吳長江

(成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610094)

1 研究背景

城市土地是城市空間形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，城市土地利用形式是城市功能組織在空間地域上的投影。城市用地現(xiàn)狀圖中，除了城市用地類型、各類用地分布的信息外，還隱含著城市居住活動(dòng)舒適性空間信息，通過選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行空間關(guān)聯(lián)分析，可以將隱含的空間格局信息展現(xiàn)出來。本文基于城市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從城市用地結(jié)構(gòu)和交通網(wǎng)之間的空間關(guān)系的角度入手，充分挖掘城市各類用地之間的相互影響作用來定量評(píng)價(jià)城市空間居住適宜便利性指數(shù)。

2 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

成都市建設(shè)區(qū)主要集中分布在五主城區(qū)和高新區(qū)，其用地功能類型已趨于穩(wěn)定，其用地性質(zhì)短時(shí)間內(nèi)無明顯變化，因此本文的研究區(qū)域范圍為五主城區(qū)和高新區(qū)。為了定量化呈現(xiàn)不同性質(zhì)的用地類型給生活指數(shù)造成的影響程度，結(jié)合總體技術(shù)路線及研究方法，收集了包括現(xiàn)狀路網(wǎng)，城市建成區(qū)現(xiàn)狀用地圖斑等空間數(shù)據(jù)用于評(píng)價(jià)分析。為了減弱研究區(qū)邊緣效應(yīng)，將研究區(qū)域外2 km的相關(guān)數(shù)據(jù)納入研究范圍。本研究所涉及的路網(wǎng)數(shù)據(jù)和用地類型數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域數(shù)據(jù)

3 指數(shù)分析原理及構(gòu)建方法

3.1 指數(shù)分析原理

居住環(huán)境宜居便利指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：居住周邊服務(wù)資源+環(huán)境共同構(gòu)成居住宜居便利環(huán)境；為了盡可能減小各疊加影響因子之間的量綱影響差異，不同用地功能類型對(duì)居住環(huán)境的影響程度不一，將功能用地圖斑按照面積分成5個(gè)等級(jí)(分別賦值1～5)，面積越大，其影響輻射范圍越廣、分值越高，并根據(jù)用地類型設(shè)置對(duì)應(yīng)的影響權(quán)重(圖2)。

圖2 居住用地舒適便利性指數(shù)技術(shù)路線

(1)科教文衛(wèi)和商服用地：由于教育資源的局部不均衡化和優(yōu)質(zhì)教育資源的稀缺性，導(dǎo)致在市民的宜居期望中，教育資源占到了舉足輕重的地位，特別是義務(wù)教育階段的中小學(xué)教育資源；隨著人們的生活水平提高以及越來越強(qiáng)的健康意識(shí)，醫(yī)療資源服務(wù)雖然不及教育嚴(yán)格受距離的制約，但其重要性也不言而喻，如華西醫(yī)院等著名三甲綜合醫(yī)療衛(wèi)生資源；而文化休閑設(shè)施作為高品質(zhì)生活不可或缺的一部分，對(duì)于給居民創(chuàng)造豐富的精神生活宜居環(huán)境同樣重要；良好而便捷的教育設(shè)施或其在文化環(huán)境、社區(qū)配套設(shè)施、商業(yè)氛圍等方面所帶來的外部效益成為影響居住適宜性的重要因素，因此科教文衛(wèi)對(duì)居住呈正向相關(guān)。

(2)水域、公園與綠地和廣場(chǎng)用地：水體、綠化環(huán)境等共同組成的公園可以提高宜居生活的環(huán)境品質(zhì)，還可提供寬闊的休閑游憩健身場(chǎng)所，在日常居住生活中，可認(rèn)為其通行成本較低。

(3)高教用地和機(jī)關(guān)團(tuán)體新聞出版用地：考慮高影響力設(shè)施功能用地的正向溢出效應(yīng)。

(4)工業(yè)用地、機(jī)場(chǎng)用地、軌道交通用地和物流倉儲(chǔ)用地：主要用來考慮較大型的面狀設(shè)施與居住環(huán)境之間的關(guān)系，如大型連片物流基地、交通場(chǎng)站設(shè)施、農(nóng)產(chǎn)品交易區(qū)、工廠等易聚集人群、易產(chǎn)生噪音和粉塵污染以及易導(dǎo)致出行擁擠的區(qū)域?qū)χ苓叺木幼…h(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響，且影響舒適便利生活。

(5)各類道路用地(鐵路、各等級(jí)公路)：一方面，機(jī)動(dòng)車會(huì)產(chǎn)生不同程度的噪音和揚(yáng)塵，影響居民的日常生活；另一方面，較高等級(jí)的道路(高速、快速路等)由于車流量大、路面寬廣等會(huì)不同程度地影響到周邊服務(wù)資源的可達(dá)性，分割阻隔與鄰近設(shè)施的便利性?？紤]噪音污染和對(duì)資源可達(dá)性的阻礙作用，主干道阻礙區(qū)域連通，影響宜居環(huán)境的便利性，但低等級(jí)的社區(qū)內(nèi)部街道及商業(yè)步行街卻有利于形成舒適的宜居環(huán)境，提高居住安全性，因此，根據(jù)道路網(wǎng)的道路屬性(參照J(rèn)TG B01-2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))及對(duì)交通路網(wǎng)對(duì)宜居環(huán)境的影響程度劃分為不同柵格成本等級(jí)(表1、圖3)。

表1 城市地面通行阻滯成本等級(jí)劃分

圖3 地面通行阻滯成本等級(jí)分布

3.2 便利指數(shù)計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)

含障礙的擴(kuò)散插值法原理：擴(kuò)散插值指熱方程的基本解，該方程描述熱或粒子如何在同類介質(zhì)中隨著時(shí)間擴(kuò)散。使用此方法得到的預(yù)測(cè)結(jié)果緩慢地在障礙周圍流動(dòng)。在沒有障礙的情況下，通過擴(kuò)散插值得到的預(yù)測(cè)結(jié)果與通過使用高斯核的 核插值法得到的預(yù)測(cè)結(jié)果大致相同。擴(kuò)散插值可以使用通過成本面定義的復(fù)制的距離度量，它是一個(gè)常用柵格函數(shù)，用于計(jì)算從一個(gè)柵格像元到另一個(gè)柵格像元的行程成本。擴(kuò)散插值為自動(dòng)選擇的格網(wǎng)(像元)生成預(yù)測(cè)結(jié)果。如果未指定成本面，相鄰像元中心之間的距離為歐氏距離。如果已經(jīng)指定成本面，則使用以下公式定義成本面上像元之間的距離：

阻滯成本=(鄰像元的平均成本值)×(像元中心間的距離)

圖4所示左側(cè)(圖4(a)所示)為沒有顧及成本面的基于空間距離的服務(wù)擴(kuò)散算法結(jié)果與下圖右側(cè)(圖4(b)所示)使用基于柵格累積成本距離服務(wù)擴(kuò)散算法創(chuàng)建的預(yù)測(cè)圖相比較。在擴(kuò)散插值的情況下，核的形狀根據(jù)擴(kuò)散方程在障礙附近變化；而在核插值的情況下，點(diǎn)之間的距離根據(jù)點(diǎn)之間的最短距離變化。

圖4 資源設(shè)施服務(wù)輻射影響計(jì)算原理示意

居住用地受到的周邊功能用地輻射影響度計(jì)算：

(1)

式中:Fi為出行點(diǎn)(居住用地地塊)i的受影響綜合總分值;Wij為出行點(diǎn)(居住用地地塊)i到 最鄰近吸引點(diǎn)(功能用地)j的影響權(quán)重;Areaj為功能用地的面積(代表其影響規(guī)模);Distj為顧及出行阻滯效應(yīng)的柵格累計(jì)成本距離；出行點(diǎn)的總分值(Fi)反映了其居住宜居便利性水平,進(jìn)一步按照“組間差異最大、組內(nèi)差異最小”的原則將其劃分為不同的便利指數(shù)。

為了更直觀地衡量交通平面路網(wǎng)對(duì)資源服務(wù)擴(kuò)散的阻滯效應(yīng)，我們對(duì)比普通的空間距離擴(kuò)散插值法和顧及交通路網(wǎng)穿行成本距離的擴(kuò)散插值法結(jié)果(圖5)發(fā)現(xiàn)，圖5(b)的結(jié)果比圖5(a)表現(xiàn)出更細(xì)微尺度的便利性指數(shù)差異。

圖5 基于不同空間擴(kuò)散方法的舒適便利指數(shù)評(píng)價(jià)

4 典型區(qū)域分析

較集中的連片適宜居住區(qū)主要分布在西二環(huán)至西三環(huán)之間，其單塊居住用地面積較大，受道路分割影響較小，且周邊較均勻的分布著眾多的獨(dú)立占地的科教文衛(wèi)和商服設(shè)施；另外還有南二環(huán)周邊區(qū)域、川師大板塊、高新金融城板塊、大源板塊和天府大道東側(cè)區(qū)域等也呈現(xiàn)較高的居住適宜便利指數(shù)，如圖6所示。

圖6 宜居便利指數(shù)高值區(qū)域分布

為了進(jìn)一步考察該評(píng)價(jià)指數(shù)模型的準(zhǔn)確性，我們也對(duì)明顯呈現(xiàn)出較低指數(shù)的區(qū)域進(jìn)行了具體分析，如圖7所示，區(qū)域1周邊相關(guān)的生活設(shè)施用地較少且有零星的工業(yè)物流用地；區(qū)域2分布著較多的商業(yè)等公服設(shè)施用地，但同時(shí)也分布著較多的物流倉儲(chǔ)用地，使得該區(qū)域居住環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，分布對(duì)多條主干道對(duì)居住生活也產(chǎn)生負(fù)面影響；區(qū)域3的居住用地分布雜亂，并受鐵路線的嚴(yán)重分割，且周邊的商業(yè)服務(wù)設(shè)施零散，其服務(wù)擴(kuò)散能級(jí)較低。綜合居住用地周邊的整體用地布局來看，該評(píng)價(jià)算法能夠較好的顧及不同功能用地的空間輻射影響，并能夠體現(xiàn)交通線網(wǎng)對(duì)設(shè)施便利的阻隔效應(yīng)。

圖7 宜居便利指數(shù)低值區(qū)域分布

在實(shí)際的城市擇居過程中，針對(duì)普通群體來說，其純粹的宜居環(huán)境并不是這類人群最理想的選擇，在考慮職住通勤方面往往也會(huì)占相當(dāng)比重，在整體的居住環(huán)境價(jià)值中也有明顯體現(xiàn)，甚至在某些區(qū)域是單一主導(dǎo)因素。另外本文基于周邊資源配置及可達(dá)性評(píng)價(jià)的宜居環(huán)境并未考慮具體居住小區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配套設(shè)施。基于以上原因，市場(chǎng)認(rèn)知的居住價(jià)值分布趨勢(shì)和宜居指數(shù)分布整體存在一定差異。

另外，基于不同人群的需求，也對(duì)各資源設(shè)施的依賴度不同，如養(yǎng)老人群更多考慮的是住宅內(nèi)部環(huán)境和空氣質(zhì)量；工作人群兼顧交通設(shè)施便利性和通勤時(shí)間；居家人群則更傾向于子女教育培訓(xùn)設(shè)施等。本文的宜居環(huán)境指數(shù)是基于居民的一般化整體需求并顧及土地資源設(shè)施分布進(jìn)行的地塊尺度評(píng)估的。

5 結(jié)論與展望

本文基于城市現(xiàn)狀用地類型圖斑對(duì)成都市主城區(qū)居住區(qū)周邊的宜居環(huán)境進(jìn)行綜合性期望宜居便利指數(shù)分析，并創(chuàng)新性地借助ArcGIS軟件將城市交通路網(wǎng)對(duì)周邊資源設(shè)施服務(wù)的輻射影響力和資源的可達(dá)性的消減阻礙效應(yīng)嵌入到宜居期望指數(shù)評(píng)價(jià)模型中，同時(shí)考慮多類型資源設(shè)施用地對(duì)宜居環(huán)境的正向貢獻(xiàn)度和平面交通路網(wǎng)對(duì)宜居慢行便利和資源可達(dá)的負(fù)面阻礙效應(yīng)，后期還可結(jié)合城市環(huán)境新要素對(duì)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行更加深入的改進(jìn)，如規(guī)劃垃圾處理設(shè)施，新建綠地和公園投入使用等，借此更加全面真實(shí)的反映實(shí)際居住人群的居住感受。另外，由于未能詳細(xì)獲取住宅小區(qū)相關(guān)詳細(xì)數(shù)據(jù)等條件限制，本文并未考慮每個(gè)實(shí)際居住小區(qū)自身的建筑品質(zhì)及內(nèi)部居住環(huán)境狀況。

隨著近年來，在城市規(guī)劃方面出現(xiàn)了一些新的規(guī)劃理念，如垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施由鄰避向鄰利轉(zhuǎn)變，那么周邊的居住環(huán)境狀態(tài)自然也會(huì)發(fā)生變化，人們對(duì)其的心理期待也在發(fā)生微妙變化，這些可變因素都會(huì)不同程度地影響各類居民對(duì)城市的居住環(huán)境的心理評(píng)價(jià)。