王鑫 李雄*WANG Xin LI Xiong

基于多源大數(shù)據(jù)的北京大型郊野公園的影響可視化研究

王鑫 李雄*
WANG Xin LI Xiong

近年來(lái)北京的大型郊野公園建設(shè)發(fā)展迅速，有效的改善了城市環(huán)境質(zhì)量，以北京大型郊野公園為研究對(duì)象，基于多源大數(shù)據(jù)，利用核密度法和詞頻分析技術(shù)對(duì)北京大型郊野公園的實(shí)施進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究顯示大型郊野公園對(duì)城市空間有明顯影響，較好的城市郊野公園的邊界應(yīng)該與人群聚集的邊界相接，在這樣更有利于吸引大量人流進(jìn)入公園；二是大型郊野公園具有多重社會(huì)功能，具有廣泛的社會(huì)影響力。

數(shù)字景觀；郊野公園；大數(shù)據(jù)；可視化

Fund Item: Supported by “the Fundamental Research Funds for the Central Universities（BLX2015-31）” and “ the Program of the Co-Construction with Beijing municipal government ”.

1　引言

隨著城市的快速發(fā)展，大型郊野公園日益成為公園建設(shè)的新熱點(diǎn)，大型郊野公園一般占地面積較大，以近自然的植被、水體環(huán)境的營(yíng)造為主，具有顯著的生態(tài)功能。在城市核心區(qū)用地高度緊張的今天，這類(lèi)公園是進(jìn)行游憩活動(dòng)的主要區(qū)域，能夠?qū)Τ鞘挟a(chǎn)生影響作用，這種作用是一種對(duì)城市物質(zhì)空間和社會(huì)產(chǎn)生的持續(xù)性影響。因此如何展示出郊野公園與城市的這種關(guān)系，成為需要解決的問(wèn)題。

在傳統(tǒng)規(guī)劃中，由于受到數(shù)據(jù)采集能力的限制，對(duì)于大型郊野公園的這種影響作用很難清楚表達(dá)，主要有兩個(gè)方面的問(wèn)題，第一是大型郊野公園周邊用地都在快速的建設(shè)，周邊城市空間的變化程度復(fù)雜，這種影響關(guān)系很難通過(guò)某幾個(gè)參數(shù)簡(jiǎn)單描述；第二隨著交通便利程度的提高，遠(yuǎn)距離的游人也會(huì)聚集到郊野公園周邊，擴(kuò)大了郊野公園的影響范圍。因此需要從更宏觀的角度，將大量的不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)通過(guò)可視化的方法反映出來(lái)，從而得到更加直觀的分析結(jié)論。

2　多源大數(shù)據(jù)類(lèi)型與可視化

多源大數(shù)據(jù)類(lèi)型的選擇是決定大型郊野公園影響可視化的關(guān)鍵要素，選擇數(shù)據(jù)的類(lèi)型不僅要包括空間信息數(shù)據(jù)：例如衛(wèi)星影像

修回日期：2016-02-08數(shù)據(jù)、POI點(diǎn)數(shù)據(jù)；還要包括人們對(duì)該公園的使用后的評(píng)價(jià)：例如從大型點(diǎn)評(píng)類(lèi)網(wǎng)站獲取的評(píng)價(jià)內(nèi)容。具體的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)包括《北京市綠地系統(tǒng)規(guī)劃（2004-2020）》，《北京城市總體規(guī)劃（2004-2020）規(guī)劃說(shuō)明書(shū)第二分冊(cè)》；DigtalGlobe衛(wèi)星影像（分辨率0.5m/像素）；BCL實(shí)驗(yàn)室提供的2013年新浪微博POI數(shù)據(jù)；大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)中對(duì)大型郊野公園的相關(guān)評(píng)價(jià)信息；空間數(shù)據(jù)的處理主要依靠ENVI5.1和ArcGIS10.2軟件。

目前通過(guò)多源大數(shù)據(jù)進(jìn)行城市綠地影響的研究還比較少，該研究方法通過(guò)多源大數(shù)據(jù)的整合、分析，顯現(xiàn)出郊野公園空間對(duì)城市多方面的影響的程度 （圖1）。隨著科技的發(fā)展，多源大數(shù)據(jù)的獲取更為便利，目前可以通過(guò)大家的手機(jī)等移動(dòng)終端采集個(gè)人空間坐標(biāo)的定位信息；通過(guò)衛(wèi)星獲取遙感影像快速得到地物信息；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲得人群對(duì)某事物進(jìn)行評(píng)論的信息；將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終形成可視化圖。

3　北京大型郊野公園的空間影響可視化

近年來(lái)北京在城市建成區(qū)和新城地區(qū)建造了多座大型郊野公園，比較具有代表性的是北部城市建成區(qū)的奧林匹克森林公園和南部新城的南海子公園，其用地都是對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合部的村鎮(zhèn)建設(shè)用地進(jìn)行整理連片之后，再進(jìn)行森林環(huán)境恢復(fù)和營(yíng)造，最終建成的大型郊野公園。但由于各種原因，這些公園在建設(shè)后，對(duì)城市的影響效果并不相同。

3.1基于核密度法對(duì)大型郊野公園的影響可視化

核密度法（Kernel Density）①是一種計(jì)算空間中點(diǎn)的密度的計(jì)算方法。核密度法常用于分析空間中點(diǎn)聚集的緊密程度。并能將不同位置上發(fā)生聚集的差異的程度在空間中連續(xù)表現(xiàn)出來(lái)，由于在真實(shí)情況下的人群活動(dòng)所表現(xiàn)出來(lái)的空間聚集會(huì)具有一定的趨勢(shì)性，所以通過(guò)核密度法能夠分析出在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)人員在空間中的聚集趨勢(shì)。假設(shè)大型郊野公園對(duì)周邊人群具有吸引作用，那么它的吸引作用會(huì)通過(guò)這種方法在空間中體現(xiàn)出來(lái)，這種吸引趨勢(shì)的影響會(huì)從側(cè)面反映出綠地空間對(duì)城市的影響。核密度分析圖與城市遙感影像圖的疊加可以在城市空間上體現(xiàn)出核密度隨距離變化的情況，可以顯示出密度值較高的區(qū)域位于城市空間的位置，以及密度值衰退的邊緣區(qū)域，顯示出空間影響的結(jié)果。

3.2城市建成區(qū)大型郊野公園的空間影響可視化

城市建成區(qū)大型郊野公園周邊城市基礎(chǔ)設(shè)施完備，分布多片大型居住區(qū)和商業(yè)區(qū)，可達(dá)性較強(qiáng)。試以?shī)W林匹克森林公園作為評(píng)價(jià)的典型樣本，通過(guò)多源大數(shù)據(jù)體現(xiàn)出大型郊野公園對(duì)于該區(qū)域中人群分布的影響。

北京奧林匹克森林公園面積6.8km2，2008 年7月投入運(yùn)營(yíng)，是北京平原地區(qū)最大的公共郊野公園，其中南園面積3.8km2，北園面積3km2，南園主要景觀有大型人工湖泊、人工濕地、山體、森林，北園主要景觀為人工混交林。該公園位于北京城市傳統(tǒng)中軸線最北段（中軸線貫穿天安門(mén)、紫禁城、景山），北京市第一道綠化隔離帶中，屬于朝陽(yáng)區(qū)管轄。奧林匹克森林公園周?chē)媸蔷幼『蜕虡I(yè)用地，西南側(cè)是國(guó)奧村、北沙灘一號(hào)院、中國(guó)科學(xué)院小區(qū)、安翔里；東南側(cè)是慧中北里第二社區(qū)、安慧里；東側(cè)是北苑居住組團(tuán)；西側(cè)是林萃西里。北側(cè)連接?xùn)|小口森林公園。居住區(qū)容積率較大，居住人口多，同時(shí)奧林匹克森林公園南入口是地鐵8號(hào)線站點(diǎn)，周邊公共交通便利。奧林匹克森林公園免費(fèi)向公眾開(kāi)放，游人量非常大，公園設(shè)施的使用率高，據(jù)朝陽(yáng)區(qū)政府網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，2014年春季節(jié)假日日均入園人數(shù)達(dá)到10萬(wàn)人以上，高峰期達(dá)到16萬(wàn)人以上。

奧林匹克森林公園巨大的人流量體現(xiàn)出了大型郊野公園的影響力，通過(guò)可視化的方法可以直觀展示出影響的程度。從公園周邊新浪微博簽到POI點(diǎn)云的空間分布來(lái)看，奧林匹克森林公園周邊的人群活動(dòng)主要集中在西南、東南兩個(gè)方向，西北和東北方向人群活動(dòng)較少，可以看到在公園西南部人群活動(dòng)聚集程度較高，因?yàn)檫@里是南園的主停車(chē)場(chǎng)，也是主要的公交站點(diǎn)（圖2）在北園地區(qū)POI點(diǎn)云形成的邊界緊貼公園紅線，說(shuō)明奧林匹克森林公園對(duì)周邊的人群有集聚作用，使人群集中流動(dòng)到奧林匹克森林公園的方向。根據(jù)新浪微博簽到POI點(diǎn)的核密度分析顯示，奧林匹克森林公園的西側(cè)和東側(cè)形成了兩個(gè)大的人群活動(dòng)聚集集團(tuán)，以西南方向和東南方向最為明顯。而奧體森林公園在這兩個(gè)聚集集團(tuán)之間形成了一個(gè)開(kāi)闊的中間地帶，對(duì)兩個(gè)聚集團(tuán)形成了分隔，“稀釋”了人群的聚集作用（圖3）。

3.3新城大型郊野公園的空間影響可視化

新城地區(qū)的大型郊野公園開(kāi)發(fā)建設(shè)多早于周邊的城市建設(shè)，該類(lèi)大型郊野公園周邊城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不夠完備，居住區(qū)和商業(yè)區(qū)多為正在規(guī)劃或建設(shè)，交通條件相對(duì)較差，通過(guò)多源大數(shù)據(jù)體現(xiàn)出大型郊野公園對(duì)新城的影響作用，反映出新城人群吸引的程度。試以南海子公園作為評(píng)價(jià)的典型樣本，通過(guò)多源大數(shù)據(jù)可以體現(xiàn)出這種類(lèi)型的郊野公園在建成后面對(duì)的人流量較少的情況。

南海子公園用地位于大興區(qū)東北部南五環(huán)南側(cè)，大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)南側(cè)，亦莊新城西側(cè)，這里在歷史上屬于皇家宮苑“南海子”的范圍。南海子公園是目前北京最大的濕地公園，規(guī)劃面積為7.86km2。2010年9月一期工程建設(shè)完畢，一期工程位于圖4中細(xì)紅線范圍內(nèi)，面積為152.4hm2，在公園內(nèi)營(yíng)造近自然森林景觀，主要景觀由大型人工湖泊、濕地、森林、獨(dú)具特色的麋鹿飼養(yǎng)基地“麋鹿苑”組成。南海子公園東西兩側(cè)的土地主要規(guī)劃為居住用地，北部五環(huán)路一側(cè)為舊宮鎮(zhèn)工業(yè)用地，公園南側(cè)為政府辦公預(yù)留地。

這種先于周邊城市空間建設(shè)，提前規(guī)劃的大型郊野公園對(duì)周邊的新城會(huì)帶來(lái)比較大的影響。通過(guò)核密度分析法分析北京市域新浪微博簽到POI數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)的空間分布特征，發(fā)現(xiàn)在北京東南四環(huán)和五環(huán)之間的這一地區(qū)人群聚集強(qiáng)度很大，反映的是南海子公園附近最大的居住組團(tuán)：北部的舊宮鎮(zhèn)組團(tuán)和東側(cè)的亦莊組團(tuán)，說(shuō)明這一地區(qū)有大量的人群活動(dòng)（圖4），應(yīng)該對(duì)于利用郊野公園有大量需求。

但是根據(jù)作者實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南海子公園的游客只以自駕前往的市民和周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民為主，周邊新城的居民比較少。從公園周邊新浪微博簽到POI點(diǎn)云的空間分布來(lái)看，南海子公園周邊的人群活動(dòng)主要集中在西北和東北兩個(gè)方向，西南、東南兩個(gè)方向人群活動(dòng)較少。西北舊宮鎮(zhèn)組團(tuán)和東北亦莊組團(tuán)形成的POI點(diǎn)云邊界遠(yuǎn)離南海子公園邊界，即東北部的涼水河和西北部的南五環(huán)。根據(jù)新浪微博簽到POI點(diǎn)的核密度分析顯示，南海子公園的西北方和東北方有兩個(gè)比較大的人群活動(dòng)聚集集團(tuán)，南海子公園與這兩個(gè)組團(tuán)相互平行，兩個(gè)聚集集團(tuán)的邊緣都遠(yuǎn)離南海子公園的邊界（圖5）， 這種現(xiàn)象的產(chǎn)生推測(cè)可能和南海子公園的區(qū)位有一定關(guān)系，該公園用地屬于新城建設(shè)區(qū)域，新城的城市人口的聚集和形成一定的規(guī)模還需要一段時(shí)間。目前開(kāi)放的南海子公園一期公園均與舊宮鎮(zhèn)居住組團(tuán)和亦莊組團(tuán)有一定的距離，西北舊宮鎮(zhèn)組團(tuán)的人群要進(jìn)入南海子公園需要跨過(guò)南五環(huán)，亦莊新城的的人流要進(jìn)入南海子公園需要跨過(guò)涼水河，通勤距離較遠(yuǎn)。南海子公園南門(mén)距離最近的地鐵亦莊線榮京東街站5.89km，最近的瀛海莊公交站離公園南門(mén)3.22km，公園東部邊界距離涼水河?xùn)|岸亦莊新城1.3km。而原有的舊宮鎮(zhèn)組團(tuán)和亦莊組團(tuán)的居民并不需要通過(guò)這么長(zhǎng)的距離到達(dá)南海子公園，就可以享受到位于更近距離的公園的游憩環(huán)境。例如舊宮鎮(zhèn)北部就有舊宮碧海公園、旺興湖郊野公園、宣頤公園三座大型公園；亦莊新城西北部就有國(guó)際企業(yè)文化園、宏博公園、鎮(zhèn)海寺郊野公園三座大型公園。從公園周邊新浪微博簽到POI點(diǎn)云的空間分布來(lái)看（圖6），人群都沿著這些公園的邊界聚集，這說(shuō)明這些公園對(duì)舊宮居住組團(tuán)和亦莊居住組團(tuán)的居民有較強(qiáng)吸引力。

4　北京大型郊野公園的社會(huì)影響可視化

4.1大型郊野公園的社會(huì)影響可視化的意義

大型郊野公園不僅可以對(duì)城市空間產(chǎn)生影響，還具有社會(huì)效益，北京市大型郊野公園是政府投資建設(shè)的具有社會(huì)公益性質(zhì)的公共空間，均免費(fèi)開(kāi)放，使用者涵蓋社會(huì)各階層。因此可以通過(guò)人群在評(píng)價(jià)網(wǎng)站所做的評(píng)價(jià)作為分析依據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息搜索程序?qū)?008年至2015年4月的大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，提取了北京比較具有代表性的四座大型郊野公園的語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息，通過(guò)這些語(yǔ)言信息可以得到大型郊野公園建設(shè)后的社會(huì)影響可視化圖。根據(jù)哈佛大學(xué)教授G.K.齊普夫所提出的詞頻分布定律（law of distribution for word frequencies），該定律認(rèn)為文章中單詞的頻次（f）與其排列的序號(hào)（r）之間有固定的比例關(guān)系，即如果有一個(gè)包含n 個(gè)詞的文章，將這些詞按其出現(xiàn)的頻次遞減地排序，那么序號(hào)r和其出現(xiàn)頻次f之積fr，將近似地為一個(gè)常數(shù)，即fr=b，（式中r=1，2，3，…）。通過(guò)對(duì)大型郊野公園評(píng)價(jià)前20詞頻排序，詞組序號(hào)和詞頻的乘積都在2 500上下浮動(dòng)，符合詞頻分布定律，說(shuō)明對(duì)網(wǎng)絡(luò)詞頻的統(tǒng)計(jì)是有意義的（表1）。

表 1大型郊野公園評(píng)價(jià)前20詞頻排序

4.2基于詞頻分析技術(shù)的大型郊野公園的社會(huì)影響可視化

利用大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)，提取2008年11月至2015年4月北京市主要的四座大型郊野公園的評(píng)價(jià)信息共3537條，通過(guò)ROSTCM6軟件進(jìn)行詞頻分析，將詞頻前300的詞組出現(xiàn)的次數(shù)按頻度大小順序（表1），可以發(fā)現(xiàn)詞頻排序的結(jié)果符合統(tǒng)計(jì)學(xué)中冪律（PowerLaws）和帕累托分布（Pareto）特征（20%和80%定律）。用比較通俗的“長(zhǎng)尾理論”對(duì)詞頻的分布進(jìn)行解釋?zhuān)伴L(zhǎng)尾理論”的核心是單個(gè)冷門(mén)的需求雖然總量較少，但是各種冷門(mén)需求的類(lèi)型卻非常豐富，表明大型郊野公園在滿(mǎn)足游憩需求外，還可以滿(mǎn)足社會(huì)中各類(lèi)型人群的各種復(fù)雜需求，這些需求盡管冷門(mén)，但是種類(lèi)繁多，涵蓋社會(huì)各階層，在統(tǒng)計(jì)圖中形成一條“長(zhǎng)尾”（圖7），體現(xiàn)出大型郊野公園的社會(huì)影響的廣泛性。

通過(guò)詞頻分析發(fā)現(xiàn)，占總樣本量10%以上的詞組依次是“公園”（91.49%）、“地方”（31.1%）、“免費(fèi)”（25.47%）、“環(huán)境”（25.36%）、“空氣”（17.98%）、“適合”（17.36%）、“森林”（17.08%）、“方便”（12.78%）、“帳篷”（11.87%）、“周末”（11.76%）、“門(mén)票”（11.17%）、“北京”（10.23%）。按照詞組構(gòu)建語(yǔ)境進(jìn)行使用者的需求分析可以得出以下語(yǔ)義解釋。社會(huì)對(duì)北京的大型郊野公園要求是交通“方便”，易于到達(dá)，門(mén)票免費(fèi)，不讓使用者產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，環(huán)境要好，公園內(nèi)部空氣清新，適合開(kāi)展各種游憩活動(dòng)。搭帳篷是大型郊野公園進(jìn)行的特色活動(dòng)，郊野公園提供了所需的場(chǎng)地（圖8）。

大型郊野公園的主要使用者可以從以下詞組顯現(xiàn)：如“孩子”（9.73%）、“朋友”（7.61%）、“游客”（2.71%）、“游人”（2.54%）、“老人”（2.4%）、“小孩”（2.37%）、“家人”（2.04%）、“一家人”（1.84%）、“小朋友”（1.75%）、“全家”（1.72%）這說(shuō)明大型郊野公園對(duì)于家庭的良性作用，為家庭休閑活動(dòng)提供了空間。

對(duì)于大型郊野公園的實(shí)施用地評(píng)價(jià)比較重要的詞組是：“方便”（12.78%）、“附近”（7.94%）、“離家”（3.62%）、“周邊”（1.64%）。說(shuō)明實(shí)施用地應(yīng)該盡量靠近居住區(qū)，易于抵達(dá)。

5　結(jié)論

北京市大型郊野公園與城市空間有一定的影響作用，通過(guò)對(duì)郊野公園及周邊的多源大數(shù)據(jù)的可視化反映出兩個(gè)特點(diǎn)：一是大型郊野公園對(duì)城市空間影響明顯，比較好的郊野公園的邊界應(yīng)該與人群聚集的邊界相接，在這樣更有利于吸引大量人流進(jìn)入公園；二是大型郊野公園具有多重社會(huì)功能，能夠滿(mǎn)足社會(huì)不同階層人群的需求，具有廣泛的社會(huì)影響力。

注釋?zhuān)?/p>

①核密度分析的計(jì)算公式如下：

f（s）是以 作為自變量的核密度計(jì)算函數(shù)， 是空間距離變化的閾值， 為空間權(quán)重函數(shù)， 代表某一最大的密度值區(qū)域，在遠(yuǎn)離 的過(guò)程中密度值不斷減小，至到距離達(dá)到閾值 時(shí)密度值降為0，較小一些的 值可以使密度分布結(jié)果中出現(xiàn)較多程度的變化，得到比較豐富的密度變化信息。

［1］禹文豪，艾廷華.核密度估計(jì)法支持下的網(wǎng)絡(luò)空間點(diǎn)可視化與分析［J］.測(cè)繪學(xué)報(bào)，2015，44（1）：82-90.

［2］楊沛儒.生態(tài)城市主義——尺度、流動(dòng)與設(shè)計(jì)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010：9.

［3］張浪.特大型城市綠地系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建研究［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009：2.

［4］［美］克里斯?安德森.長(zhǎng)尾理論［M］.北京：中信出版社，2006.

［5］［美］約翰?霍蘭.涌現(xiàn)：從混沌到有序［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006.

The Research of the Impact of the Large-scale Country Park in Beijing Based on Multi-source Data

These years， the large-scale country park construction has developed rapidly， which greatly improved the urban environment. With the multi-source data， the land implementation of large-scale country park located at the plain region of Beijing is evaluated by the adoption of Kernel Density and Word Frequency Analysis. The result shows that the large-scale country parks obviously affect the city environment. The boundaries of country parks had better be close to the boundaries of the crowd mass， to draw more people to the park. Besides， the large-scale country park has various social functions.

Digital Landscape； Country Park； Big Data； Visualization

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助（BLX2015-31）和北京市共建項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)共同資助

TU986

A

1673-1530（2016）02-0044-06

10.14085/j.fjyl.2016.02.0044.06

2015-12-24

王鑫/1985年生/男/貴州人/北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院風(fēng)景園林設(shè)計(jì)教研室講師（北京 100083）

李 雄/1964年生/男/山西人/北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師（北京100083）

郵箱：bearlixiong@sina.com