肖華斌，安 淇，況苑霖，吳俊穎

(1.山東建筑大學 建筑城規(guī)學院，山東 濟南250101；2.西安建筑科技大學 西部綠色建筑國家重點實驗室，陜西 西安 710055)

2020年1月，一場突如其來的“新型冠狀病毒肺炎”疫情在全國蔓延，其影響空間之廣、社會之深，都是史無前例的.透過這場疫情，我們能夠看出：中國城市正面臨著快速改變的城市環(huán)境和生活方式帶來的眾多健康挑戰(zhàn)，城市健康環(huán)境發(fā)展的不充分、不平衡現(xiàn)象尤為突出[1].自20世紀80年代世界衛(wèi)生組織提出發(fā)展“健康城市”以來，對健康福祉提升的干預方向開始由關注城市居民個體的健康指標，轉向強調通過完善城市物質與社會環(huán)境以推動城市居民養(yǎng)成健康生活方式的空間策略，強調與自然的互動關系是提升公共健康水平的基礎[2]，城市綠地作為城市中具有自然屬性的準公共資源，其可提供的各種生態(tài)系統(tǒng)服務，對提升居民健康福祉具有重要意義.生態(tài)系統(tǒng)文化服務(cultural ecosystem services，CES，以下簡稱文化服務)指人類通過精神生活滿足、發(fā)展認知能力、進行思考、娛樂休閑及美學體驗等方式從生態(tài)系統(tǒng)中獲取的非物質受益[3].在城市環(huán)境中，相較于供給、支持、調節(jié)等生態(tài)系統(tǒng)服務類型，文化服務更易獲得居民直觀體驗與感知[4]，城市綠地所提供的生態(tài)系統(tǒng)文化服務促使居民進入綠地的機會與頻率大幅度增加，居民與自然互動關系的增強有助于提升公共健康水平，滿足居民健康福祉需求[5].

1 健康福祉視角下城市綠地文化服務供需研究途徑

1.1 城市綠地文化服務供需研究進展

由于生態(tài)系統(tǒng)服務供需存在明顯空間異質性[6]，因此當前針對城市綠地文化服務供需的研究多從服務供需空間分布及相關性如何影響服務效率出發(fā)，通過明確服務的供需空間特征和數(shù)量水平，衡量其空間位置的匹配程度和數(shù)量的滿足程度.其中，針對城市綠地文化服務的供需測度與表達通常被視為對城市綠地文化服務進行管理與優(yōu)化的關鍵途徑.

對城市綠地文化服務價值的量化常采用利益相關者打分、專家評價法等非貨幣化量化方法[7]及參與式制圖為主的預見評估法[8].各類城市綠地文化服務中，涉及休閑游憩、美學欣賞和運動健身服務價值量化的相關研究及其對公共健康的積極效用的實證解析逐漸增加：薛菲等[9]通過使用者調查與定量化研究證實與自然的視覺接觸有益于使用者身心健康；陳箏等[10]指出對綠地空間的觀賞和休閑游憩使用能夠有效降低城市居民疾病風險；Irvine等[11]根據(jù)開放式訪談結果指出居民使用城市綠地的原因多是由步行活動、綠地質量及游憩活動驅動的.針對城市綠地文化服務需求總量的定量研究常通過獲取城市居民人口密度、可達范圍等需求主體分布與行為[12]，結合問卷調查、半結構訪談等方式表征[13].與此同時，伴隨以手機信令數(shù)據(jù)為代表的海量化、高維度、復雜化的大數(shù)據(jù)環(huán)境快速發(fā)展，精細化尺度下城市居民空間分布差異的服務需求測度出現(xiàn)新視角和新方法[14].

此外，也有部分學者針對文化服務供需平衡及效率提升的城市綠地空間格局構建與優(yōu)化進行了初步探討，在理論層面相關研究側重探討城市綠地文化服務價值、效率與城市綠地生態(tài)系統(tǒng)結構的相互關系[15]，在實踐層面多關注構建完善的城市綠地游憩系統(tǒng)以提升城市綠地文化服務效率[16].然而，現(xiàn)有研究大多側重探討區(qū)域或城市尺度的綠地供需匹配格局，對城市綠地文化服務研究存在多種服務類型整合評價較少、多種測度結果難以關聯(lián)分析、評價尺度難以對接規(guī)劃設計實踐等問題，針對城市居民健康福祉視角的城市綠地文化服務供需測度方法與人本尺度下供需空間表征途徑探索不足.在我國高密度城市存量規(guī)劃背景下，為最大限度實現(xiàn)城市綠地文化服務提升健康福祉的積極作用，通過篩選文化服務供給服務類型、識別文化服務需求主體、實現(xiàn)人本尺度上供需空間表征，有助于構建完善的供需空間服務路徑體系與銜接健康可持續(xù)的城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃實踐.

1.2 健康福祉視角下城市綠地文化服務供需研究途徑

隨著“公園城市”、“社區(qū)生活圈”等理念的提出，城市綠地規(guī)劃與管理更加關注宏觀城市尺度上資源分配供需問題和中微觀街區(qū)尺度上人本使用問題.為協(xié)調城市居民日益增長的健康需求與城市綠地文化服務供給不充分、不平衡之間的矛盾，提高城市綠地文化服務效率，豐富我國城市綠地管理與人居環(huán)境優(yōu)化提質的技術與方法，研究首先進行居民健康福祉視角的城市綠地文化服務類型篩選，其次，根據(jù)文化服務供給與使用空間特征關系，考慮影響城市綠地文化服務健康效益的空間規(guī)模布局、場所品質與景觀環(huán)境要素，合理構建綜合居民對健康福祉多維性需求的城市綠地文化服務供給評價指標體系.在此基礎上，選取地塊為研究尺度，以濟南市舊城分區(qū)為實證研究區(qū)域，立足新數(shù)據(jù)環(huán)境下的多源空間數(shù)據(jù)獲取與整合技術方法，實現(xiàn)城市綠地文化服務供需精細化測度與空間表征(圖1).

圖1 研究框架

2 健康福祉視角下城市綠地文化服務類型篩選與測度方法

2.1 城市綠地文化服務類型篩選

城市綠地空間為提高居民步行、騎行、健身、休閑等體力活動時長和頻率提供可能，其健康效益的發(fā)揮依賴其功能布局和空間品質是否能夠滿足城市居民日常休閑、健身、游憩等健康活動需求.步行活動作為居民日常接觸和使用城市綠地空間的主要驅動方式[11]，在空間功能上集中反映為對綠地空間的觀賞和休閑游憩使用[10]，居民步行范圍內城市綠地空間分布差異直接影響文化服務提升健康福祉的效能發(fā)揮.考慮提升居民步行可達范圍內的城市綠地空間品質和功能布局是提高服務效率和增強健康效益的關鍵因素，本研究基于城市綠地文化服務供需空間特征，在總結服務供需測度方法難易程度的基礎上，集中定量研究居民步行出行方式下所獲取的城市綠地文化服務類型，主要包括娛樂休閑、運動健身和審美體驗3類.

2.2 文化服務供需空間特征與測度方法

福祉與人類生活、感知和情感狀態(tài)密切相關，由于生態(tài)環(huán)境質量退化，經(jīng)濟發(fā)展水平較高地區(qū)的城市居民產(chǎn)生的對高品質生活水平的追求使其更關注與身心健康密切相關的健康福祉[17]，與其他類型生態(tài)系統(tǒng)服務相比，文化服務健康效益發(fā)揮與居民日常步行活動范圍和城市綠地空間使用頻率密切相關.考慮居民對健康福祉的多維性需求，對城市綠地文化服務供給評價應構建兼顧滿足居民日常生理與精神健康狀態(tài)的指標體系，常從其空間規(guī)模布局、場所品質與景觀環(huán)境的角度，通過合理量化綠地空間規(guī)模大小、設施服務水平與環(huán)境美化狀況，考察城市綠地文化服務健康效益.生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力可通過其服務價值或物質量進行測度，作為具有準公共產(chǎn)品屬性的城市綠地，其提供文化服務價值承載于對居民日常休閑和游憩活動具有較高服務水平的景觀之中，常以高可達性的場地與類型完善的活動設施為載體，與具備景觀特色獨特、生態(tài)環(huán)境較優(yōu)和規(guī)模尺度適宜的活動場所等綠地空間特征要素關系緊密.研究考慮從規(guī)模布局、場所品質與景觀環(huán)境角度考察城市綠地文化服務健康效益所涉及的相關指標，結合測度方法量化的難易程度(降低評價值的主觀干擾)，參考Sealens等[18]學者針對城市公共空間游憩服務品質評價體系，根據(jù)相關文獻綜述、問卷調查與現(xiàn)場走訪情況.針對各類服務列舉相關定量指標，并在此基礎上通過對在高密度城市環(huán)境中生活的居民進行隨機性問卷調查，不考慮個體因不同城市物質環(huán)境而存在的綠地使用差異，分別選取影響居民選擇城市綠地進行娛樂休閑、運動健身和審美體驗活動的前5項指標進行測度(表1).研究最終確定城市綠地文化服務供給能力評價指標的調查問卷共發(fā)放94份，回收有效問卷樣本85份，其中，受訪者男女人數(shù)基本對等，受教育程度均在高中或中專以上，年齡段涵蓋18歲以上群體，以18～39歲的青年人群為受訪主體，40歲以上中老年人群占比約21.17 %.

表1 城市綠地文化服務供給能力評價指標、含義與相關文獻[18-22]

城市居民對娛樂休閑、運動健身、審美體驗3類服務供給獲取存在居民對綠地空間的占據(jù)行為，在空間單元上表現(xiàn)為服務供給區(qū)(Service Providing Area，SPA)與受益區(qū)(Service Benefiting Area，SBA)一致[23-24]，對綠地空間的高使用強度造成對服務的競爭和消耗關系，其需求類別表現(xiàn)出潛在競爭性[25].考慮生態(tài)系統(tǒng)服務效用最大化目標下的供需關聯(lián)分析，本研究將城市綠地文化服務需求識別為居民對文化服務的總量需求，既包括已經(jīng)利用的文化服務即實際供給，也包括需求中尚未滿足的部分[3].對總量需求的測度既包括需求區(qū)域的面積大小，也包括其單位面積上的需求強度，一般來說，人口密度越大，對服務的總量需求越大[26].考慮居民晝夜時空行為差異使常住人口存在晝夜空間分布，并通常伴隨以通勤為主的晝間活動和以居家活動為主的多樣化行為差異[27]，本研究嘗試識別舊城分區(qū)各地塊單元內晝夜高密度時段人口密度，并使用識別結果表征城市居民對舊城分區(qū)城市綠地文化服務的總量需求程度，地塊單元內晝夜高密度時段人口密度越大，城市綠地文化服務總量需求越大.

3 濟南市舊城分區(qū)城市綠地文化服務供給測度與空間表征

3.1 研究區(qū)域概況與研究單元確定

研究選取濟南市舊城分區(qū)為實證研究對象，研究區(qū)域范圍東至二環(huán)東路，西至二環(huán)西路，北至黃河南岸，南至二環(huán)南路以南部分地區(qū)，包含古城片區(qū)、商埠片區(qū)等重要歷史文化街區(qū)以及趵突泉、大明湖、千佛山等重要風景名勝資源，是體現(xiàn)濟南“山水融城”格局最為典型的代表區(qū)域.舊城分區(qū)用地規(guī)模約203.51 km2，其中建設用地面積約154.67 km2，包含17個基本控制性規(guī)劃單元[28].為實現(xiàn)評價結果在人本尺度上的精細化表達，本文以“地塊”為基本研究單元，地塊單元選取基于開源地圖數(shù)據(jù)(Open Street Map，OSM)的舊城分區(qū)現(xiàn)狀路網(wǎng)獲取，通過整理提取城市一級、二級、三級和四級道路，保證各地塊單元內部為某一功能主導且不存在主干道路，結合行政區(qū)劃邊界相對完整性，共劃分得到1 796個地塊單元.在實地踏勘基礎上，結合天地圖衛(wèi)星影像，根據(jù)《濟南市城市總體規(guī)劃(2011-2020年)》和《濟南市綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2010-2020年)》中相關用地現(xiàn)狀圖進行調整，人工矢量化獲取舊城分區(qū)城市綠地共624處，總面積53.69 km2.基于城市綠地文化服務供給空間流動特征，研究將濟南市舊城分區(qū)內滿足24小時免費開放并允許城市居民進入活動的城市綠地視為可提供文化服務的綠地，共計367處，總面積13.84 km2(圖2).

圖2 研究范圍、研究對象及研究空間單元空間劃分

3.2 城市綠地文化服務供給能力測度

針對娛樂休閑服務，規(guī)模較大且具備較高開放程度和服務設施水平的綠地空間會對周邊城市居民產(chǎn)生較大吸引力，具有意象化景觀要素的異質空間環(huán)境能夠增強城市綠地可認知與可辨識性.選取城市綠地綠地空間規(guī)模(可用面積)、休閑設施、基礎設施和入口數(shù)量(單位面積數(shù)量)、文化景觀要素數(shù)量(單位面積文化藝術裝置或歷史文化建筑數(shù)量)等具體指標表征娛樂休閑服務供給能力.

針對運動健身服務，步行路徑、開放空間面積、活動設施水平、植被覆蓋面積等城市綠地空間景觀特征要素與居民運動量存在積極關系.選取城市綠地步行網(wǎng)絡長度(步道單位面積長度)、運動設施數(shù)量和活動類型豐富度(單位面積設施和類型數(shù)量)、活動場地規(guī)模(硬質場地面積)、植被覆蓋程度(綠地空間歸一化植被指數(shù)均值)等具體指標表征運動健身服務供給能力.

針對審美體驗服務，考慮城市綠地內部復雜多樣的景觀要素造成使用者審美評判難以定量計算，嘗試通過于綠地空間內每100米設1個拍攝點(拍攝時不人為避開某些消極或積極景觀要素，遇到轉彎或景觀差異較大路段10 m范圍內增設1個拍攝點)拍攝采集人眼視角城市綠地圖片共5 986張.由于采集到的圖片數(shù)量多、不同群體對城市綠地景觀審美態(tài)度具有普遍一致性且其顯著差異性低[29]，因此選取具有代表性的部分采集圖片為媒介，通過對居民進行隨機性問卷調查的使用者主觀評價，對城市綠地景觀自然度、視野開闊性、構成多樣性、景觀協(xié)調性、環(huán)境整潔度等指標進行打分，并收集對其影響各指標評分高低的最主要因素.各項指標按得分分為低、較低、中等、較高、高5個等級，分別對應1至5分.調查問卷共發(fā)放400份，回收有效問卷樣本343份.根據(jù)問卷打分與影響因素收集結果，影響居民對5項評價指標評分結果的主要因素分別為：綠地內植被、水體等自然景觀要素比例；使用者可觀察到空間內發(fā)生活動的程度；城市綠地景觀要素豐富程度、是否包含差異性要素；綠地景觀內部植被、水體等自然要素與建筑、鋪裝、景觀構筑物等人工要素之間的合理搭配程度；綠地使用空間整潔程度、有無垃圾.具體的分值評價細則與部分代表性樣本如圖3所示.研究邀請11名參與實地調研的風景園林專業(yè)教師和碩士研究生，按上述統(tǒng)一的評分標準與細則，對全部圖片進行打分.此外，為一定程度上消除因不同個人審美標準對評分尺度造成的差異影響，對全部評分結果進行標準化處理后獲取舊城分區(qū)城市綠地審美體驗服務供給能力水平，標準化公式如下.

圖3 審美體驗服務供給能力主觀評分樣片

(1)

(2)

式中：Zij表示第j個評價人員對第i張照片的審美體驗服務供給能力標準化評分值，yij表示第j個評價人員對第i張照片的評分值，表示第j個評分人員對所有照片打分的平均值，s表示第j個評分人員對所有照片打分的標準差，Zi表示第i張照片最終的標準化得分值，其中，j=1,2,3,…,n，n=11.

3.3 城市綠地文化服務供給能力空間表征

依據(jù)濟南市城市綠地美學感知、娛樂休閑和審美體驗三種類型文化服務，15個測度指標的計算結果，歸一化處理后采用熵值法計算各指標權重進行疊加.

計算過程包括數(shù)據(jù)標準化、各指標信息熵計算與各指標權重確定三個部分.

當對給定評價對象總數(shù)為m，指標數(shù)量為n的基礎數(shù)據(jù)進行標準化處理，且指標指向為正向時，有

Sij=xij-xmin/xmax-xmin

(3)

式中：Sij表示第j個評價對象的第i個指標標準化值；xij表示第j個評價對象的第i個指標值；xmax和xmin分別為第i項指標的最大值和最小值.其中，i=1,2,3,…,n，j=1,2,3,…,m.

(4)

(5)

其中，wi為各指標權重，i=1,2,3,…,n.

通過ArcGIS平臺核密度分析與空間連接功能在地塊尺度進行城市綠地文化服務供給空間表征(圖4).結果顯示：(1)娛樂休閑高服務供給區(qū)地塊數(shù)量共計395個，面積約18.52 km2，主要以古城、英雄山、北湖片區(qū)中部和山大路片區(qū)北部為核心，并逐漸由各核心區(qū)向外降低；(2)運動健身高服務供給區(qū)地塊數(shù)量共計448個，面積約21.88 km2，主要集中分布于舊城分區(qū)中部，主要以古城片區(qū)北部、山大路片區(qū)東部及英雄山片區(qū)為核心；(3)審美體驗高服務供給地塊數(shù)量共計413個，面積約15.14 km2，主要集中在古城、商埠和英雄山片區(qū)，多以大型公園綠地所在地塊單元為核心；(4)舊城分區(qū)城市綠地文化服務高供給地塊單元數(shù)量共計420個，面積約19.56 km2，整體以古城和英雄山兩個相鄰片區(qū)為高服務供給核心區(qū)；中等服務供給地塊單元數(shù)量共計646個，面積約47.20 km2，并以八里橋、山大路片區(qū)北部和北湖片區(qū)中部形成3個中等服務供給區(qū)；低服務供給地塊單元數(shù)量共計730個，面積約124.36 km2，主要集中分布于藥山片區(qū)西北及二環(huán)南路以南大部分區(qū)域.

圖4 舊城分區(qū)城市綠地文化服務供給能力空間表征

4 濟南市舊城分區(qū)城市綠地文化服務需求測度與空間表征

4.1 城市綠地文化服務需求測度

為有效表征城市綠地文化服務總量需求，協(xié)調由居民晝夜空間分布差異導致的城市土地利用類型和空間功能屬性特征，研究使用戶外活動適宜度高且頻率較大的8～10月時段進行計算.為實現(xiàn)地塊尺度城市綠地文化服務需求精細化測度與空間表達，本文使用手機信令數(shù)據(jù)進行舊城分區(qū)常住人口密度識別.數(shù)據(jù)來源自2018年濟南市4G聯(lián)通用戶，數(shù)據(jù)日均記錄濟南市約340萬個不同的手機識別號(約占2018年濟南746萬常住人口的45.58%)，總基站數(shù)約10萬個，日均手機信令記錄總數(shù)約 1.5億條，數(shù)據(jù)精度為500 m.在對手機信令數(shù)據(jù)進行清洗、去除重復項、相同ID用戶計數(shù)等預處理的基礎上，提取用戶分別在計算時段內19:00至次日7:00和當日7:00至19:00的穩(wěn)定空間位置(停留時長超過當日總時常60%的基站所在空間單元)，對濟南市舊城分區(qū)常住人口晝夜空間位置進行篩選并擴樣，識別常住人口晝夜空間分布情況.

整合百度地圖興趣點(Point of Interest，POI)數(shù)據(jù)爬取結果，確定POI數(shù)據(jù)類別，并使用Pearson相關系數(shù)分別計算各500 m×500 m網(wǎng)格內常住人口晝、夜間人口統(tǒng)計值與各類POI數(shù)量相關性.結果顯示交通設施服務類數(shù)據(jù)與常住人口晝間分布數(shù)據(jù)、住宅數(shù)據(jù)與常住人口夜間分布數(shù)據(jù)相關性最高且相關系數(shù)分別達到0.772和0.713，表現(xiàn)為顯著正相關.選取交通設施服務、住宅兩類POI作為地塊人口重分配的指示因子，分別以地塊為單位統(tǒng)計其與500 m×500 m網(wǎng)格相交部分POI點數(shù)量，將其點密度計算結果作為系數(shù)計算各相交部分常住人口晝夜間數(shù)量值.采用ArcGIS 10.4空間連接功能對中心城地塊人口數(shù)量進行重分配，并提取舊城分區(qū)地塊尺度常住人口晝夜分布結果.結果顯示，濟南市舊城分區(qū)整體以開發(fā)建設時期早，居住、商業(yè)、商務及教育科研用地比例較高的古城、商埠和山大路片區(qū)人口分布最為密集，其中，常住人口晝間人口高密度地塊單元總數(shù)達107個，總面積約2.13 km2，主要分布于小清河以南、經(jīng)十路以北區(qū)域；夜間常住高密度地塊單元總數(shù)達102個，總面積約2.45 km2，主要分布于小清河以南、旅游路及二環(huán)南路以北區(qū)域(圖5).

圖5 舊城分區(qū)常住人口晝夜分布情況

4.2 城市綠地文化服務需求空間表征

考慮生態(tài)系統(tǒng)服務效用最大化目標下的供需關聯(lián)分析，本研究將舊城分區(qū)各地塊單元晝夜高密度時段人口密度識別為城市綠地文化服務總量需求，以表征各地塊單位面積上的最大需求強度.當評價地塊內常住人口晝間密度值大于夜間密度值時，取晝間密度值表征該地塊最大需求強度；反之，則取夜間密度值表征該地塊最大需求強度，歸一化處理后對各地塊單元進行賦值.最終識別結果顯示較高服務需求程度地塊單元總數(shù)達129個，總面積約2.81 km2，主要分布于舊城分區(qū)內經(jīng)十路以北、小清河以南，低服務需求程度地塊單元總數(shù)達690個，總面積約128.17 km2，主要分布于藥山、七賢、千佛山、九曲和柏石峪片區(qū)(圖6).

圖6 城市綠地文化服務需求程度空間表征

5 結語

2015年，中央城市工作會議明確提出：“堅持以人為本，不斷提升城市環(huán)境質量、人民生活質量，城市工作要把創(chuàng)造優(yōu)良人居環(huán)境作為中心目標”.居民健康福祉與城市人居環(huán)境質量密切相關，探討以居民健康為導向的城市綠地系統(tǒng)調控優(yōu)化，是提升人居環(huán)境質量和改善民生的關鍵.在增量規(guī)劃向存量規(guī)劃轉換的背景下，研究立足健康福祉視角下城市綠地文化服務類型與供需空間特征研究，從規(guī)模布局、場所品質與景觀環(huán)境提升三個角度關聯(lián)城市綠地文化服務健康效益與居民健康福祉需求，并基于多源空間數(shù)據(jù)整合和居民時空行為識別，構建了地塊尺度下精細化評價單元，探索了城市綠地文化服務供需測度與空間表征方法，是未來進行供需空間匹配、空間分異識別研究，以及提出城市綠地系統(tǒng)空間布局優(yōu)化策略的基礎.此外，考慮生態(tài)系統(tǒng)服務需求彈性差異要求，對濟南市舊城分區(qū)各地塊單元的供需研究可進一步綜合其所在控規(guī)單元的現(xiàn)狀用地結構、用地類型、人口規(guī)模、發(fā)展定位和建設強度等因素，結合“公園城市”、“15 min社區(qū)生活圈”等人本尺度下的城市綠地空間統(tǒng)籌規(guī)劃要求，從而有效應對因不同群體對文化服務需求差異導致的服務實現(xiàn)的過程復雜性，為進一步合理提出地塊尺度下城市綠地文化服務供需匹配方法及各地塊單元如何向供需平衡轉化提供實現(xiàn)路徑.