基于GIS的福州湿地公园、森林公园可达性研究

王梦琪 张陈环 王利丹 周兴文 张春英，＊

（1.福建农林大学风景园林与艺术学院，福建 福州 350108；2.福建省龙岩市秀峰茶花有限公司，福建 龙岩 364400；3.福建理工大学建筑与城乡规划学院，福建 福州 350118）

公园作为城市环境中不可或缺的景观要素，是指自然植被和人工植被为主要存在形态的城市用地，对居民生活、生态环境、城市景观等具有积极作用[1-2]。湿地公园、森林公园作为城市公园的重要公园类型，为城市生态修复、维系水土、调节区域气候和保护生物多样性等重要生态系统服务方面提供了基于自然的解决方案[3]，是人们休闲放松、调节心情的重要途径。湿地公园、森林公园具有重要的生态效益与社会效益，因此，其空间分布合理性与可达性对人类的生产生活具有重要意义。可达性最早由Hansen[4]提出，指从空间中某一起点通过各种阻力到达终点的难易程度，表示网络节点之间相互作用机会的大小。目前，可达性已经被广泛应用于多个领域[5]。随着GIS技术的不断进步与成熟，运用GIS技术对可达性的研究也逐渐增多。俞孔坚等[6]首次将景观可达性作为绿地系统功能指标之一。李小马等[7]运用GIS中的网络分析对沈阳市的公园可达性进行评价。施拓等[8]运用GIS中缓冲区分析与网络分析将沈阳城市绿地公园的可达性进行对比评价。邵琳等[9]运用GIS分析了公园绿地公共服务的空间格局，并将公众需求纳为绿地规划布局的重要参考。目前公园绿地可达性的研究方法较多，与其他方法相比，基于ArcGIS网络分析在评估公园可达性方面具有巨大的应用潜力[10]。本文以福州市湿地公园、森林公园为研究对象，运用GIS技术核密度分析与空间网格分析法，探索福州市湿地公园、森林公园空间分布特点[11]，研究福州市六区五县内任意居民点至任意一个湿地公园、森林公园的平均可达时间。

1 研究区域与数据

1.1 研究区概况

福州市位于福建省东部闽江断裂带，总面积为11 968.53 km2，全市常住人口842万人[12]。福州市作为福建省会城市，对其湿地公园、森林公园的空间分布与网络可达性进行探寻能够进一步判断城市化进程下城市湿地公园、森林公园的分布是否合理，为其他地区湿地公园、森林公园选址提供参考，并对福州市公园规划布局提供建议。本研究区域选择鼓楼区、晋安区、仓山区、台江区、马尾区、长乐区6个区与闽侯县、闽清县、永泰县、连江县、罗源县5个县，由于平潭县大多由岛屿组成，四面临海，距市区较远，故本研究区域不包含平潭县。

1.2 数据来源

本研究的路网数据来源为Open Street Map，结合Google Earth卫星影像，对获得的路网数据进行修正校验，获取福州各区县的行政区边界。湿地公园、森林公园数据通过参考《福州市城市更新专项规划（2021—2025年）》等，将高德地图与卫星地图进行人工目视解译，再与实地调研数据结合，获取研究区内湿地公园、森林公园25个。居民点数据通过网络爬虫软件爬取，根据申请的高德开放key获取经纬度信息，对爬取的所有居民点进行筛选，选取研究六区五县内的居民点数据，对其地理坐标进行空间匹配后，最终筛选得出5 115个居民点。研究区湿地公园、森林公园信息如表1所示。

表1 研究区湿地公园、森林公园信息 单位：km2

2 研究方法

2.1 核密度分析法

核密度估计（KDE）是GIS分析中广泛应用的空间分析方法，是离散数据在空间中的连续表达。以研究范围内景点为点要素，使用核函数计算每单位面积的值并拟合成可以直观地显示点要素空间聚集程度的空间分布热力图[13-14]。

2.2 网络分析法

网络分析法是以道路网络为基础，用图论和运筹学理论对现实进行网状模拟表示的一种方法[15]。本研究中，完整的网络结构包括以湿地公园、森林公园出入口为中心，居民到公园的道路网络为链，道路交点为节点，道路上移动花费的时间为阻力，建立可视化数字模型，达到真实路径模拟。空间网络分析法如图1所示。

图1 空间网络分析法

将下载路网数据、研究范围数据、湿地公园、森林公园点数据以及居民点数据，加载到ArcGIS中进行可视化，随后通过福州市研究区域对路网数据进行裁剪，对湿地、森林公园数据进行空间位置选择，筛选出研究范围内的数据，建立GIS地理信息数据库。湿地公园、森林公园与居民点分布如图2所示。

图2 湿地公园、森林公园与居民点分布

对路网数据进行投影处理便于长度和时间计算，使用投影坐标系WGS_1984_UTM_Zone_50N进行投影和转换。对不同类型的道路进行速度赋值填充用于时间计算，进行后续可达性分析。速度赋值参考《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）[16]，将机动车速度分别根据不同等级道路进行取值。高速路100 km/h，国道80 km/h，省道60 km/h，市区二级道路60 km/h，县道60 km/h，乡道40 km/h，通过字段计算器进行计算其阻力时间，设置路口转弯和网络连通性后进一步建立网络数据集。

使用ArcGIS工具箱中网络分析，创建OD矩阵。起始点输入研究范围内的居民点，目的地为研究范围内的湿地公园、森林公园，分析自动计算可达性的最短时间。

3 可达性网络分析

3.1 湿地公园、森林公园分布特征

研究区内25个湿地公园、森林公园总面积达到167.2 km2，约占研究区面积的2%。湿地公园、森林公园核密度分析如图3所示。

图3 湿地公园、森林公园核密度分析

由图3可知，研究区湿地公园、森林公园总体分布较不均匀，呈现大致沿海河分布的特点。湿地公园、森林公园主要分布在研究区域东部，中部湿地公园、森林公园密度较高，西北部、西南部存在大量空白。长乐区与闽侯县湿地公园、森林公园数量较多，沿河沿海分布相对均衡；仓山区、晋安区湿地公园、森林公园个数及面积远低于其他区县，面积仅占研究区湿地公园、森林公园总面积的6%；台江区、鼓楼区与马尾区内暂无湿地公园、森林公园，其原因是台江区与鼓楼区面积较小，且大都以人工建成区域为主，暂无湿地公园、森林公园；马尾区经济发展较低，城镇化相对滞后，还未进行湿地公园、森林公园选址与建设。

3.2 可达性整体分析

可达性分析以研究范围内居民点为起始点，湿地公园、森林公园出入口为目的地。湿地公园、森林公园可达性分析如图4所示。

图4 湿地公园、森林公园可达性分析

在平均可达时间上，福州市研究区域住宅区能够在理想情况下30 min内到达研究区内任何一个湿地公园、森林公园，平均可达理想时间24～73 min。平均可达理想时间由研究区域中部逐渐向外围增加，可达性与周边自然环境与经济发展存在较大关系。晋安区与鼓楼区湿地公园、森林公园可达时间较长，可达性较差，原因是鼓山鼓岭风景区面积体量巨大，占地18 900 km2，有大量山脉阻挡，使交通可达性受到影响，故增加其时间成本。仓山区与台江区虽位居福州城市中心区，但其湿地公园、森林公园平均到达时间为55～60 min，参考福州2011—2020年城市规划图可知该区域主要为商业区与居住区，人口众多，建筑密集，城市中心交通路网体系稠密，不应存在到达湿地公园、森林公园时间成本过高的问题。

根据福州市区湿地公园、森林公园分布情况可知，仓山区仅有两座湿地公园，而台江区并无湿地公园、森林公园，因其公园数量分布较少，故难以服务区域内居住区居民。长乐区虽有较多湿地公园、森林公园，但南侧有大量山脉，阻挡了与闽侯县的交通连接，且该区域湿地公园、森林公园大都根据自然地形，沿山沿海分布在长乐区域边缘，故其湿地公园、森林公园平均可达时间为45～60 min。马尾区并无湿地公园、森林公园，且该区域居民点较少，加之该区域经济发展较差，交通通达性有待加强，其道路体系一并制约湿地公园、森林公园的可达性，导致时间成本提高。闽侯县北部主要为自然山体，乡村分布杂散，且无湿地公园、森林公园分布，湿地公园、森林公园可达时间在60 min左右；近福州市区一侧多为西北—东南走向的山脉，极大地阻挡了市区内湿地公园、森林公园的可达性，使其可达时间较长。罗源县与连江县的湿地公园、森林公园数量较多，但居民点数较少，与其他区县交界处存在大量西北—东南走向的山脉阻挡，严重影响了交通可达性，导致其时间成本较高。永泰县以中低山地为主，东北部山势较缓，湿地公园、森林公园可达时间为35～55 min；西南部因其地形地貌山势高大雄伟，多数的道路交通皆受山脉的阻挡，车辆通达性较差，对可达性造成了严重影响，可达时间在60 min以上，是时间成本最高的区域。

4 结果与讨论

4.1 结果

本文基于ArcGIS中的网络分析法，对福州市六区五县25个湿地公园、森林公园的核密度与可达性进行分析。

已有的湿地公园、森林公园在研究区域内分布格局为中东部多，南北部少。其中福州旗山森林公园的面积最大，约为35.87 km2，占研究区内湿地公园、森林公园总面积的21.45%，占研究区森林公园面积的25.27%；位于永泰县的福州鸟语林飞禽森林公园面积最小，仅有0.02 km2。台江区与鼓楼区因人口、建筑密度较大，而整体面积较小没有湿地公园、森林公园分布。马尾区受其经济发展水平的影响，尚未将湿地公园、森林公园纳入区域规划中。

各行政区县湿地公园、森林公园可达性差异较大。闽清县可达性最好，平均可达时间35～55 min；闽侯县可达性上总体较好，靠近中心城区边缘因山脉地形阻挡，平均可达时间增加；中心城区平均可达时间55～60 min，永泰县东部地区可达性较好，而西部区域可达性最差，可达时间在60 min以上。

4.2 讨论

为使福州市居民能够更好地享受福州市湿地公园、森林公园基于自然的各项服务，针对上文福州市湿地公园、森林公园可达性存在的问题，提出以下优化建议。

4.2.1 优化湿地公园、森林公园布局

湿地公园、森林公园的分布影响其可达性与居民享受其服务的公平性，通过核密度分析，建议福州市增加湿地公园、森林公园数量，充分利用福州市天然的地理优势与种质资源，大力发展沿河海分布的湿地公园与沿山体分布的森林公园，可达性较差的问题可在一定程度上得到缓解。针对以商业区、居住区为主的建筑密集区，可以增设符合口袋公园或社区公园性质较小体量的湿地公园、森林公园，起到改善可达性的作用。

4.2.2 完善城市道路系统

完善城市道路系统是提高可达性的关键。如研究区内马尾区，受其经济水平影响，交通路网有待加强，应丰富其城市次干路、支路等道路结构；对于路网密度较低的永泰县，可适当增设道路，提高路网连接性；对于中心城区路网密集区域，除了进一步疏通、改造断头路，加强路网连通性外，应更合理地安设红绿灯，可适当建立立交桥，减少出行等待时间。

4.2.3 均衡湿地公园、森林公园出入口设置

可达性研究主要以湿地公园、森林公园出入口为目的地，出入口的设置直接影响居民可达便捷程度。对于面积较大的湿地公园、森林公园，可适当增加其出入口，保证出入口的均衡分布有利于提高居民可达公平性，将公园发散性地与各个方向的居民区相连接，增强湿地公园、森林公园可达性。

5 结语

本研究对福州市六区五县湿地公园、森林公园核密度与可达性进行分析，为福州市今后的城市湿地公园、森林公园规划建设提供一定的数据补充以及优化建议。本研究也存在不足之处，如本研究只根据道路限速等级进行速度赋值，未考虑不同交通方式、交通拥堵、游客偏好等因素下可达性的差异，后续有待进一步研究。