交通运输GIS的某城市绿地交通可达性分析 精品文档格式.docx

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ZhuChuanhua

AThesisSubmittedto

AnhuiInstituteofArchitectureandIndustry

forBachelorDegreeofScience

June,20XX

摘要

城市绿地是城市景观的重要组成元素，作为城市中各种动植物的主要栖息场所，在功能上起着改善城市生态环境，维持城市生态平衡的重要作用。

同时，城市绿地是城市中最富有自然元素的生态空间，可以为城市提供各种社会效益和生态服务，具有为市民提供休闲娱乐场所，体现城市的历史文化价值，改善城市形象等重要作用，对于提高城市居民生活质量具有重要的意义。

随着经济发展，城市居民也开始更加关注自己周围生活环境的质量，在这种背景下，城市绿地所起的这些作用正受到越来越多的重视，如何建设一个完善的城市绿地系统，使其发挥出更高的社会及生态效益，正是目前城市绿地建设工作中所面临的一个问题。

本文通过结合地理信息系统中的空间分析工具，提出了空间可达性和服务面积的绿地评价指标。

并希望能够基于此建立更加完善的评价体系，在公园绿地的布局上兼顾到公平和效率的原则。

在以建设生态城市为目标稳步发展的今天，以绿地可达性作为评价指标，结合了遥感平台的数据提取与GIS系统的空间分析能力的这套城市绿地评价系统，将可以更好的实现科学配置绿地资源，提高现有资源利用效率，提早发现不足，有效分析不利因素，为该城市城市绿地建设工作的发展提供一个可靠的决策支持系统。

关键词:

空间分析;

城市绿地;

GIS;

绿地可达性

Abstract

Urbangreenspaceisanessentialponentofurbanlandscape.Asthemainhabitatofallpropagationlivinginurbanenvironment,urbangreenspacecanimprovetheconditionsofurbanenvironmentandmaintaintheecologicalbalanceofurbanecosystem.Furthermore,asaspacewhereisfullofnatureelements,urbangreenspacewouldalsobringmanysocialbenefitstothecity,suchasenhancecityinfluence,providingexercisesitesforresidents,andimprovingqualityofcitylife.

Nowadayscityresidentshavebegantopaymoreattentionstothequalityoftheenvironmentwheretheylive.Becauseofthisbackground,theeffectsofurbangreenspacehavealsoattractedmorenoticefromthescholarallovertheworld,aimtodesignabetterurbangreensystemwithbothhighersocialandecologicalbenefits.

ThearticleusesspatialanalysttoolsinGISandproposestheappraisalindicatorsbasedonaccessibilityandservingarea,andhopesitwillintroducemorepleteappraisalsystemresearch．

Themethodsusedinthisresearchshowedagoodapplicationpotentialinmanyaspects,suchaslookingforavailableresources，estimatingurbangreenspaceconditions,displayingthevariationofspacedistributionsvisuallyandsoon,thusprovidinganeffectivedecisionsupportsystemtogreenspaceconstructionsofthecityinthefuture.

Keywords:

spatialanalyst;

urbangreenspace;

greenspaceaccessibility

第一章研究背景

城市化现象，作为人类社会经济与科学技术不断发展的产物，同时也是一个国家现代化程度的重要标志，是人类社会发展过程中不可避免的总体趋势。

近几十年来，城市化现象在全球范围内正在不断加强，随着城市环境的持续发展扩大，同时也给人类的社会生活与自然环境带来了种种影响，并且已经成为人类生存及实现经济可持续发展进程中所面临的主要问题之一。

在城市环境内，由于经济社会发展及人类生活需要，土地不断为建筑交通用地所占用，绿地面积急剧减少，景观破碎化程度加剧，城市内发达的交通网络及车流在方便城市居民外出行动的同时，也带来诸如噪音及空气污染等问题。

因此，如何改善城市内部的居住环境，近年来正在引起越来越多的关注。

城市绿地是城市景观的重要组成元素，其以自然要素为主题，保持着良好的绿化及自然景观，为城市化地区的人类生存提供新鲜的氧气、清洁的水、必要的粮食、副产品供应和户外的游憩场地，并对人类的科学文化发展和历史景观保护等方面起到承载、支持和美化的重要作用（徐乃雄，20XX）。

在国外，则更偏向于使用“城市开放空间”、“绿色开敞空间”的概念，着重于其所保持的自然生态景观，对公众开放，使得城市居民可以接触到自然，并得到放松及娱乐。

尽管对城市绿地的定义有很多，但它们都同样强调了城市绿地的自然属性，是城市中与自然结合最为紧密的生态空间，并对城市居民开放，提供各种生态服务，同时满足市民与自然接触的休闲娱乐需求。

总体来说，城市绿地作为城市景观的重要组成部分，在功能上起着改善城市生态环境，维持城市生态平衡的重要作用，同时能够体现城市的历史文化价值，为市民提供休闲娱乐场所，对于提高城市居民生活质量具有重要的意义。

根据以上对城市绿地的定义，在本文中作为研究对象的城市绿地并不仅限于大型公园、广场用地，而包括所有具备以上所述特征，拥有面积较大、并呈连续性分布的良好自然景观，对公众开放以供所有城市居民使用，提供各种生态服务价值，具有休闲娱乐作用的城市绿色空间。

1.1城市绿地的生态效应

城市环境是由建筑用地，待开发土地，道路，水体，以及绿地植被等各种要素结合在一起构成的复杂生态系统，并且其交织程度随着城市发展将呈继续深化的趋势，它有着复杂的能流与物流通道，而城市绿地在其中则扮演着重要的角色。

1.1.1改善空气质量

在人口密集的城市，动植物的呼吸作用及燃料的燃烧需要消耗大量的氧气，使空气中的二氧化碳含量升高，作为“城市之肺”，城市绿地中的植物进行的光合作用能及时消耗二氧化碳，为城市环境提供大量的新鲜氧气，维持城市生态系统的机能正常运行。

绿地中的乔灌木具有明显的吸尘纳污作用。

具有一定规模的乔灌木带能有效降低风速，使得空气中携带的粉尘污染物随空气流动速度的减慢而逐渐沉降:

植物叶片及树皮表面粗糙不平，常带有绒毛并能分泌豁液或油脂，对于空气中的粉尘有良好的吸附作用;

而草地则能有效的吸附并固定地面尘土，避免了刮风时尘土飞扬的现象，因此同样具有减少空气中的粉尘携带量的作用。

此外，许多园林植物能吸收空气中的有毒有害气体，如502、臭氧、苯等。

据研究，城市绿地中的乔灌木，每公顷年可产生氧气12t，吸收50:

300kg，滞尘o.gt（奉树成，1999）。

另外，许多园林植物能分泌出各类杀菌素，如柏树分泌出的杀菌素，对白喉、肺结核、伤寒、痢疾等病菌具有杀灭作用。

因此，具有合理树种搭配的绿地，对于减少空气中的病原菌数量可以起到积极作用。

1.1.2调解城市小气候

城市绿地植物的叶片可以阻挡太阳直射地面，同时吸收大量的太阳辐射能，为其进行光合作用提供能量，通过自身的光合作用及蒸腾作用消耗大部分的热量，其树荫对地面及建筑的反射热具有良好的降温效果（Hardin，20XX）.足够的城市绿地面积，以及合理的分布，是缓解城市热岛效应的有效方法（Wong，20XX;

Weng，20XX）。

人类感觉舒适的相对湿度约为30%一60%，而绿地植物的蒸腾作用可通过叶片蒸发大量的水分，可以明显提高周围环境的湿度，同时由于绿地环境中的风速较低，气体交换作用较弱，也有助于提高绿地环境中的相对湿度。

可以看到，城市森林具有调节气温及增加空气湿度的生态效应，极大的改善了周边环境的小气候，使得城市环境更加适合于人类生活。

一项在美国进行的调查显示，在城市居民对于绿地植物所带来的利益进行评价时，绿地对周围环境的降温效果被大部分城市居民认为是最重要的功能，其次是帮助居民保持平静的心情（Lohr，20XX）。

1.1.3城市生物多样性保护

生物多样性，是人类生存的重要资源，对生态系统的正常运作与健康发展起着重要作用，在城市环境下也一样，保持城市生物多样性，对维持城市生态系统的正常功能有重要意义。

城市绿地是由植物群落，动物群落，微生物群落共同组成的，其中，植物群落是动物与微生物赖以生存的基础。

绿色植物作为生态系统初级生产力，是整个城市生态系统的基础，在城市环境内，绿地正是主要的绿色植物存在区域，是城市内各种动植物的主要栖息地，担负着维持城市生物多样性的重要功能。

以往对于生物多样性的研究工作表明，栖息地丧失和栖息地破碎化是生物多样性丧失的最重要因素之一，而在城市规模不断扩大的同时，所带来的最显著问题之一，就是土地不断为各类建筑用地所占用，造成城市绿地面积的急剧减少，城市内发达的交通网络，也使得城市绿地破碎化的程度进一步加深。

在当前城市环境下，如何增加城市绿地面积，有效利用、合理布置城市内有限的绿地空间，将城市中分布于各处的绿地有机的联系在一起，形成一个整体的城市绿地网络，以利于动植物的繁殖和迁徙，维持城市的生物多样性，是当前对城市绿地研究工作的一个重点。

1.2城市绿地的社会功能

近年来，城市绿地在为当地社会创造、增加附加价值的作用，在世界范围内被越来越多的认同。

发展城市绿地，己经被许多国际机构与纳税人认为是改善城市人居环境、提高城市居民生活质量的重要工具。

现在的城市绿地，已经不再仅仅被视为用来装饰城市的华丽物品，而更多的被作为提供社会效益和各种生态服务的城市基础功能设施，城市居民应享有能获得可使用的城市绿地的权利（Nilsson，20XX）。

1.2.1美化城市环境

城市绿地是城市中最富有自然元素的生态空间，构成城市绿地的大量绿色植物与水体等自然景观，与城市中遍布的灰色建筑群形成鲜明对比，使城市景观摆脱了灰暗和单调，在衬托、凸显建筑艺术效果的同时丰富了城市视觉景观。

城市环境的绿化水平，当今己经成为了衡量一个城市发展程度的重要指标之一。

从城市居民健康角度来看，城市绿地能有效增加城市环境的绿视率，即视野中植物绿叶所占的比例。

绿色植物可吸收对人眼有害的紫外光，并反射出适合于人眼的绿色光，当眼睛长时间观察灰色调的硬质城市建筑时很容易产生疲劳，而观看绿色植物则有助于消除疲劳。

通过增加绿地，丰富绿化植物等手段，增加城市视觉效果中绿色所占的比率，可以增加环境的自然感，令城市的视觉效果更加舒适。

1.2.2满足城市居民休闲娱乐需求

城市绿地为市民提供了一个良好的休闲娱乐，亲近自然的场所，保持良好的自然生态景观，满足了在城市中居住的市民对于自然的向往;

丰富的植被，吸收了大部分的城市噪音，营造出一个安静的休息环境，使市民在绿地中可以沉浸于大自然的怀抱，消除疲劳，放松身心，提高日常工作效率（另外，城市绿地帮助居民放松精神，缓解压力的功能，使其也可作为一些精神性疾病如抑郁症的辅助治疗方法）。

此外，城市绿地也能作为城市居民的社交活动场所，当人们来到绿地进行户外活动，常会选择结伴而行，并且能得到更多与其他城市居民接触与交流的机会，各种社会文化活动也经常选择城市绿地作为开展活动的场地，这些使得城市绿地为城市居民提供社交机会的功能更加突出。

同时，作为一个社交平台，城市绿地能为社会不同阶层人士提供交流机会，具有缓解因为各类社会问题而带来的阶层矛盾，促进社会一体化的潜力。

未来的城市绿地政策应注意开发城市绿地的这种潜力，使其同时满足社会各个阶层的不同需求，成为一个能够提供娱乐，福利，并促进社会不同阶层居民互相沟通，增进了解，缓解冲突的场所（Chiari，20XX）。

随着生活水平提高，城市居民亲近自然，接触自然的需求不断提高，在西方国家，这一现象体现的尤为明显。

在比利时东北部Flanders的研究工作显示，自上世纪80年代末期开始，城市居民就开始持续的从城市区域迁入市郊，使得城市郊区不断的扩大（Willaert，1999;

Pelfrene，2000）。

另一项对于Leuven城的研究工作发现，缺乏城市绿地以及孩子们的活动场所，正是那些从该城迁离的居民认为最主要的搬迁原因之一（Tratsaert，1998），城市的绿地环境质量已经成为人们选择居住地的重要标准之一（Jim，20XX），许多西方国家的居民会选择在有着大量绿色植物及安静环境的市郊区域居住（Herzele，20XX），在将来，新的生活方式、价值观以及人类对自然的态度转变，使得对城市绿地的需求仍将继续保持增长的趋势（Thompson，20XX）。

1.2.3体现城市文化价值

城市绿地是由各种自然元素构成的城市景观，而且它常常能反映一个城市的历史与文化价值。

大型的公园或广场绿地，往往会围绕着一些与城市历史文化紧密相关的建筑物或景点建造，居民或旅游者在这些绿地中休闲活动的同时，也沉浸在城市的历史文化氛围中。

经过基于美学观点设计过的城市绿地，也常在其中点缀着一些具有各种艺术风格的装饰物，既丰富了绿地的景观，也使这些绿地具备了艺术文化气息，供人们在游憩时陶冶情操，培养审美情趣。

此外，城市绿地是一个良好的进行文化宣传及科普教育场所，也是各种社会文化活动经常选择的活动场地。

各类教育与社会活动，以及富有当地文化特色的群众文艺活动的频繁开展，在城市绿地形成了一种独特的城市文化氛围，人文景观与自然景观协调的融合在一起，体现了一个城市的文化水平和精神风貌。

市民在绿地活动时，可以增长知识，同时也提高了文化素养，由此可以看出，城市绿地对于促进社会的精神文明建设有着重要的意义。

1.2.4社会经济效益

随着人们对绿地认知的不断提高，住宅周围是否拥有良好的绿化环境已经成为评价住房的重要标准之一。

城市绿地对周边人居环境具有显著的改善效果，由此带来最直接的影响就是拉动了周围房地产价格的大幅提升，住房视野内是否拥有绿色景观、是否接近水体景观、与绿地距离的远近，是决定城市绿地对房产价格影响幅度的几个主要因素（Kong，20XX;

Jim，20XX）。

城市绿地在改善城市生态状况及人居环境的同时，也将改善城市对外形象，吸引游客前来观光度假，对城市旅游业的发展也将产生促进作用。

当前，度假旅游正在成为新的旅游热点时，城市公园已经成为各大城市发展都市旅游业所需旅游资源的主要组成部分，拥有优良绿化环境及休闲娱乐设施的城市，在发展自身旅游业方面将获得更大的优势。

建设完善的城市绿地系统不仅能帮助城市增强自身形象，同时也有利于吸引投资和优秀人才，发展高新技术产业，促进城市经济的整体发展。

国外的许多调查研究工作都显示，学历较高的居民对城市绿地持有更加肯定的态度（Balram，20XX），并倾向于更频繁的使用城市绿地（Lohr，20XX）。

我国的珠海和大连，在对各自的城市进行宣传时，都以城市良好的绿化环境作为重要的宣传点。

城市绿地给一个城市所带来的种种社会经济效益，以及对周边经济产业发展的带动作用，已经引起了普遍的重视，近几年新出现的“绿化经济链”概念，对城市绿地所带来的各种直接或间接经济效益进行了系统的关联分析，其主要思想为:

通过有效的经营手段和途径，城市可以将生态环境的改善转换为经济优势，从而带动周边地区商贸、房地产、旅游和展览业等第三产业的快速发展;

利用高质量的生态环境提高城市知名度，带动整个城市的有形和无形资产增值，有利于吸引外资，同时形成对周边地区的集聚和辐射能力，促进区域经济的发展。

第二章研究概况

2.1研究现状

随着城市化进程的加速发展，愈加强烈的人类活动使得城市生态系统服务功能降低，城市环境问题不断加剧，最终导致城市生态环境状况不断恶化，城市居民生活水平降低。

在这种背景下，作为城市这一复合生态系统重要组成部分的城市绿色空间，其所具有的生态服务功能已经被越来越多的人所注意到，如何评估城市绿地生态服务功能所带来的生态与经济效益，优化城市绿色空间的结构与分布，改善城市内部生态环境，为城市居民提供更好的生活环境，是当前国内外对于城市生态系统研究的热点方向。

目前，对城市绿地空间生态服务功能的研究中，国内的研究方向主要集中在城市绿地空间分布及绿地结构，生态功能量化评估，绿地评价指标体系等几个方面;

而在国外进行的同类研究则以城市绿地的社会经济效益，提供休闲娱乐功能，改善城市气候环境，保持生物多样性等为主要研究方向。

当前的城市绿地研究工作中，主要采用的研究方法有以下几种:

景观生态学原理，绿地评价指标体系计算，公众调查，遥感方法，GIS工具，绿地模型研究。

这里我们以这六类研究方向进行分类，对城市绿地的研究现状进行介绍。

2.1.1景观生态学研究

城市环境是在城市居民与周围自然环境相互作用的过程中逐渐形成的一种复合生态系统，在景观生态学的角度看来，城市也同样是由不同性质、不同功能的景观要素—基质、廊道、斑块构成的景观，由于强烈的人类活动影响，城市环境中充满了人为的能流与物流，错综复杂的城市道路网络也使得城市生境的破碎化程度极大的加深了。

而景观生态学作为一门研究景观生物群落与主要环境条件之间复杂关系的学科，其斑块—廊道—本底（基质）理论、景观异质性理论、景观连接度及连通理论是自然环境中生物多样性保护的重要指导理论。

因此，应用景观生态学原理来指导作为城市生物多样性载体的城市园林绿地的规划和建设，同样将有助于保护城市生物多样性，降低城市生境破碎化程度，维持城市生态系统的正常运作。

应用景观生态学对城市绿地进行规划的重点在于绿色廊道的规划建设。

绿色廊道是一种在空间形态上呈线性的城市绿色空间，其主要作用体现在以下四点:

（l）绿色廊道具有连通性的特征，是构建城市绿地网络的基础，利用绿色廊道将城市绿地系统连接成一个整体，降低城市生境破碎程度，是应用景观生态学规划城市绿地时的重要指导思想;

（2）建设完善的绿色廊道可以有效吸收、降低和缓解城市污染，这主要得益于绿色植物吸收有害气体、杀菌、泻尘、阻隔噪音的特性;

（3）绿色廊道本身作为城市绿色空间，同样具有满足城市居民亲近自然需求的作用，有助于提高绿地分布均匀度，是城市绿地的重要组成部分（4）一些承载了城市历史遗产或文化价值的绿色廊道，具有重要的游憩、教育、科研和经济价值。

因此，绿色廊道具有多目标利用的特点。

建设具有完善空间分布及合理树种配置的绿色廊道，最大程度发挥绿色廊道的作用，是决定城市绿地规划工作成功与否的关键之一。

在国外，关于绿色廊道的研究工作很早就已经得到重视，自上世纪80年代末，从美国开始，一场“绿色廊道运动（greenwaymovement）”在决策部门、规划界及学术领域展开。

作为景观生态学对此的积极响应，《景观与城市规划》杂志（LandscapeandUrbanPlanning）1995年特别出版了《绿色廊道专刊》（specialIssue:

Greenways），刊载了28篇全部关于绿色廊道研究的文献（Ahem&

Fabos，1995）。

随着绿色廊道概念持续的在全球产生影响，在原有绿色廊道研究工作基础上经过进一步的深化和发展，生态网络的概念随之被提出，一个生态网络应包括核心区、自然发展区及连接区，将各区域连接成一个完整的生态网络系统，建立可持续发展的城市生态环境。

此外，在实际建设城市绿色廊道的工作中，还需要考虑对现有城市格局作尽量少作改动，降低建设成本，因此城市绿色廊道的建设应尽可能的利用城市中的水体边缘地带及山林地区，或是沿道路走向建设具有一定宽度的绿带，以充分利用现有城市布局，减少对市民出行习惯的改变所带来的不利影响。

Jim与李锋等，应用景观生态学原则，分别对我国南京与北京两座城市的绿地现状进行了评估，并对将来的城市绿地建设分布发展方向提出了原则性的建议，着重于从三个层次规划城市绿地的建设:

在地区层面建设大型绿地保护区与缓冲带，为城市环境内的生物提供栖息场所;

在市区层面，在进行城市绿地建设的同时，由多个绿色廊道将城市绿地系统连接成为一个绿地网络，为生物迁徙提供通道;

在邻里层面，城市绿地网络的扩展建设将为城市居民提供休闲娱乐场所，使市民能方便的与自然接触（Jim，20XX:

Li，20XX）。

黄艺等在分析东营市西城区绿地系统现状的基础上，提出了建设西城区绿地廊道系统的方法，将城市与郊区的绿地生态系统连通为一体，使绿地生态系统的服务范围扩展到整个城区，以提高西城区居民的生活质量，增强西城区生态敏感区的生态稳定性（黄艺等，20XX）。

王海珍等利用厦门岛用地现状图、用地规划图结合卫星图像，得到厦门绿地系统景观现状图;

同时提出了多种生态网络建设方案，并应用网络分析法以网络闭合度、线点率、网络连接度三个指标对这几种方案进行了分析评价，从中选出最佳优化方案，在GIS系统的支持下使用多项目景观指标对绿地系统现状，己有规划，以及实施了生态网络优化方案后的城市绿地状况进行对比分析，发现该生态网络优化方案可使景观破碎化程度得到改善，绿地斑块形状复杂性程度与景观连接度都可进一步得到提高，明显改善了厦门岛绿地系统的数量和质量（王海珍，20XX）。

2.1.2绿地评价指标体系计算

城市绿地指标是衡量一个城市绿化数量与质量的依据，同时也是进行城市绿地规划建设的基础，通过对绿地指标的计算，可以发现在城市绿地建设中存在的问题与不足，帮助城市规划相关部门有针对性的对当前城市绿地进行完善。

此外，用于指示绿地结构与形态的指标，如绿地叶面积、绿地群落层次、绿地空间郁闭度及树种组成等指标，则反映了绿地结构与配置的合理性，而这些指标同时也与绿地所提供的生态效益大小息息相关。

传统的城市绿地指标主要以人均公共绿地面积、城市绿地率和城市绿化覆盖率三项指标来衡量城市绿地系统的建设情况。

然而在实际应用中发现，这三种指标存在很多不合理的地方，它们只能反映出一个城市总体绿地面积的多少，但绿地资源所提供的生态服务功能并不仅仅由绿地面积决定，还与其植物