基于GIS的福州濕地公園、森林公園可達性研究

王夢琪 張陳環 王利丹 周興文 張春英，＊

（1.福建農林大學風景園林與藝術學院，福建 福州 350108；2.福建省龍巖市秀峰茶花有限公司，福建 龍巖 364400；3.福建理工大學建筑與城鄉規劃學院，福建 福州 350118）

公園作為城市環境中不可或缺的景觀要素，是指自然植被和人工植被為主要存在形態的城市用地，對居民生活、生態環境、城市景觀等具有積極作用[1-2]。濕地公園、森林公園作為城市公園的重要公園類型，為城市生態修復、維系水土、調節區域氣候和保護生物多樣性等重要生態系統服務方面提供了基于自然的解決方案[3]，是人們休閑放松、調節心情的重要途徑。濕地公園、森林公園具有重要的生態效益與社會效益，因此，其空間分布合理性與可達性對人類的生產生活具有重要意義?？蛇_性最早由Hansen[4]提出，指從空間中某一起點通過各種阻力到達終點的難易程度，表示網絡節點之間相互作用機會的大小。目前，可達性已經被廣泛應用于多個領域[5]。隨著GIS技術的不斷進步與成熟，運用GIS技術對可達性的研究也逐漸增多。俞孔堅等[6]首次將景觀可達性作為綠地系統功能指標之一。李小馬等[7]運用GIS中的網絡分析對沈陽市的公園可達性進行評價。施拓等[8]運用GIS中緩沖區分析與網絡分析將沈陽城市綠地公園的可達性進行對比評價。邵琳等[9]運用GIS分析了公園綠地公共服務的空間格局，并將公眾需求納為綠地規劃布局的重要參考。目前公園綠地可達性的研究方法較多，與其他方法相比，基于ArcGIS網絡分析在評估公園可達性方面具有巨大的應用潛力[10]。本文以福州市濕地公園、森林公園為研究對象，運用GIS技術核密度分析與空間網格分析法，探索福州市濕地公園、森林公園空間分布特點[11]，研究福州市六區五縣內任意居民點至任意一個濕地公園、森林公園的平均可達時間。

1 研究區域與數據

1.1 研究區概況

福州市位于福建省東部閩江斷裂帶，總面積為11 968.53 km2，全市常住人口842萬人[12]。福州市作為福建省會城市，對其濕地公園、森林公園的空間分布與網絡可達性進行探尋能夠進一步判斷城市化進程下城市濕地公園、森林公園的分布是否合理，為其他地區濕地公園、森林公園選址提供參考，并對福州市公園規劃布局提供建議。本研究區域選擇鼓樓區、晉安區、倉山區、臺江區、馬尾區、長樂區6個區與閩侯縣、閩清縣、永泰縣、連江縣、羅源縣5個縣，由于平潭縣大多由島嶼組成，四面臨海，距市區較遠，故本研究區域不包含平潭縣。

1.2 數據來源

本研究的路網數據來源為Open Street Map，結合Google Earth衛星影像，對獲得的路網數據進行修正校驗，獲取福州各區縣的行政區邊界。濕地公園、森林公園數據通過參考《福州市城市更新專項規劃（2021—2025年）》等，將高德地圖與衛星地圖進行人工目視解譯，再與實地調研數據結合，獲取研究區內濕地公園、森林公園25個。居民點數據通過網絡爬蟲軟件爬取，根據申請的高德開放key獲取經緯度信息，對爬取的所有居民點進行篩選，選取研究六區五縣內的居民點數據，對其地理坐標進行空間匹配后，最終篩選得出5 115個居民點。研究區濕地公園、森林公園信息如表1所示。

表1 研究區濕地公園、森林公園信息 單位：km2

2 研究方法

2.1 核密度分析法

核密度估計（KDE）是GIS分析中廣泛應用的空間分析方法，是離散數據在空間中的連續表達。以研究范圍內景點為點要素，使用核函數計算每單位面積的值并擬合成可以直觀地顯示點要素空間聚集程度的空間分布熱力圖[13-14]。

2.2 網絡分析法

網絡分析法是以道路網絡為基礎，用圖論和運籌學理論對現實進行網狀模擬表示的一種方法[15]。本研究中，完整的網絡結構包括以濕地公園、森林公園出入口為中心，居民到公園的道路網絡為鏈，道路交點為節點，道路上移動花費的時間為阻力，建立可視化數字模型，達到真實路徑模擬?？臻g網絡分析法如圖1所示。

圖1 空間網絡分析法

將下載路網數據、研究范圍數據、濕地公園、森林公園點數據以及居民點數據，加載到ArcGIS中進行可視化，隨后通過福州市研究區域對路網數據進行裁剪，對濕地、森林公園數據進行空間位置選擇，篩選出研究范圍內的數據，建立GIS地理信息數據庫。濕地公園、森林公園與居民點分布如圖2所示。

圖2 濕地公園、森林公園與居民點分布

對路網數據進行投影處理便于長度和時間計算，使用投影坐標系WGS_1984_UTM_Zone_50N進行投影和轉換。對不同類型的道路進行速度賦值填充用于時間計算，進行后續可達性分析。速度賦值參考《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）[16]，將機動車速度分別根據不同等級道路進行取值。高速路100 km/h，國道80 km/h，省道60 km/h，市區二級道路60 km/h，縣道60 km/h，鄉道40 km/h，通過字段計算器進行計算其阻力時間，設置路口轉彎和網絡連通性后進一步建立網絡數據集。

使用ArcGIS工具箱中網絡分析，創建OD矩陣。起始點輸入研究范圍內的居民點，目的地為研究范圍內的濕地公園、森林公園，分析自動計算可達性的最短時間。

3 可達性網絡分析

3.1 濕地公園、森林公園分布特征

研究區內25個濕地公園、森林公園總面積達到167.2 km2，約占研究區面積的2%。濕地公園、森林公園核密度分析如圖3所示。

圖3 濕地公園、森林公園核密度分析

由圖3可知，研究區濕地公園、森林公園總體分布較不均勻，呈現大致沿海河分布的特點。濕地公園、森林公園主要分布在研究區域東部，中部濕地公園、森林公園密度較高，西北部、西南部存在大量空白。長樂區與閩侯縣濕地公園、森林公園數量較多，沿河沿海分布相對均衡；倉山區、晉安區濕地公園、森林公園個數及面積遠低于其他區縣，面積僅占研究區濕地公園、森林公園總面積的6%；臺江區、鼓樓區與馬尾區內暫無濕地公園、森林公園，其原因是臺江區與鼓樓區面積較小，且大都以人工建成區域為主，暫無濕地公園、森林公園；馬尾區經濟發展較低，城鎮化相對滯后，還未進行濕地公園、森林公園選址與建設。

3.2 可達性整體分析

可達性分析以研究范圍內居民點為起始點，濕地公園、森林公園出入口為目的地。濕地公園、森林公園可達性分析如圖4所示。

圖4 濕地公園、森林公園可達性分析

在平均可達時間上，福州市研究區域住宅區能夠在理想情況下30 min內到達研究區內任何一個濕地公園、森林公園，平均可達理想時間24～73 min。平均可達理想時間由研究區域中部逐漸向外圍增加，可達性與周邊自然環境與經濟發展存在較大關系。晉安區與鼓樓區濕地公園、森林公園可達時間較長，可達性較差，原因是鼓山鼓嶺風景區面積體量巨大，占地18 900 km2，有大量山脈阻擋，使交通可達性受到影響，故增加其時間成本。倉山區與臺江區雖位居福州城市中心區，但其濕地公園、森林公園平均到達時間為55～60 min，參考福州2011—2020年城市規劃圖可知該區域主要為商業區與居住區，人口眾多，建筑密集，城市中心交通路網體系稠密，不應存在到達濕地公園、森林公園時間成本過高的問題。

根據福州市區濕地公園、森林公園分布情況可知，倉山區僅有兩座濕地公園，而臺江區并無濕地公園、森林公園，因其公園數量分布較少，故難以服務區域內居住區居民。長樂區雖有較多濕地公園、森林公園，但南側有大量山脈，阻擋了與閩侯縣的交通連接，且該區域濕地公園、森林公園大都根據自然地形，沿山沿海分布在長樂區域邊緣，故其濕地公園、森林公園平均可達時間為45～60 min。馬尾區并無濕地公園、森林公園，且該區域居民點較少，加之該區域經濟發展較差，交通通達性有待加強，其道路體系一并制約濕地公園、森林公園的可達性，導致時間成本提高。閩侯縣北部主要為自然山體，鄉村分布雜散，且無濕地公園、森林公園分布，濕地公園、森林公園可達時間在60 min左右；近福州市區一側多為西北—東南走向的山脈，極大地阻擋了市區內濕地公園、森林公園的可達性，使其可達時間較長。羅源縣與連江縣的濕地公園、森林公園數量較多，但居民點數較少，與其他區縣交界處存在大量西北—東南走向的山脈阻擋，嚴重影響了交通可達性，導致其時間成本較高。永泰縣以中低山地為主，東北部山勢較緩，濕地公園、森林公園可達時間為35～55 min；西南部因其地形地貌山勢高大雄偉，多數的道路交通皆受山脈的阻擋，車輛通達性較差，對可達性造成了嚴重影響，可達時間在60 min以上，是時間成本最高的區域。

4 結果與討論

4.1 結果

本文基于ArcGIS中的網絡分析法，對福州市六區五縣25個濕地公園、森林公園的核密度與可達性進行分析。

已有的濕地公園、森林公園在研究區域內分布格局為中東部多，南北部少。其中福州旗山森林公園的面積最大，約為35.87 km2，占研究區內濕地公園、森林公園總面積的21.45%，占研究區森林公園面積的25.27%；位于永泰縣的福州鳥語林飛禽森林公園面積最小，僅有0.02 km2。臺江區與鼓樓區因人口、建筑密度較大，而整體面積較小沒有濕地公園、森林公園分布。馬尾區受其經濟發展水平的影響，尚未將濕地公園、森林公園納入區域規劃中。

各行政區縣濕地公園、森林公園可達性差異較大。閩清縣可達性最好，平均可達時間35～55 min；閩侯縣可達性上總體較好，靠近中心城區邊緣因山脈地形阻擋，平均可達時間增加；中心城區平均可達時間55～60 min，永泰縣東部地區可達性較好，而西部區域可達性最差，可達時間在60 min以上。

4.2 討論

為使福州市居民能夠更好地享受福州市濕地公園、森林公園基于自然的各項服務，針對上文福州市濕地公園、森林公園可達性存在的問題，提出以下優化建議。

4.2.1 優化濕地公園、森林公園布局

濕地公園、森林公園的分布影響其可達性與居民享受其服務的公平性，通過核密度分析，建議福州市增加濕地公園、森林公園數量，充分利用福州市天然的地理優勢與種質資源，大力發展沿河海分布的濕地公園與沿山體分布的森林公園，可達性較差的問題可在一定程度上得到緩解。針對以商業區、居住區為主的建筑密集區，可以增設符合口袋公園或社區公園性質較小體量的濕地公園、森林公園，起到改善可達性的作用。

4.2.2 完善城市道路系統

完善城市道路系統是提高可達性的關鍵。如研究區內馬尾區，受其經濟水平影響，交通路網有待加強，應豐富其城市次干路、支路等道路結構；對于路網密度較低的永泰縣，可適當增設道路，提高路網連接性；對于中心城區路網密集區域，除了進一步疏通、改造斷頭路，加強路網連通性外，應更合理地安設紅綠燈，可適當建立立交橋，減少出行等待時間。

4.2.3 均衡濕地公園、森林公園出入口設置

可達性研究主要以濕地公園、森林公園出入口為目的地，出入口的設置直接影響居民可達便捷程度。對于面積較大的濕地公園、森林公園，可適當增加其出入口，保證出入口的均衡分布有利于提高居民可達公平性，將公園發散性地與各個方向的居民區相連接，增強濕地公園、森林公園可達性。

5 結語

本研究對福州市六區五縣濕地公園、森林公園核密度與可達性進行分析，為福州市今后的城市濕地公園、森林公園規劃建設提供一定的數據補充以及優化建議。本研究也存在不足之處，如本研究只根據道路限速等級進行速度賦值，未考慮不同交通方式、交通擁堵、游客偏好等因素下可達性的差異，后續有待進一步研究。