基于GIS与空间可达性的小城镇公园布局研究_以佛山市大沥镇为

1、第35卷第3期西南师范大学学报(自然科学版2010年6月Vol135No13Journal of S outhwest China Normal University(Natural Science EditionJ un12010文章编号:1000-5471(201003-0264-05基于GIS与空间可达性的小城镇公园布局研究以佛山市大沥镇为例黎世兵1,况明生1,李惠敏21.西南大学地理科学学院,重庆400715;2.西南大学资源环境学院,重庆400716摘要:针对公园空间分布的公平性问题,从小城镇公园空间结构和布局的角度入手,以佛山市大沥镇为例,使用引力模型与改进后的引力模型分析各行政村

2、的公园可达性指标.结合研究区公园分布的实际情况,进一步通过GIS空间分析,清晰、直观地解决新建公园选址问题.最后,分析比较了选址前后各行政村公园的空间可达性.关键词:地理信息系统;空间可达性;小城镇;公园;布局中图分类号:TU984文献标识码:A公园是城市游憩资源的一个重要元素,也是城市规划所要考虑的一个重要因素,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1.公园作为城市的重要资源,居民能否方便地获取并享受这种服务是衡量一个城市现代化发展水平、和谐人地关系的一个重要指标2,特别是在原有缺乏规划的小城镇,传统的利用人均公园数、公园面积等指标难以在空间上描述城市公园的布局,

3、很难真正反映公园对城市居民服务的有效性.国内外关于公园设施空间分布评价的文献并不多见.中国学者结合GIS技术、空间可达性已广泛运用于各种服务设施(学校、医院、加油站、城市公共绿地空间分布分析与区位研究3,评价不同群体对于特定的社会服务的获取及享受是否公平.如周亮利用单要素阻力模型分析了武汉汉口市的城市公共绿地和空间可达性,并对公共绿地的优化布局进行了探讨4.国外Eason等分析了Iowa地区老年人口有关的卫生保健机构的空间分布,并建立了基于GIS的空间分析及模型支持系统,用于预测未来的卫生保健需求以及拟定卫生管理项目等5.GIS已经用在许多研究中去估算一个新医院、新公园、新广场的最佳位置,考虑

4、到已有的设施、交通运输供给以及人口密度,使居民到新公园、广场的距离最短.综合以上国内外相关文献,可以看出GIS相关技术是公园设施规划、选址不可缺少的工具,通常采用公园的空间可达性指标作为公园资源规划的重要参考依据.1研究方法111公园空间达性的概念到目前,对于空间可达性的精确定义学术界没有一致的看法,不同的学者对可达性有不同的理解.本文所表述的空间可达性(Space Accessibility反映了空间实体之间克服距离障碍进行交流的难易程度,表达了空间实体之间的疏密关系,它与区位、空间相互作用和空间尺度等概念紧密相关6.而公园的空间可达性,可以看成是空间任意一点到达特定的公园的相对难易程度,反

5、应了人在城市中的运动需要克服空间阻力来完成,从而可用绿地空间可达性衡量绿地景观给居民提供服务的可能性或潜力5-6.收稿日期:2009-07-21作者简介:黎世兵(1985-,男,重庆彭水人,硕士研究生,主要从事地图学与地理信息系统研究.通讯作者:况明生,教授.112空间可达性指标的选取本文采用空间可达性概念来分析公园空间布局特征,在Guagliardo 7总结的可达性模型的基础之上,选择了引力模型与改进引力模型作为空间可达性指标.引力模型来源于牛顿万有引力定律,它主要通过模拟万有引力定律的公式来计算公园对周围居民的吸引力的累计值.A i =nj =1S j d ij (1式中A i 表示一个居

6、民点到公园的可达性指标;S j 表示第j 个公园的服务能力,可以用该公园的面积来表示;d ij 中,d ij 表示行政村与公园的直线距离,表示阻抗系数.但是这个简单的模型中,只考虑了公园这个“供”方所产生的潜能,而没有考虑到“需求”方的因素.很多学者在此基础上提出了改引力进模型,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 表示居民点的人口数量,n 和m 分别表示公园和居民点的数量.A i 值越大表示可达性越好.从上面的公式中可看出,改进后的引力模型不仅考虑了作为供方的公园的规模、服务能力、空间距离,而且还考虑了需方的人口

7、数.但改进后的重力模型计算比较复杂,为了计算方便,其中阻抗力系数值根据相关文献取1-28,本文取=1,空间距离取自然村的中心点到达公园的直线距离(单位m ,公园的规模选其面积(单位m 2.113数据处理平台A RC GIS910以强大的分析功能成为一种主流的GIS 软件系统,用户可用此进行分析和地图创建9.本文选用ARC GIS910地理信息系统分析平台,主要利用ARC GIS 中缓冲区分析、叠加分析、最短距离分析等功能,为了处理更加方便,使用VBA 编程实现数据的空间处理分析.2研究区域概况大沥镇处于城镇发展历史较长、发展程度较高的沿海城镇发展核心区.东与广州市荔湾、白云区接壤,位于广佛中心

8、市区之间的中轴线上,总面积为125177km 2.现有户籍人口2612万人,下辖盐步、黄岐、大沥3个办事处,共有12个社区居委会和32个村委会.按户籍人口统计,2003年地区总人口达到244266人.公园数累计14个,包括各种纪念公园,总面积77900m 2.3空间可达性分析根据大沥镇各行政村人口分布数据以及公园的分布数据,应用ARC GIS 最短距离模块计算出各行政村到最短距离公园的距离,然后再利用公式(1和(2进行计算,得到各行政村公园的可达性指标.为了简化计算过程,各行政村距离的测算依据各行政村的几何中心,阻抗力系数=1,为了分析的方便,在A RC 2MA P 中进行VBA 编程计算结果

9、如图1所示 .图1各行政村公园空间可达性562第3期黎世兵,等:基于GIS 与空间可达性的小城镇公园布局研究以佛山市大沥镇为例662西南师范大学学报(自然科学版投稿网址http:/xbgjxt1swu1cn第35卷通过计算得出大沥镇各行政村离最近的公园的距离有很大差距,最小值为0119km,最大值为5114 km,平均值为1156km,按正常人的平均行走速度为415km/h计算,花费时间在3min到72min,享受公园服务的机会严重不公平.从图1的引力模型中可以看出,研究区内各行政村的空间可达性分五级,级数越高的可达性越好,详细分级为:一级包括颜边、兴贤、潭边和横岗等4个村;二级包括高边、曹边

10、、谢边、雅瑶、水头、联安、奇槎、河西和东秀等9个村;三级包括沥北、沥西、钟边、大镇、沥东、联滘、平地、横江、六联、渔业、黄岐、河东、盐步和泌冲等14个村;四级包括太平、凤池、沥中和沙溪等4个村;五级包括只有白沙和大沥城区.考虑需方的改进引力模型得到的空间可达性大致呈条带装间隔分布,也分为五级,详细分级为:一级包括颜边、兴贤、潭边、横岗和谢边等5个村;二级包括曹边、奇槎、河西和东秀等4个村;三级包括高边、沥北、雅瑶、沥东、联滘、平地、横江、水头、联安和盐步等10个村;四级包括沥西、钟边、沥中、大镇、河东、黄岐、六联、渔业和泌冲等9个村;五级包括太平、凤池、大沥城区、沙溪和白沙等5个村.反映出各行

11、政村享受公园服务的机会的不公平,存在着很大的差距,可达性小的地区主要集中在大沥镇相对欠发达的西部.4新建公园选址分析在对大沥镇公园分布的现状和对各行政村公园空间可达性的分析的基础上,为了更好地促使社会的和谐,提高居民的物质与精神文化生活的水平,结合研究区的实际情况,进行了新建公园的选址分析.411选定影响公园选址的因素公用设施的布局主要受人口分布、交通条件的便利程度、现有公园的服务范围、地理条件等的影响10.本文公园的选址也主要考虑人口密度、交通因子、竞争因子、场地条件等四个因素.1人口密度.人口密度在一定程度上决定着公园的分布情况,当一个公园周边的人口密度大,这个公园的利用率就高,就能更好地

12、展现出其服务周边居民的能力.2交通因子.交通因子是影响到达公园是否便捷的重要因子.交通条件比较好的公园,能缩短居民到达所花的时间,降低休闲的成本,而距离远、交通不便的公园的吸引力也会降低.因此,随着空间距离的增加,公园对周边居民的吸引力也会减少.3竞争因子.当有多个公园位于同一地区时,绿化好、娱乐设施更丰富、面积比较大等更具优势的公园对周边居民的吸引力就会更大.相反,规模小的公园就可能会被闲置,导致资源浪费.4场地条件.公园只能建立在特定的土地利用类型上.新建公园时,不仅要考虑前面所述的因素,还要考虑一定的环境因素,比如绿化因素、周边是否有水域等.由于数据影响程度的指标获取困难,本文将所选择的

13、几个因素对公园选址的影响程度视为相同.412公园选址空间分析数据处理1原始数据.本文选用佛山市大沥镇土地利用现状数据、人口密度数据(可达性分析中运用、现有公园分布数据、主要道路数据来研究公园的选址问题.2派生数据.对于公园选址,一方面要求建立在土地利用类型为公共绿地、旅游用地或农业及生态绿地上,另一方面是要选择离现有公园比较适宜的地点,便于提高公园的利用率,再一方面是要考虑交通因素.因此,本文根据现有的土地利用规划图、公园分布数据以及主要交通道路在假定新建公园必须具备:离原有公园的距离为1500m;离交通道路50m;土地利用类型为公共绿地、旅游用地或农业及生态绿地;公园面积为10000m2.派

14、生出土地利用类型数据、公园的服务能力缓冲区数据、交通道路缓冲区数据见图2.3数据的选址分析.在数据处理基础之上,选取ARC GIS的空间分析中的最短距离分析、叠加分析、邻域分析,提取出空间可达性值前5位的选址地点(图2“备选方案”所示. 图2数据处理分析流程将5个点分别加入原有的13个公园中组合成5个新的公园图层数据,利用引力模型和改进引力模型计算出各行政村基于5个公园图层的公园空间可达性,各组可达性指标的标准差如表1所示.表1各个组合的空间可达性标准差组合1组合2组合3组合4组合5引力模型101050229193994711011665810119591011339改进引力模型0112502

15、7011211039011240040112434801125375从表1中可以看出,不管是引力模型还是改进引力模型,组合2都位于第一位,因此可以将它确定为此次公园选址的最佳位置,并在此基础上计算引力模型与改进引力模型的空间可达性(图3.从图3中可以看出,新建公园以后研究区内各行政村公园的空间可达性指标明显增加.各行政村最近公园平均距离减少为1129km ,代表享受公园服务公平性的最近公园距离标准差是由原来的1120降低到0177,从而使各行政村,特别是西部地区的居民享受公园服务的可能性得到了大大提高 .a :最佳选址位置;b :选址后引力模型空间可达性;c :选址后改进引力模型空间可达性图3

16、最佳选址结果图5结论与讨论本文将GIS 与空间可达性分析方法引入到选址问题中,从空间可达性角度入手,结合实际选择了引力762第3期黎世兵,等:基于GIS 与空间可达性的小城镇公园布局研究以佛山市大沥镇为例862西南师范大学学报(自然科学版投稿网址http:/xbgjxt1swu1cn第35卷模型与改进引力模型分析了大沥镇各行政村现有公园的空间可达性.研究表明,大沥镇的西部地区公园相对较为欠缺,是公园设施建设优先考虑的地方.结合影响公园选址的因素,利用ARC GIS中的空间分析模块和VBA编程,结合空间可达性指标,很好地解决了新建公园的选址问题,得出最佳选址,并比较了选址前后的区别.由于数据获取

17、方面的原因,本研究中,计算的处理都进行了简化,空间距离直接使用空间直线距离代替了实际交通距离,以各行政村的几何中心为居民点,将各个影响公园选址的因素的影响程度视为相同.此外,公园的规模不仅与面积有关,而且还与公园内部的设施、娱乐项目等有关.在今后的研究工作中,如果考虑上述因素,结合GIS的网络分析,将会得到更好的分析结果.参考文献:1周廷刚,郭志达.基于GIS的城市绿地景观引力场研究以宁波市为例J.生态学报,2004,24(6:1158-1163.2马林兵,曹小曙.基于GIS的城市公共绿地景观可达性评价方法J.中山大学学报(自然科学版,2006,45(6:111-115.3俞孔坚,段铁武,李迪

18、华,等.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J.城市规划,1999,23(8:8-11.4周亮,王挺,马娜,等.基于GIS的城市公共绿地空间可达性研究以武汉市汉口地区为例J.云南地理环境研究,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

19、ce,1998:299-310.6李平华,陆玉麒.城市可达性研究的理论与方法评述J.城市问题,2005,123(1:69-73.7Guagliardo M F.Spatial Accessibility of Primary Care:Concepts,Methods and ChallengesJ.International Journal ofhealth G eographic,2004,3(3:1-13.8Peeters D,Thomas I.Distance Prddicting Functions and Applied Location2allocation ModelsJ.Ge

20、ographical Systems,2000(2:167-184.9赵兵.基于GIS技术的汶川县生态敏感性分析J.西南大学学报(自然科学版,2009,31(4:148-153.10戴晓爱,仲凤呈,兰燕,等.GIS与层次分析法结合的超市选址研究与实现J.测绘科学,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,