图3 3 先导区绿道网络综合分值图2 2 图3 4 先导区绿道网络节点分布图一2 3 图4 1 常见的几种网络结构2 6 图4 2 先导区网络结构模拟图2 7 图4 3 先导区绿道网络路径设计图2 9 v i 基于g i s 的长沙市大河西先导区绿道网络建设 附表索引 表2 1适宜性分析法流程表1 2 表3 1先导区评价因子权重表1 9 表4 1网络结构模型a - f 的网络分析结果2 7 表5 1常见的软性铺装和硬性铺装材料以及其优缺点3 5 v i i 基于g i s 的长沙市大河两先导区绿道网络建设 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 随着世界范围内社会经济的快速发展，越来越多的人口将居于城市，预计到 2 0 2 5 年将会有6 5 的世界人1 5 1 生活在城市区域【l 】。改革开放以来，我国的城市化 进程明显加快，城市化水平从2 0 世纪8 0 年代初的2 0 左右【2 】提高到今天的4 7 5 以上。 城市的建设无形中增加了市民与自然的距离，绿地的缺失又引来了一系列的 环境问题。为了解决城市化带来的弊端以及随之而来的环境问题，学者们考虑通 过绿道的建设将“绿色”引入城区，以达到亲近自然、美化环境、满足民众对自 然空间需求的目的。 由于近年来绿色通道( g r e e n w a y ) 的发展十分迅速，这种热潮被称为“绿道 运动 t 3 ，许多学者试图从保护生态学、景观生态学、城市规划与设计、景观设 计等多个学科领域对绿道进行探索【4 5 】，关于绿道在生态、休闲娱乐、交通、文 化教育等方面的功能研究越来越多，随着绿道在众多方面功能的体现与拓展，绿 道设计也成为景观规划及园林设计的一个热门词汇，绿道工程开始在全世界铺设 开来。因此绿道迅速成为了保护生物学、景观生态学、城市规划和景观设计等多 个学科交叉的研究热点和前沿【6 ，7 ，8 9 】。各个学科对绿道的认识不断融合，使绿道 不断被赋予在生态保护、休闲娱乐、美学欣赏、灾害防治与历史文化遗址教育等 多方面的综合功能。 随着3 s 技术的发展，g i s 的出现极大地方便了绿道的规划设计，国外部分 学者利用g i s 作为数据处理工具，引入了适宜性分析的方法分析绿道的路线走 向。该方法相比于传统的设计方法更加科学，且模式化的设计程序具有普遍推广 性，是一种非常有潜力的绿道设计模式。 然而在世界范围内的“绿道运动”普遍展开的同时，我国对绿道规划设计中 的关键问题却鲜有研究。例如：绿道节点的选择往往按照公式化的思维结果选取 住宅区、商业中心、公园、道路枢纽等区域，较少考虑建设地点的土壤性质与生 态功能的发挥能力；绿道路线的设计往往主观因素影响较大，过于依赖于设计者 的个人经验及素质：在绿道的数目、宽度、节点、植被以及路面配置等方面的设 计尚缺乏科学合理的设计标准：绿道的建设执行往往是一个自上而下的过程，统 一由政府主持，缺乏科学的依据及民众的参与 i o l ；国内在绿道理念的理解上仍停 留在小尺度、小范围、简单的绿化美化等环节上。 基于以上，本文以长沙市大河西先导区的绿道网络建设为研究对象，在地理 硕十学位论文 信息系统的支持下，采用适宜性分析法与网络分析法，研究了大河西先导区的绿 道网络的节点分布与路径布设，希望基于以上研究，能够解决以往绿道网络节点 与路线设计中存在的思维公式化与个人主观化的弊端与不足；并根据不同类型绿 道网络铺设类别及承担功能的不同，在宽度、植被、节点、路面等不同指标上采 用了不同的设计标准，藉此说明绿道在关键环节的设计方法与标准，解决了以往 绿道设计中存在的标准不统一、参数设计过于随意等方面的不足。本文以长沙市 大河西先导区的绿道网络建设为例，为今后国内的绿道设计提供一个可以参考的 案例和样本，同时，也为我国“两型社会”示范区的规划建设提供依据。 1 2 绿道概述 1 2 1 绿道的概念 不同的学者对绿道有着不同的定义。城市环境规划者认为绿道是使地区更 绿、更健康和更宜居的场所1 3 1 1 。意大利绿道协会认为，绿道是限制机动车进入环 境的友好的通道系统，其将城市和广大农村地区的风景资源与人们生活活动中心 连接起来u2 。f a b o s 将其定义为生命的网络，包括四个要点：1 、生命的网络；2 、 联系人与开放空间；3 、连接城乡；4 、完善循环系统【3 1 。l i t t l e 将其定义为沿着 自然廊道( 如河岸、溪谷或山脊线) 或转变为游憩用途的铁路沿线、运河、风景道 或其他线路的线性开放空间：任何为步行或自行车设立的自然或景观道；一个连 接公园、自然保护区、文化景观或历史遗迹之间及其聚落的开放空间；一些局部 的公园道或绿带【l 引。r o b e r t 认为绿道的主要特征是人类、动物、种子和水运动的 绿色通道 4 1 。t u r n e r 对绿道下了一个极其简单的定义，他认为：绿道是一条从环 境角度被认为是好的道路，这条道路不一定为人类服务，也不一定在两侧长满了 植被，但是一定要对环境有积极意义【3 2 1 。还有学者认为绿道是一个自然廊道，用 来连接大面积的空地，并且为自然资源、生物栖息地、动植物运动提供保护，并 且还能提供娱乐、交通以及自然研究等功能3 1 。 本文认为a h e m 提出的绿道概念更加具有代表性，他认为绿道是经规划、设 计、管理的线状网络用地系统，具有生态、娱乐、文化、审美等多种功能，是一 种可持续性的土地利用方式i l4 。该概念包含以下含义：具有连通性；具有线状的 外形轮廓；拥有多功能性；满足可持续发展战略要求；绿道连接其他非线状重要 的风景园林系统以形成一个综合性整体，达到保护的目的，而不是取代其他规划。 基于g i s 的长沙市大河两先导区绿道网络建设 1 2 2 绿道的发展 现代意义上的绿道规划起始于美国1 9 世纪的公园规划时期，该时期形成了 大批的城市公园和保护区。发展到了2 0 世纪，进而掀起了户外开放空间的热潮 【3 3 1 。至2 0 世纪末以l i t t l e 发表的 为标志，代表着绿道 理论进入了成熟期，期间绿道的发展过程可以概括为三个阶段1 4 , 3 4 ： ( 1 ) 第一阶段( 1 9 6 0 年) 早期的绿道只是以欧洲的轴线、林荫大道和美国的公园道路形式出现。至 1 9 世纪6 0 年代奥姆斯特德将公园设计的相关理念推广到了平民的生活范畴，通 过线性的绿色空间串联起公园及河流以增加附近居民进入公园的机会，这就是美 国波士顿著名的“翡翠项链”规划，这一条十六公里长的公园系统被公认是最早 规划的绿道p 3 1 。 而在稍晚的时期，英国的霍华德在对伦敦进行田园城市规划时计划以一个 1 2 8 米宽的林荫大道( g r a n d a v e n u e ) 环绕着中心城市1 3 引，这种绿带( g r e e n b e l t ) 思想 也很大程度地推动了绿道的发展，特别是绿带能减轻并缓解城市发展带来的不利 影响【3 4 l ，这种特点成为“绿道运动”在全世界展开一个有力的推动。 ( 2 ) 第二阶段( 1 9 6 l 1 9 8 5 年) 该阶段属于原始的绿道，它是沿着河流、小溪、山脊、道路和其它廊道两侧 铺设的，一般作为人行通道。这种绿道最主要的特征是无机动车辆通过，如美国 的普拉特河绿道。这一时段的绿道设计可以被认为是景观设计师的绿道规划，开 放空间规划在这一时期开始占据主导地位，主要由o l m s t e d 兄弟、e l i o t i i 和h e n r y w r i g h t ，做了马萨诸塞州和新泽西州开敞空间规划的相关内容。e l i o t i i 在1 9 2 8 年完成的波士顿大都会开放空间规划为后来的开放空间和保护区规划建立了一 个完整的框架和样板。与此同时，国家公园管理署( n p s ) 进行了大量的公园道 ( p a r k w a y ) 的规划建设，如蓝桥公园道( b l u eb r i d g ep a r k w a y ) p 引。 ( 3 ) 第三阶段( 1 9 8 5 年) 1 9 8 5 年后，绿道设计理念发展成为多层次、多目标，此阶段绿道通常包括野 生动物保护、防洪、水源保护、教育、城市美化、休闲及其他功能，如加拿大多 伦多大生物地区绿道体系、美国科罗拉多博尔德河流绿道与洛杉矶郊外的圣莫尼 卡山地绿道、里斯本都市区绿道等。1 9 8 7 年美国总统委员会在一次有关户外空 间的报告中第一次正式对绿道进行了阐释。到了9 0 年代，以l i u l e 的著作 的出版及第一届有关游步道和绿道的国际会议的召开， 标志着绿道理论的发展成熟。至此，绿道从早期的公园道、景观道最终转变成了 现代意义上具有多重功能的绿道，绿道工程在全世界铺展开来，有关绿道规划设 计和实施的信息开始在全球范围内大量传播，绿道设计逐渐走向成熟【”趣】。 硕士学位论文 1 2 3 绿道的分类及相关理论 有很多专家和学者对绿道的分类进行过划分，根据李静等人的总结，绿道可 以从形式和功能的角度划分为以下几种类型【3 6 jr 从形式角度划分：( 1 ) 绿色带状 廊道( 2 ) 绿色道路廊道( 3 ) 绿色河流廊道。从功能角度可划分为自然型、娱乐 型、文化型以及综合型四类绿道。目前，人们普遍接受的还是l i t t l e 从用途和尺 度角度进行的分类，即：城市河岸绿道、娱乐绿道、自然绿道、历史风景绿道、 综合网状绿道1 3 j 。 绿道涉及的相关理论较多，主要包括景观生态学、可持续发展、生态经济学、 生态伦理学以及边缘效应等方面。 景观生态学是研究景观空问结构与形态特征对人类与生物活动影响的科学 1 3 7 1 。景观生态学中的尺度、空间异质性、景观连接度、边缘效应以及干扰等理论 均对绿道的路径的规划设计提供了理论支持。而通过绿道合理的铺设又可以决定 城市景观结构和人口空间分布模式，这为大都市区的景观生态规划提供了新的思 路【3 8 l 。 可持续发展指既满足当代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力，是一 个以生态可持续性为基础、经济可持续性为主导、社会可持续性为目的的系统的 发展理论。在绿道网络的设计中，应充分考虑可持续发展理论，注重区域功能的 合理分区，加强网络路径的分析及生态链接等内容的科学研究，通过合理地铺设 绿道促进整个区域的可持续发展【39 | 。 生态经济学是一门研究和解决生态经济问题、探索生态经济系统运行规律的 经济科学，旨在实现经济生态化、生态经济化和生态系统与经济系统之间的协调 发展并使生态经济效益最大化【4 0 ，4 1 1 。美国东海岸的绿道网络每年能为沿途各州创 造旅游收入约1 6 6 亿美元，为附近3 8 0 0 万居民带来了巨大的社会、经济和生态 效益【4 引。因此绿道网络的规划设计还应充分考虑生态经济学的理论及区划方法， 使绿道的生态效益和经济效益达到最大的综合效益，为绿道的铺设和维护提供资 金支持。 生态伦理学的核心问题是如何公平地在人与人之间分摊生态责任或分配自 然资源【4 3 舯】。绿道的设计者必须有生态伦理知识及相应的素质，尊重生命、生 态系统和生态过程，制定对生态系统的保护措施，严格控制绿道铺设区域的环境 容量，倡导文明环保的休闲旅游及出行方式t 3 9 l 。 在两个或多个不同性质的生态系统交互作用处，由于某些生态因子( 物种、 信息、能量、时机或地域) 或系统属性的差异与协同作用而引起系统的某些组分 及行为( 种群密度、生产力、多样性等) 出现一定的变化，这种现象被称为边缘 效应【4 5 j 。景观的边缘效应对生态流有重要影响，景观要素的边缘部分可起到半透 4 基于g i s 的长沙市大河西先导区绿道网络建设 膜的作用，对通过它的生态流进行过滤 4 6 , 4 7 , 4 8 ，因此，在生境斑块的边缘区域铺 设绿道成为了绿道路线设计的首要选择。通过在边缘区域铺设绿道向生境斑块提 供稳定的、持久的物质及能量输入，既能保持动态边缘的有利条件，又能最大程 度的发挥绿道生态保护的功能，在边缘区对核心区形成细胞壁对细胞核一样举足 轻重的保护作用【4 9 】。因此，边缘效应的宽度也可成为绿道宽度设计的参, 照1 5 0 5 1 】。 1 3 国内外研究动态 经过多年的推广发展，绿道工程在全世界铺展开来。通常说来，欧美国家在 绿道和户外空间规划方面的研究和实践处于世界领先水平，大区域尺度的绿道工 程在欧美国家已有广泛的实践。而随着2 0 1 0 年中国珠三角地区绿道网络的规划 建设，预示着国内的绿道工程也将逐渐步入高速发展期。 虽然世界上已有较多成功的绿道工程规划建设的案例，然而绿道的网络设计 通常并无惯例可循。设计师们往往根据自身经验以及区域特征进行网络设计，本 文跟据国内外一些地区的绿道规划进行分类总结，概括起来有以下三种方法： 1 ) 概念定义法 在综合功能或者以生态保护为主题功能的绿道铺设时，人们往往会选择根据 绿道的定义来进行具体的绿道网络设计1 。 在l i t t l e 对绿道的定义中就包括了绿道通常的路径选择，譬如自然廊道( 如 河岸、溪谷和山脊线) ，游憩用途的铁路沿线、运河、风景道以及其他线性空间， 此外还包括步行和骑行者的景观道【1 2 1 。意大利的绿道协会认为绿道应将城市与广 大农村地区的风景资源与人们的活动中心连接起来i l 引。f i b o s 也认为绿道需要起 到连接城乡以及联系城市与开放空间的作用1 3 j 。r o b e r t 则认为应该根据生物学的 一些行为来设计绿道的走向，使绿道能够承载物种传播、动物觅食、鸟类迁徙等 功能【4 1 。a h e m 认为绿道规划应是其他非线状风景园林规划的重要补充，那么绿 道的路径应连接其他非线状重要风景园林系统以形成综合性整体【i4 。 综上所述，绿道通常选择铺设在居住区与开敞空间之间，在具体的网络走向 上可以选择沿着诸如河岸、溪谷、山脊线、废弃铁路、运河、风景道、游步道等 线性区域进行铺设，以满足人类使用及生物学的行为需求。 此方法的施展多取决于设计师们的经验及现场调查，因此在很多情况下容易 显得盲目及缺乏科学性，在今后的绿道发展中需要采取更为科学的方法进行网络 的设计。 2 ) 功能决定法 相比于根据概念定义来设计绿道走向的方法，以绿道所承担的具体功能进行 硕：l 学位论文 路径设计的应用更加广泛。从古罗马时期的景观轴线设计时起，这种单纯根据功 能需求来确定绿道路径的方法就一直为人们广为采用。而现代意义上的第一条绿 道蒺国波士顿公园“翡翠项链式 绿道的设计，就是根据公园系统的需求采 用林荫道串联起各个城市公园【1 5 1 。 单纯根据绿道功能进行路径设计往往显得较为简单，如滨水廊道通常会选择 河流两侧【1 6 】；森林廊道通常选择在森林之中开辟绿道【l 刀；休闲游憩绿道通常选 择铺设于河流、林荫、旅游景点、公园等风光秀美的区域【1 8 】；田园绿道一般沿着 田园边界分布【1 9 】；环城绿道则通常选择围绕城市外环线进行一圈的绿道铺设 2 0 1 ； 城际绿道则通常选择两座城市之间的绿地、景点、水系、山脉、交通道路等有特 定功能的地区作为绿道路径途经的节点f 2 1 1 。此外还有对公路、铁路、河渠、堤坝 沿线进行绿化美化等绿道设训2 2 1 。 功能决定法适用的绿道类型往往都是功能单一、明确的绿道，而在今后的绿 道发展和规划中，会越来越侧重于综合功能绿道的设计，因此容易显示出功能决 定法的缺陷。如果根据绿道的多重功能选择多个特征区域进行路径的设计规划， 一方面显得繁琐，另一方面对于无以上特征的地区则会显得无能为力。 3 ) 适宜性分析法 相对于以上两种方法设计的绿道，通过适宜性分析确定绿道的路径显得更加 科学合理。适宜性分析是景观生态规划的核心与传统【2 3 1 ，其目标是根据区域自然 资源与环境性能，根据发展要求与资源利用要求，划分资源与环境适宜性等级。 麦克哈格是适宜性分析最早的探索者之一，其设计的千层饼模式已经成为生态规 划领域的经典【2 4 1 ，但也因为对水平生态过程考虑不足而招致批评 2 5 】。继麦克哈 格之后，国内外许多学者都各自发展了适宜性分析法以确定绿道的走向。 阮煌胜在其学位论文中对安庆市进行了绿道的适宜性分析【2 6 1 。他综合选取了 连接景观资源数量、与居住区连接度、安全性、沿途建筑功能多样性以及道路绿 化情况五个因子，采取专家打分的方式确定了各个评价指标的相应权重，再根据 现场调查的方式对各评价指标做出评分，按得分高低得到最后的评价结果。该方 法简单易行，然而所选因子局限性太大，评价标准判断条件单一，不能较好地进 行各因子优劣程度的计算。 g i s 的引入对于绿道适宜性的分析产生了较大影响。t o c c o l i n i 在意大利 l a m b r o 河谷的绿道网络规划中秉持以“绿道的主要功能是连接而不是建造”为 设计宗旨进行了绿道的适宜性分析【2 7 】。他首先通过收集研究区域的数据及地理信 息，对于区域内的景观资源及特征区域进行整理和标注；其次，判断各景观资源 及特征区域的可利用程度和影响半径；第三，通过g i s 的叠加分析功厶匕匕y 划- - , j 断出区 域内绿道的连接状况及潜在连接区域，进而得出各条现存及潜在绿道的等级标准 6 基于g i s 的长沙市大河两先导区绿道网络建设 和路径走向；最后，根据不同等级确定绿道设计标准和连接走向。该方法的等级 划分优化了绿道的网络资源，设计理念大量节省了绿道铺设的开支，然而其绿道 等级与影响半径划分标准不明，路径设计时只考虑了区域内的线性特征及连接需 求，对于生态和地理方面因素考虑不全，显得不够合理。 俞孑l 坚在对台州市的遗产廊道进行适宜性分析时引入了阻力系数的概念【2 引， 即地区的阻力系数越大，则越不适宜廊道铺设，适宜性得分越低。俞孔坚首先收 集分析了当地的线性资源，通过资料的研究和对现场的调查确定了遗产廊道的源 ( 即廊道的出发点) ；接着通过对当地人进行询问和专家打分的方式确定了区域 内各类型用地的阻力系数；之后通过g i s 的费用距离( c o s td i s t a n c e ) 计算建立 阻力面，得到整个区域的适宜性分析结果图。该方法理念新颖，较好地照顾了当 地人对于廊道的使用需求，然而阻力系数的主观因素过重，同样对于区域内生态、 地理方面的因素考虑不全，缺乏足够的科学性。 同样运用了阻力系数概念进行适宜性分析的还有x i a n g 2 9 j 。他首先通过g i s 对研究区域进行了栅格化处理，接着对每一个栅格斑块的绿道开发做了潜力评 估，潜力指数h 由土地适宜性、能见度、可行性( 即成本评估) 等三个因子的加 权计算来确定。第二步是连通性分析，根据各区域斑块的潜力指数兀可以确定各 斑块对应的阻力系数r ，接下来确定区域的源( 源斑块的累积阻力系数r 为o ) ， 通过相应公式计算出与源接壤的各斑块的累积阻力系数r ，再通过计算得出的各 斑块的r 来计算与这些斑块接壤的区域的累积阻力系数，以此类推。第三步即 可确定绿道的路径走向，从源起始沿着累积阻力系数最小的栅格斑块向目的斑块 铺设。该方法通过计算各栅格斑块的累积阻力系数来确定各栅格斑块的绿道适宜 性，从而得出绿道的路径走向，然而该方法计算量大，对数据要求较高，并不具 备很强的普遍推广性。 m i l l e r 为绿道的适宜性分析提供了新的思路口4 1 。他的方法分为五步：1 ) 确 定土地利用功能；2 ) 空间数据收集；3 ) 权重的确定；4 ) 数据整合与g i s 分析； 5 ) 得出评价结果。他通过对三种绿道类型生态保护廊道、休闲娱乐廊道以 及滨水廊道进行现场调查、论文研究、专家打分的方式确定了各类绿道及其相对 应的影响因子的权重，作者根据不同的绿道类型选择了不同的影响因子并制定了 不同的评价标准。然后利用了g i s 中的栅格计算( r a s t e rc a l c u l a t o r ) 功能得出各 类绿道及不同区域的得分，通过得分的高低及相互之间的比较选择了最适宜的铺 设类型及最适宜的铺设区域。该方法综合考虑了社会、经济、生态、自然等各方 面的影响因子，在对绿道路径走向做出了适宜性分析的基础上还对绿道的类型做 了适宜性分析，是考虑最为周全、评价结果最为合理的种适宜性分析法。然而 此方法对于数据量需求较高，计算过程繁琐，在权重的确定上主观因素过重， 7 硕：仁学位论文 c o n i n e 在此基础上经过选择优化得到了更为简单有效的适宜性分析法。 c o n i n e 在对美国小镇c o n c o r d 的绿道网络规划过程中采用了类似m i l e r 的适 宜性分析法【3 0 l 。他的设计过程包含7 步：1 ) 确定目标和对象；2 ) 对需求地区进 行评估；3 ) 确定潜在的连接需求；4 ) 适宜性分析；5 ) 评估可达性；6 ) 确定绿 道的路径；7 ) 规划评估。c o n i n e 与m i l e r 研究方法最大的区别在于多进行了一 步可达性的评估，即有些区域虽然拥有很好的适宜性，但由于缺乏可达性并不适 宜铺设绿道。在适宜性分析这一步，c o n n i e 通过层次分析法( a h p 法) 确定了 各评价因子的权重，与m i l l e r 不同的是他并未对绿道的类型做适宜性分析，而是 选择了综合功能的绿道网络。在评估可达性的环节，c o n n i e 利用g i s 的缓冲区 分析( b u f f e r ) 功能选取了住宅区、就业服务中心、还有零售超市周围8 0 0 m 范 围内作为可达性较好的区域进行绿道铺设，而范围以外的区域不加以考虑。将适 宜性分析结果与可达性分析结果相叠加，再结合具体的地域特征得到了最终的路 径走向。c o n i n e 的方法对数据需求量不高，又综合考虑了社会、经济、生态、 自然等各方面的影响因子，通过层次分析法得到的权重较为客观，利用g i s 的数 据叠加、缓冲区分析以及栅格计算等命令简单易操作，可达性分析确保了绿道的 充分使用。然而适宜性分析与可达性分析所得结果为宏观区域的适宜状况，难以 精确到具体的网络布设，因此还需在此基础上进一步进行网络分析。 1 4 研究的问题与不足 基于以上，绿道网络的规划设计方面还存在着以下几点不足： 1 ) 相较于概念定义法和功能决定法，适宜性分析法的评价过程更为科学、 分析过程更为明确、所得结果更加科学，且公式化的设计过程具有较高的适用性 与模仿性，然而在具体的应用上，不同的学者所使用的方法互不相同且各有优劣， 尚未有统一的设计模板。 2 ) 适宜性分析法所得结果往往为大尺度面状区域的适宜度，对于绿道网络 的路径布设还需进行小尺度微观范围内的分析研究，以得出最适宜铺设绿道的线 状网络用地，然而目前绿道网络的规划设计大都缺乏此类研究。 3 ) 在国内绿道工程的设计过程中，关于绿道的数目、宽度、节点、植被以 及路面配置等方面的设计大多缺乏科学合理的设计标准，其具体的设计参数往往 取决于设计者的设计经验及个人喜好，尚未有统一的设计参数及行业标准。 基于此，本文以长沙市大河西先导区的绿道网络设计为例，采用适宜性分析 法选取网络节点，应用网络分析法分析得到适宜的绿道网络结构，并根据不同类 型绿道网络铺设类别及承担功能的不同，在宽度、植被、节点、路面等不同指标 基于g i s 的长沙市大河两先导区绿道网络建设 上采用了不同的设计标准，希望以此能够展现出一套足够科学合理、且具有广泛 适用性的绿道网络设计方法及标准，以成为今后绿道网络设计的使用模板，并成 为类似区域绿道规划设计值得参考的案例。 1 5 本文研究内容 本论文的研究内容可以概括为以下几点： 1 ) 全面阐述了绿道的定义、意义和功能，回顾了绿道的起源及发展过程， 整理分析了绿道设计中的基本理论，并对绿道工程规划设计的方法进行了分类总 结，从中选择最为科学合理并适宜在国内推广的设计方法作为本论文的研究方 法。 2 ) 本文以长沙市大河西先导区为研究对象，在地理信息系统技术支持下， 通过对适宜性分析法的改进，研究了该方法在国内绿道网络设计中的适用性，并 对大河西先导区绿道网络的布设开展研究，分析确定了绿道网络的节点分布及数 目类型。 3 ) 在绿道网络适宜性分析结果的基础上，利用景观生态学原理选取5 个评 价因子，对目前主流的网络结构模型进行了网络分析，从中选择出了最优化的网 络结构，再结合g i s 的最优路线设计确定了先导区的绿道工程网络布设，以确保 绿道能够兼顾建造者与使用者双方的利益，构成最合理的网络布局，最大效率地 发挥其综合功能。 4 ) 在绿道相关理论的支持下，结合国内外绿道工程的设计案例，对先导区 绿道网络的宽度、植被、节点、路面等细节指标进行设计，完成了先导区绿道网 络工程的规划设计。相关设计结果可以为类似区域的绿道设计提供值得参考的案 例和样本，也为我国“两型社会”示范区的规划建设提供一定的依据。 1 6 论文组织结构 全文分为六章。 第一章为绪论，阐明选题背景与意义、国内外研究动态、概念综述、研究的 问题与不足，以及主要的研究内容。 第二章为研究方法及研究区域概况，对于本文所主要采用的研究方法与研究 区域概况进行介绍，交代研究采用的数据及来源，对相关数据进行预处理，在 a r c g i s 平台下建立空间数据库，对数据资料进行编辑处理。 第三章为绿道网络适宜性分析，通过5 个步骤的分析评价，得到了研究区域 9 硕士学位论文 的绿道网络铺设适宜度得分图，并以此为根据确定了研究区域的节点分布区域。 第四章为绿道网络分析，通过3 个步骤的分析评价，科学得到研究区域的网 络布设，并以此为依据进行绿道网络建设指标的设计。 第五章为绿道网络的具体规划，在前两章的研究基础上对绿道工程设计中的 各项基础指标进行设计，完成研究区域绿道工程完整的规划设计。 第六章为结论与展望，概括全文的结论，提出值得进一步研究和探索的问题， 并在此基础上对文中值得探讨的问题进一步做了讨论。 文章的组织结构见图1 1 。 1 0 基于g i s 的长沙市大河两先导区绿道网络建设 第一章绪论 介绍研究背景及意义、国内外研究动 态、相关概念综述，以及本文的研究 内容 上 第二章研究方法与研究区域概况 介绍了本文所主要使用的研究方法以 及研究区域的概况 上 ， 第三章绿道网络适宜性分析 、 通过对国外学者所使用的适宜性分 析法进行修正改进，在地理信息系统 的技术支持下，对先导区的绿道网络 进行了适宜性分析 j ，、 第四章绿道网络分析 通过对网络结构模型进行分析，结合 g i s 的最优路径分析功能得到优化 的绿道网络结构，以确保绿道能够兼 顾建造者与使用者双方利益 上 r 第五章绿道网络的具体规划 、 结合国内外相关工程的绿道设计案 例，对先导区绿道网络的宽度、植被、 节点、路面等细节方面进行设计，完 成先导区绿道网络工程的规划设计 上 第六章结论与展望 概括总结本文结论，提出值得进一步 研究和探索的问题 图1 1 论文组织结构 硕 ：学位论文 第二章研究方法及研究区域概况 2 1 研究方法 2 1 1 适宜性分析法 适宜性分析是景观生态规划的核心与重要传统【2 3 】，其目标是根据区域自然资 源与环境性能，根据发展要求与资源利用要求，划分资源与环境适宜性等级。 g i s 的数据库管理( d a t a b a s em a n a g e m e n t ) 、空间数据分析( s p a t i a la n a l y s i s ) 还有图像 显示( c a r t o g r a p h i cp r e s e n t a t i o n ) 等功能通过公式化计算和空间分析可以明确直观 地得出区域适宜性分析及可达性分析得分的高低【5 2 l 。基于适宜性分析法和g i s 的数据处理进行的绿道网络设计往往比其他方法具有更高的科学性和合理性，在 具体的应用中，不同的学者也采用了多种适宜性分析法进行绿道的路线设计 【2 4 2 6 , 2 7 , 2 8 2 9 , 3 0 , 5 3 】，方法各有优劣。 本文在对目前国内外适宜性分析法进行综合分析的基础上，结合研究区域实 际，修正了一种包括因子选择、权重确定、适宜性分析、可达性分析和绿道网络 确定共5 个步骤的适宜性分析法。特别在评价因子选择过程中，研究根据研究区 域的土地利用现状特征，将评价因子简化为洪水淹没区、土壤适宜度、生境斑块 面积、土地利用类型、水源地、区域开发程度及地形坡度等7 个因子，减少了数 据需求量，有利于该方法的推广应用。其具体过程如表2 1 所示： 表2 1 适宜性分析法流程表 研究步骤步骤晚明 因子选择 权重确定 适宜性分析 可达性分析 绿道网络的规划设计 1 ) 洪水淹没区 2 ) 土壤适宜度 3 ) 生境斑块面积 4 ) 土地利用类型 5 ) 水源地 6 ) 区域开发程度 7 ) 地形坡度 采用a h p 法计算各评价因子的权重 利用g i s 的空间分析及计算功能进行分析 利用g i s 的缓冲区分析功能进行分析 结合适宜性与可达性分析的结果，确定绿道网络 的节点分布 2 1 2 网络分析法 绿道以形成网络化为目的，绿道的网络复杂度成为绿道功能发挥的关键影响 因素。不同的网络结构类型对于绿道的建设和使用均有不同程度的影响【5 4 1 ，通过 网络分析法得出各网络结构的优劣，从中选择最优于绿道功能发挥且成本率最低 1 2 基于g i s 的长沙市大河西先导区绿道网络建设 的网络结构，通过g i s 的最优路线分析功能确定最后的路线分布。网络分析法是 一种分析网络结构的网络优化方法【7 4 1 ，该方法在g i s 技术支持下，以矢量数据 道路网络为基础，能够更为真实地评价服务设施的使用便利度j ，在国外常 被用于城市公园的空间可达性和服务公平性评价 6 9 , 7 0 , 9 7 , 9 8 】，而国内的相关研究较 少。本文针对绿道的网络分析选取了网络连接度、网络密度、节点廊道比、网络 环度以及成本率等5 个因子进行分析评价1 5 5 1 。 2 1 3 地理信息系统技术( a r c g i s ) 地理信息系统( g i s ，g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是以地理空间数据库为 基础，采用地理模型分析方法，在计算机软硬件的支持下，对地理空间数据进行 采集、管理、操作、显示和分析，并及时提供多种空间和动态的地理信息，为资 源环境管理、研究和决策等服务而建立起来的计算机软件系统，其强大的空间数 据分析及处理能力使它在诸多领域获得了广泛的应用【5 6 1 。 g i s 最大的特点表现为其强大的空