一个多模式框架,用于评估公园的可及性和公平性——从空间邻近性到体验质量的角度

《Applied Geography》:A multimodal framework for assessing park accessibility and equity from spatial proximity to experiential quality

【字体: 时间:2026年01月13日 来源:Applied Geography 5.4

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  公园可达性评估与多源数据融合研究 提出融合社交媒体反馈与街景绿视指数(GVI)的绿色感知距离模型,结合改进的2SFCA方法量化多模式交通的可达性。研究发现,基于PCA-AHP-TOPSIS的吸引力系数与实际使用率相关性(R2=0.68)显著优于面积指标(R2=0.41),GVI对步行(R2=0.50)和骑行(R2=0.48)的可达性解释力提升,揭示空间可达性不均衡问题。

  
罗文婷|郭玉婷|罗伯特·滕泽|徐阳|马中天
香港理工大学土地测量与地理信息学系,中国香港

摘要

确保城市公园的平等使用权对可持续城市发展至关重要。然而,目前对公园可及性的评估主要依赖于空间距离,这种评估方式忽略了目的地的吸引力和出行体验的质量。本研究利用社交媒体和街景图像,提出了一种新的多模态框架,将公园可及性的评估从空间距离扩展到体验质量。该框架首先结合在线公众反馈和线下设施质量,使用PCA-AHP-TOPSIS方法来评估公园的吸引力。然后通过整合街道级别的视觉绿化程度和三种出行方式的距离,提出了“绿化感知距离”概念,以模拟出行的感知障碍。该框架的有效性在中国武汉的主要城区得到了验证。结果表明,所提出的吸引力系数与实际公园使用率的相关性更强(R2 = 0.68),而基于面积的指标相关性较弱(R2 = 0.41)。纳入绿化感知距离显著提高了对访问频率的解释能力,尤其是在步行(R2从0.45提高到0.50)和骑行(从0.44提高到0.48)方面。绿化感知距离的影响因出行方式而异:在30分钟的时间范围内,步行访问与绿化感知距离呈强正相关,而距离对骑行和驾驶的影响较小。研究还发现明显的空间差异,45.3%的步行区域在30分钟内无法到达公园,这凸显了可及性与人口密度之间的不匹配。这一框架为城市规划和公共卫生提供了实用工具,对城市的长期可持续发展具有重要意义。

引言

城市公园是城市居民的主要休闲和娱乐场所(Chiesura, 2004),在促进身体健康(McCormack et al., 2010)和心理健康(Jiang et al., 2021)方面发挥着关键作用。除了健康效益外,城市公园还充当自然冷却系统,有助于维持生物多样性(Biella et al., 2025),调节城市气候(Doick et al., 2014),并改善空气质量(Islam et al., 2024)。然而,随着城市化和人口的增长,公园的分布变得越来越不均衡,导致对这些宝贵绿地的竞争加剧(Chen, Li et al., 2024)。因此,确保公平的使用权,特别是在高需求区域,已成为环境正义和城市规划领域的重要问题(Wüstemann et al., 2017),这与联合国的可持续发展目标(SDGs)一致,特别是SDG 3(良好健康与福祉)和SDG 11(可持续城市和社区)(UN, 2015)。因此,准确评估公园的可及性——即到达和利用公园的便利程度——对于评估和促进绿地空间的空间公平性至关重要(Hamstead et al., 2018)。
早期研究主要集中在公园的空间分布和物理可及性上,以公园面积为核心指标来衡量供应量(Bertram & Rehdanz, 2015)。具体方法包括容器模型、缓冲区分析和网络分析,这些方法仅依赖基于大小的阈值来定义供应能力,例如Talen(1997)的质心计算、Nicholls(2001)的缓冲技术以及Comber et al.(2008)的网络距离方法。然而,仅依赖公园面积无法捕捉到质量和吸引力的变化,而这些因素对居民的公园使用行为有显著影响(Wu et al., 2017)。为了解决这一局限性,最近的研究开始整合额外的公园属性,如公园质量指数(Xing et al., 2020)、设施完整性(Huai et al., 2023)和美学特征(Biernacka et al., 2022)。此外,随着生活水平和公众意识的提高,游客的主观感知成为可及性的一个关键维度。这体现在利用多源大数据(如公园图像、社交媒体文本和街景图像)来量化感知吸引力(Fu et al., 2024)、情感吸引力(Chen et al., 2022)和整体体验(Chen, Li et al., 2024)。这些进展表明,公众感知从根本上塑造了与公园的互动。事实上,公园的吸引力和感知质量不仅是次要特征,而是其放松效益(Kaplan, 1995)和文化生态系统服务提供(Wang et al., 2022)的核心。一个被负面感知的公园可能会被低估使用,从而使物理可及性指标产生误导(Yong et al., 2023)。因此,通过社交媒体情感或公园人气数据捕捉公众感知是将可及性测量与社区体验和价值相一致的必要步骤。然而,一个系统地整合在线和线下吸引力的框架尚未充分发展,限制了公园可及性评估的准确性。
除了目的地本身的质量外,前往公园的出行体验质量也是可及性的另一个关键维度。“到达的便利程度”主要由沿途的微观环境特征决定,特别是视觉绿化程度,这直接影响出行体验和出行方式的选择(Wang et al., 2019)。关于可行性的成熟理论认为,出行体验是促进积极出行的关键因素(Ewing & Handy, 2009),实证证据表明高绿化指数(GVI)的路线提供了美学和心理上的好处(Ulrich et al., 1991),而视觉上单调或不安全的路线则会增加感知距离(Ye et al., 2019)。为了量化这些路线效应,传统的调查方法(如问卷调查或实地测量(Cain et al., 2017; Kim et al., 2014)为行人的满意度和环境对体力活动的影响提供了有价值的见解。然而,这些方法往往受到资源需求和时空覆盖范围的限制,不适合城市规模的分析(Liu et al., 2023)。最近在众包地理信息和人工智能方面的进展解决了一些这些限制,使得对街道环境的评估更加高效和可扩展(Huai and Van Voorde, 2022)。例如,后续研究利用了多种技术来评估步行可行性(Ble?i? et al., 2015)、将绿化程度与骑行频率联系起来的卷积神经网络(CNNs)(Wang et al., 2020),以及分析街道景观对步行选择影响的金字塔场景解析网络(PSPNet)(Koo et al., 2022),这些研究一致展示了街道景观数据的价值。尽管在建模和验证方面取得了进展,但许多现有研究仍局限于空间距离维度,依赖于静态道路网络(如OSM)来推断出行行为,常常忽略了实际交通状况和体验质量的作用。此外,虽然已经探讨了环境因素对积极出行的影响,但在一个综合的多模态框架内,比较体验质量如何不同地影响积极出行和机动出行仍较为有限。
为了解决这些建模出行行为的挑战,两步浮动集水区(2SFCA)方法因其捕捉复杂供需互动的能力而变得更为重要(Xing et al., 2020)。2SFCA最初由Radke和Mu(2000)提出作为一个计算框架,后来由Luo和Wang(2003)进一步完善并正式命名,以更好地考虑基于供需动态的空间可及性。随后,Luo和Qi(2009)通过在供需两侧引入高斯衰减函数,进一步发展了该方法,形成了增强型2SFCA(E2SFCA),并引发了广泛的方法论改进(Chen & Jia, 2019)。最近的改进主要体现在四个方向:一是优化距离衰减函数,例如高斯(GA2SFCA)(Dai, 2010)、核密度(KD2SFCA)(Dai & Wang, 2011)和经验高斯(EG2SFCA)(Kocatepe et al., 2017)方法;二是通过变量(V2SFCA)(Luo & Whippo, 2012)、动态(D2SFCA)(McGrail & Humphreys, 2014)和最近邻修改(NN2SFCA)(Jamtsho et al., 2015)方法扩展空间参数化,提高了搜索半径的灵活性;三是通过三步(3SFCA)(Wan et al., 2012)、修改型(M2SFCA)(Delamater, 2013)、Huff模型(H2SFCA)(Luo, 2014)和优化型(O2SFCA)(Ngui & Apparicio, 2011)等框架精确量化供需关系;四是整合多模态出行模式(包括步行、骑行和驾驶),以解决可及性评估中的行为多样性(Ni et al., 2023)。尽管这些发展显著提高了2SFCA方法在公园可及性研究中的适用性,但它们仍然局限于空间距离,未能将体验质量(包括公园的吸引力和出行的视觉绿化程度)纳入感知驱动的可及性测量中。
鉴于这些限制,本研究的贡献有两个方面。理论上,它提出了“绿化感知距离”的概念,将可及性理论扩展到空间距离之外,将体验质量作为基本维度。它还提供了关于视觉绿化程度在出行方式和城市环境中的空间异质性作用的实证证据,丰富了我们对环境公平性的理解。实际上,它为城市规划者提供了一个新颖且可复制的工具,用于识别和解决公园使用权的空间不平等问题,同时考虑了出行体验和目的地吸引力,并为有针对性的公园和路线改进提供了基于证据的指导。
为了实现这些贡献,本研究开发了一个多模态框架来评估公园的可及性和公平性,以武汉中心城区作为案例研究。首先,使用PCA-AHP-TOPSIS方法整合社交媒体和兴趣点(POI)数据,得出反映线上和线下吸引力的公园吸引力系数。其次,通过AMap应用程序编程接口(APIs)获取步行、骑行和驾驶的出行时间、距离和路线,同时使用PSPNet从视觉绿化指数(SVIs)量化路线级别的绿化感知距离。最后,通过整合移动信号数据和引力模型计算绿化感知距离函数,然后将其纳入2SFCA方法来评估可及性。最后,使用全局和局部Moran's I以及双变量局部Moran's I分析不同出行方式之间的空间不平等。

研究区域

研究区域

武汉是中国湖北省的首府,面积约为8569平方公里,根据第七次人口普查数据,人口为1233万。近年来,武汉发布了《武汉绿化工作计划》,旨在建设独特的“花城、公园城”,并促进城市公园和绿地的开放使用。然而,由于人口增长和城市扩张,该市面临绿地不足和公园分布不均的挑战。

方法

为了全面评估公园可及性的不平等,本研究开发了一个多模态评估框架,整合了空间距离和体验质量,包括四个步骤(图2)。首先,使用OD矩阵从AMap API获取步行、骑行和驾驶的出行路径、时间和距离。其次,通过结合PCA-AHP-TOPSIS方法和社交媒体数据来估计公园的供应能力。

公园供应能力的结果

提取了一组九个指标来量化城市公园的线上和线下吸引力。每个指标都被标准化到[0,1]的范围内,空间分布结果使用自然断裂法分为五个等级,如图3所示。线下吸引力指标(图3(a)–(d))与线上吸引力指标(图3(e)–(i))表现出不同的模式。具体来说,对于线下吸引力,具有较高美学、娱乐或服务功能的公园

通过整合供应吸引力和绿化感知距离来提升公园可及性评估

传统的公园可及性评估通常面临两个关键限制:过度依赖简单的供应指标(如公园面积),以及忽视出行体验本身的质量。本研究通过结合改进的供应能力测量和绿化感知距离函数,提供了更现实和公平的公园可及性评估。
在供应方面,本研究表明,仅靠公园面积无法充分代表实际的服务

结论

本研究开发了一个多模态公园可及性框架,将空间距离与体验质量相结合。以武汉为例,结果显示,基于PCA-AHP-TOPSIS得出的综合吸引力系数(R2 = 0.68)在捕捉实际使用率和减少需求估计方面优于基于面积的指标(R2 = 0.41)。沿出行路线的绿化感知距离显著解释了步行(R2 = 0.50)和骑行(R2 = 0.48)的偏好,提高了模型的拟合度,并揭示了明显的

CRediT作者贡献声明

罗文婷:撰写——原始草稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、数据整理、概念化。郭玉婷:撰写——原始草稿、可视化、软件、方法论、数据整理。罗伯特·滕泽:监督、项目管理、资金获取。徐阳:监督、概念化。马中天:软件、正式分析。

资助

本研究得到了香港理工大学土地测量与地理信息学系提供的研究资助P0054667,以及香港研究资助委员会提供的香港博士奖学金计划的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
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