基于走跑類運動容量的城市公園園路形態特征研究
——以哈爾濱為例

趙曉龍

侯韞婧

邱 璇

呂 飛

2016年，世界衛生組織發布《城市健康全球報告》，提出目前城市新疫情：慢性疾病致死占死亡人數的63%。習近平在十九大提出“要把人民健康放在優先發展的戰略地位”“將健康融入所有政策”的“健康中國”國家戰略。有效體力活動是減少慢性病發生、增強公共健康的重要途徑，也是環境主動干預健康的重要切入點[1-3]。公園是市民進行休閑體力活動的主要場所[4]，走跑類運動，是深受市民喜愛的低門檻休閑運動，主要由園路空間承載?；谧吲茴愡\動視角，營造良好運動體驗，挖掘園路運動承載力，是我們有待研究的課題。

在綠色空間與運動健康關系研究中，有學者從實體形態要素角度，發現綠色空間長、寬、高及高寬比[5-7]、綠視率[8]、遮陰程度[9-10]等空間形態特征對休閑體力活動水平的影響。但是缺乏從運動強度和容量視角下對園路的細化分類，同時少有研究提出有效的優化設計策略。

運動視角下園路形態特征規劃設計亟待實證研究的支撐，并回答下列問題：1)基于運動容量視角，如何細分園路空間；2)哪些形態特征顯著地影響運動容量；3)如何優化園路規劃設計以推動走跑類運動容量的高效供給。因此，本研究基于運動容量實測結果，細分園路空間；通過公共參與GIS平臺，建立環境感知偏好與空間形態特征關聯；實證辨析形態特征與走跑類運動容量關聯性，識別顯著特征；提出提升走跑類運動容量的園路規劃設計優化策略。提高城市公園走跑類運動吸引力，為公園運動存量優化提供理論依據和實踐推進方向。

1 研究區域和數據采集

我們對主城區范圍內16處高活力公園進行預調研，最后選取兆麟公園、尚志公園和古梨園為研究對象。3處公園均為非游樂設施性質、10hm2左右、免費入園、自然要素豐富、交通便捷、周邊社區密度和居民社會經濟地位情況相近的面狀綜合性公園。依據可視且可達原則，我們將公園空間系統分割為149個研究單元，其中兆麟公園空間47個，尚志公園空間62個，古梨園空間40個(圖1)。模擬運動人群逆時針運動，只記錄在運動路線中視線可見并可達的空間分割關系。排除了由于茂密植物遮擋視線造成空間不可見，或水體、擋土墻等空間要素不遮擋視線，但在物理上分割空間，造成了空間不可達的2種情況。

調研時段為2018年過渡季節3月末到4月初，在非下雪、霧霾天氣下，共進行2組16d有效觀測(冬末8d，初春8d)，其中包括4天隨機周末觀測和12d隨機工作日觀測。觀測時段為6：30—16：00，以30min為標準，數據采集標準依據世界衛生組織健康標準快步走頻率≥100步/min，跑步頻率≥150步/min，記錄空間內瞬時快步走和跑步2類走跑類運動人數。

2 基于走跑類運動容量的園路空間

走跑類運動包含快步走和跑步，屬于中高強度休閑體力活動，具有連續性和忌干擾性。不同于運動場或室內跑步機，城市公園中的走跑類行為兼顧游覽和游憩等復合需求。

2.1 園路分類

根據公共健康學科標準，運動績效標準衡量單位為代謝當量消耗(單位時間每人運動消耗的代謝當量數量值)[12]。假設靜息時能量消耗為1代謝當量(METs)，參照2011年美國體力活動能量消耗編碼表，快步走能量消耗為4.8METs，跑步為7.0METs。研究記錄了2類走跑類運動的運動人數，根據團隊提出運動容量為不同類型的運動人數與對應代謝當量消耗值的乘積和[13]的概念，計算出各樣本空間的走跑類運動容量。

本文以走跑類運動容量為標準，計算所有園路空間運動容量，計算平均值為52.29METs。低于52.29METs歸為低容量，高于52.29METs歸為高容量。提出3類園路空間分類：無走跑類運動園路、低容量園路和高容量園路，并進行可視化呈現(圖1)。

2.2 不同園路空間分布

2.2.1 無走跑類運動園路分布

這部分空間使用人群主要以散步、游憩為使用目的，移動速度低于快步走最低步速100步/min，未達到公共健康學科運動績效標準，所以其屬于無走跑類運動園路。該園路空間占調研樣本69.8%，以公園次級園路或游步小徑為主要空間載體。

2.2.2 低容量園路分布

使用人群以游憩和游覽為主要使用目的，以運動為次要目的。對于走跑類運動主體來說，運動過程也兼具休閑和游覽等多重目的。該園路空間占調研樣本10.1%，以公園主園路或次級園路為主要空間載體，一般臨近可以增加游憩體驗的自然要素，例如水體，或連接公園主要景點空間。

2.2.3 高容量園路分布

這部分空間使用人群以運動為主導使用目的，在空間中通過運動帶來最大的健康效益是其行為主導需求。該園路空間占調研樣本20.1%，以公園主園路和次級園路為主要空間載體。一般為公園最外圈環路與部分公園內部環形主路。

3 基于公共參與GIS技術的運動環境感知偏好

借助所在團隊自主研發的公共參與GIS(PPGIS)微信程序，篩選公園走跑類人群環境感知高頻關鍵詞。在微信程序中調用騰訊位置服務功能，添加位置服務軟件開發工具包(SDK)，使用JavaScript/微信標簽語言(WXML)/微信樣式表(WXSS)前端技術棧，開發應用程序接口(API)進行相關函數調用，成功實現哈爾濱綠地公共參與地圖(PPMAP)與行為附屬信息精準對接，并轉換為矢量圖層導入GIS平臺進行后續數據處理。

研究通過PPGIS微信程序平臺獲得哈爾濱公園走跑類運動人群對運動環境的感知偏好描述[14]，選取了排名前5的高頻關鍵詞，開闊、安全、溫暖、無干擾和氛圍熱烈，排除了“舒適”等低頻且描述模糊的關鍵詞。

根據高頻關鍵詞，基于環境感知偏好文獻研究以及焦點小組討論，研究篩選出10個形態特征指標因子：客觀指標因子8個，主觀指標因子2個(表1)。通過實地測量獲得客觀形態特征指標：長度、寬度、高度、長寬比、高寬比、線型、鋪裝類型和高差變化；通過實地模擬運動者，獲得運動者視角下的頂界面魚眼圖像和運動視線圖像，分別利用Rayman模型和SegNet系統量化主觀形態特征指標：天空可視因子[15]和綠視率(圖2)。

4 實證分析

通過調研我們發現，哈爾濱城市公園中，所有走跑類運動者都進行環線運動，不會出現在同一園路單元折返的運動情況。這可能與城市公園整體景觀質量較好，或環境刺激會激發走跑類運動人群游覽的潛在認知有關。所以，我們以10個形態特征為自變量，以走跑類運動容量為因變量，識別影響運動容量的顯著空間形態特征。其中，研究采用卡方檢驗識別自變量中3個類別變量指標因子：線型、鋪裝類型和高差變化；另外，采用Pearson相關性分析和曲線回歸識別自變量中7個連續變量指標因子：長度值、寬度值、長寬比值、高度值、高寬比值、天空可視因子值和綠視率值。

4.1 類別變量指標因子識別

采用卡方檢驗識別影響運動容量的形態特征因子。表2結果表明如下。1)有無高差變化對園路空間內走跑類運動容量產生影響。沒有高差變化的樣本空間內產生顯著高的運動容量。2)鋪裝變化指標因子P＜0.05，但是最小期望計數為2.42，小于5，說明本研究中缺乏足夠的樣本量，無法確定鋪裝變化是否對運動的發生產生影響。原因可能在于，公園園路鋪裝多采用適合人群聚集的混凝土類和平坦的磚材類，缺少裸露土地和礫石的設計，使得樣本缺乏變化。3)線型變化，即園路是直線型還是曲線型空間，對運動路線的選擇沒有影響。

4.2 連續變量指標因子識別

對7個空間形態特征連續變量與走跑類運動容量進行Pearson相關性分析，篩除無顯著性關聯因子高度值和長寬比值，識別存在關聯性的長度值、綠視率值、天空可視因子值、寬度值和高寬比值(表3)。對顯著相關5個指標因子分別建立單特征回歸方程，觀察指標因子適宜值范圍。結果顯示如下。

1)根據長度值模型，長度與走跑類運動容量基本呈正相關趨勢。長度＜140m時，隨著長度的增加，運動容量顯著增加；長度介于140～280m時，運動容量呈極緩慢下降趨勢；長度＞280m時，運動容量值繼續迅速增加。但在調研公園中，大于280m的長距離園路空間較少。

2)根據寬度值模型，寬度值＜12m時，隨著寬度值的增加，走跑類運動容量顯著增加，在12m時到達峰值，寬度值＞12m，寬度值與運動容量呈負相關趨勢。由于走跑類運動人群不希望穿越廣場舞或太極類運動空間，園路成為公園中較受歡迎的園路空間，模型表明高容量的園路空間一般為公園主路。

3)根據天空可視因子模型，天空可視因子與走跑類運動容量基本呈正相關趨勢。天空可視因子＜0.4時，隨著天空可視因子的增加，運動容量顯著增加；天空可視因子介于0.4～0.7時，運動容量幾乎沒有變化；天空可視因子＞0.7，運動容量值繼續增加。模型表明高運動容量園路空間，植物較少遮擋天空，既帶來開闊的運動體驗，又通過太陽輻射改善微氣候，此類空間采光較好，也會提升安全體驗。但是需要特殊說明的是，這也與調研時段氣溫較低，運動人群傾向于微氣候溫暖的園路空間有關。

4)根據高寬比值模型，高寬比值＜2.4時，隨著高寬比值的增加，走跑類運動容量緩慢增加，高寬比值＞2.4時，隨著高寬比值的增加，運動容量迅速下降。模型表明運動人群偏向于兩旁綠化良好的路徑空間。例如5m寬的園路，兩旁行道樹樹高不要超過12m，否則會削弱空間的開闊感。

5)根據綠視率模型，綠視率＜30%，隨著綠視率的增加，運動容量顯著降低，并在30%時達到最低值；在30%～75%區間內，運動容量迅速增加，并在75%時到達峰值；綠視率＞75%時，運動容量值迅速下降。公園中植物種植情況一般較好，很少出現綠視率＜30%的路徑空間；綠視率＞75%時，可能出現空間過于圍合或植物過于高大的情況，降低空間開敞度，提高了私密性，反而降低了運動意愿。值得注意的是，調研時段發生在哈爾濱過渡季節冬末和早春，由于寒地城市植物季相變化差異較大，該時段綠視率很難達到75%的最大極值，所以模型僅反映了在綠視率超過30%時，綠視率越高，運動容量越高的變化趨勢。

4.3 高運動容量園路形態特征實證模型

通過上述單特征回歸方程，為進一步降低變量間存在的多重共線對模型分析結果的影響，我們對存在顯著的形態特征開三次方根，采用逐步刪除變量的方法進行多元回歸，進行5次回歸模型建構(表4)。

結果表明：常量為-146.526，模型擬合程度R2=0.256，說明納入模型的5個形態特征變量與走跑類運動容量顯著相關，按影響程度排序分別為長度值、寬度值、天空可視因子值、高寬比值和綠視率值，但非強相關，可以解釋運動容量變化的部分原因。上述5個連續變量形態特征與高差變化類別變量形態特征共同影響了城市公園園路空間的走跑類運動容量。公園中園路的組織特征和設施特征也會對運動容量產生影響，未來的研究會進一步加入其他環境特征因子。

表1 基于感知偏好的空間形態特征指標篩選

5 優化策略

基于園路空間分布特征和實證數理模型分析，本研究針對走跑類運動，提出提升運動容量的園路規劃布局與空間設計優化路徑。通過對比高容量園路分布規律，基于形態特征指標識別結果，我們提出合理進行城市公園園路布局、塑造長路徑開敞園路模式，以營造具有連續性、少干擾且具有一定氛圍感的走跑類優質園路空間，以促發更多走跑類行為的空間優化策略。

表2 卡方檢驗結果

5.1 提高容量園路規劃布局策略

在園路布局方面，把控城市公園體系使用多元性，兼顧城市公園觀光游覽等使用功能，利用高容量園路分布規律，強調運動與游憩功能的復合使用，是塑造促進走跑類運動城市公園的基本前提。

1)主路重疊模式延展運動距離。本文發現高容量走跑類運動園路一般與環狀主園路重疊(圖1)。在城市公園面積不變、路網密度不變的前提下，通過提高環狀主路占比，延展高容量運動路徑長度，從而提升走跑類運動容量。城市公園內走跑類運動一般存在固定運動路徑，而運動者對運動績效的自我評估通常由運動圈數決定。增加每圈固定運動路徑的長度，即提升了園路承載走跑類運動總容量。

2)高密度園路系統營造運動氛圍。研究提出在不改變公園總體格局前提下，提高局部園路密度，營造微循環園路空間系統。通過調研，我們發現古梨園空間25～空間30(圖1)，園路密度高、沒有起到串聯空間的基本作用，卻承載了高容量的走跑類運動。原因可能在于古梨園前身為太平苗圃，此處為保留苗圃空間形式而改造的局部小空間。密集的園路空間營造了熱烈的運動氛圍。即便是不需團隊配合的個人運動，視線可及的其他運動人群營造出更為積極的健身氛圍，提高運動吸引力。

表3 空間形態特征與運動容量相關性和回歸分析結果

5.2 提高容量園路形態特征空間設計策略

在保障城市公園多元性復合使用的前提下，對于以高容量走跑類運動為使用導向的園路空間，提出形態特征優化策略。通過上文實證數理模型分析，識別顯著影響走跑類運動容量的影響因子：高差變化、長度值、寬度值、天空可視因子值、高寬比值和綠視率值，強調運動需求導向下的優質體驗，是提升園路空間走跑類運動容量的內在本質。

1)長路徑模式降低空間轉換頻率。適當增加園路空間長度，降低使用者在路線上變換空間的速度。美國邁阿密市圣查理新鎮為提高鎮區的步行適宜性，以理想步行距離400m為標準組織社區結構；本文為提升園路空間走跑類運動容量，提出以實證模型中長度最佳耦合值140m為標準，組織城市公園園路空間結構。

增加實際園路空間長度。適當增加園路空間長度，盡量減少運動路線頻繁被十字路口打斷的次數，保持走跑類運動人群連續的運動體驗。成年人為達到健康標準跑步速度基本保持在每分鐘150m，也就是說140m園路，停留時間約為56s。這個時間可以滿足高強度運動者連續運動的運動需求，又可以避免長時間景致的單一帶來的無趣感。

表4 高運動容量園路連續變量形態特征實證模型

增加視覺園路空間長度。采用植物或假山等要素適當遮擋視線，給移動速度相對較快的走跑類運動者造成連續運動空間的視線錯覺。但是需要注意的是，要用指示牌對慢速的步行者和游覽者進行標示。以兆麟公園中21、22號空間為例進行進一步闡釋(圖3)。21號園路空間試點A，兩側不斷出現支路連接的次要運動單元空間?？稍诮徊媛房谕ㄟ^種植遮擋視線的灌木樹球，見A空間立面分析圖，使得運動人群視線看不見次要運動單元空間中的其他運動類型人群，造成運動路徑空間連續的視覺假象。對比22號園路空間試點B，兩側同樣出現支路連接的次要運動單元空間，通透的視線明確地傳遞運動路徑空間已經結束，需要重新選擇運動路徑的視覺信號，就會打斷連續性的運動體驗。

2)園路形態提高空間開敞程度。適當增加園路的開敞程度，改善走跑類空間使用者的視覺運動體驗。

增加實際園路開敞程度。適當增加園路寬度，但不要超過12m，以免被廣場舞等其他運動類型誤認為活動廣場空間而被占用，產生干擾。需要說明的是，隨著寬度增加，對于同等高度和樹形的行道樹而言，天空可視因子值也會相應變大，聯動影響會進一步增加園路的走跑類運動適宜性。

增加視覺園路開敞程度。綠視率、天空可視因子和高寬比主要通過行道樹調整，選擇分支點較低的喬木，甚至高大的花灌木，可以保證運動人群視線內較高的綠視率，但是也要加強園林植物修剪與管理，避免行道樹過于茂盛導致綠視率超過75%(圖4)。較高的天空可視因子意味著可以通過樹種的選擇或修剪管理保證盡量開闊的頂界面。同時應盡量避免空間高寬比超過2.4。如圖4所示，同樣是10m高的行道樹，5m寬的主園路高寬比相比3m寬的支路高寬比更適宜運動容量的增加。

3)平坦性模式降低運動難度。不同于專業競技人群追求高能耗運動，城市公園中應盡量避免出現能被人體感知的坡度或臺階，避免高差變化，以降低運動難度。

雖然有研究顯示在郊野公園中，體力活動量與路面坡度呈正相關。但是本研究實證模型顯示平坦的園路承載更多的走跑類運動容量。原因可能在于郊野公園多位于城市邊緣，大部分市民對其使用頻率較低，希望通過到訪郊野公園游覽更多的景致，所以為追求野外遠足的使用體驗會主要選取有高差變化的園路；而位于高密度居住區附近的城市公園，基本位于15min社區生活圈內，已經融入市民日常生活，城市公園內景致的變化很難引起市民的特別注意。而且由于面積較小，高差的變化很難帶來視覺感受上的豐富變化，反而提高了走跑類運動難度，所以應盡量保證園路平坦程度。

圖3 調整視覺園路長度策略示意圖

圖4 行道樹增加視覺開敞程度策略示意圖

6 結語

城市公園空間形態特征屬性是影響運動的直接影響因素[16]。研究基于運動容量視角細化了典型園路空間：無走跑類運動園路、低容量園路和高容量園路，并與10個空間形態特征建立關聯。以運動容量為標準，識別寒地城市哈爾濱城市公園過渡季節高運動容量園路形態特征影響因子：高差變化、長度值、寬度值、天空可視因子值、高寬比值和綠視率值，闡釋其作用機理，提出提升走跑類運動容量的園路規劃布局與空間設計優化策略。由于天空可視因子等指標受季節影響較大，所以未來研究將集中在寒地極端氣候(冬季)，進行園路空間形態特征與走跑類運動容量的關聯性探討。研究提高城市公園園路運動適宜性，緩解城市運動空間不足的現實矛盾，將“健康中國”理念落地為具體的綠地規劃設計政策。