基于GPS数据与空间统计的城市森林公园景观偏好研究
本文引用格式：翟宇佳，吴承照.基于GPS数据与空间统计的城市森林公园景观偏好研究[J].中国园林，2020，36(6)：45-50.
摘要：城市森林公园拥有良好的自然资源，能承载各种游憩活动，为市民带来多种益处。以上海共青森林公园与炮台湾森林公园为例，利用GPS设备每隔10s采集一次游客的地理坐标位置，并应用栅格密度、标准差椭圆与热点识别3种空间统计方法分析相关空间位置点，识别受游客喜爱的游憩场地与景观空间类型。结果表明：游客在2个森林公园中的分布并不均匀，共青森林公园西部与炮台湾森林公园南部吸引了大量游客；最吸引游客停留的区域包括儿童游乐设施区、广场、大草坪、烧烤区和滨江区域。最后，根据分析结果，对森林公园的规划设计与管理提出了相应建议。 关键词：风景园林；森林公园；GPS；空间统计；景观偏好 1 自然游憩地游人分布分析新技术 游客的空间分布特征对自然游憩地的规划与管理意义重大。针对多瑙河洪泛区国家公园的研究中，利用安装在游步道上的摄像头记录其一年的使用状况，发现游客在游步道上的分布并不均匀，约50%的游客集中在20%的步道上。 多种新技术已应用到自然游憩地游人分布分析中，例如摄像监控录象，自带地理坐标的照片分析及全球定位系统(GPS)技术等。GPS技术利用测量观测点距离24颗在轨卫星的距离，计算观测点的经纬度坐标。这一定位技术精度高，实时性强。本研究所使用的GPS设备具有较高的精确度(室外误差10m内)。在无建筑等实体遮挡的室外空间，能在开机后1min内与卫星相连并开始工作。研究中，将设备设为每隔10s采集一次使用者的地理坐标，每分钟采集6次。GPS设备每一次的定位信息包括使用者瞬时的经度、纬度、海拔高度、速度及累积行走里程。 2 数据收集 研究于每天9：00—17：00在共青森林公园西门与南门、炮台湾森林公园西门开展。向游客发放GPS设备，并请其佩戴GPS设备，游玩回来后归还GPS设备，并对公园环境与设施提出意见。共青森林公园中收集134份有效样本(有效率82.7%)，炮台湾森林公园中收集170份有效样本(有效率81%)。GPS数据显示，共青森林公园中的游客平均在公园中停留2h59min，平均在公园中行走3.8km；炮台湾森林公园的游客平均在公园中停留2h48min，平均行走3.4km。 3 数据分析 3.1 停留型/经过型空间位置点识别 按照不同速度将收集到的GPS空间位置点分为两类，速度为0的空间点表示游人在某一位置时可能被景色或设施吸引，处于停留状态；而速度大于0的空间位置点表示游人在这一位置时处于走动状态，为经过型空间位置点(图1)。共青森林公园中共收集到的138455个空间位置点中，其中，85664(61.87%)个点为停留型，52791(38.13%)个位置点为经过型；炮台湾森林公园中收集到的167488个位置点中，96389(57.55%)个为停留型，71099(42.45%)个位置点为经过型。 △图1 森林公园中不同空间位置点的分布 3.2 基于栅格的空间位置点密度分布分析 在两个公园边界内，生成10m×10m的正交栅格。计算落在每个栅格中的不同空间位置点的个数，以此表示公园使用者的分布密度。结果表明对于所有类型的空间位置点来说，共青森林公园中共有5016(45.98%)个栅格不包含任何空间位置点，也就是没有被任何游客使用；而炮台湾森林公园中，1623(30.56%)个栅格不包含任何空间位置点(图2)。共青森林公园中，停留型空间位置点的密度显示游人比较喜欢停留的区域包括烧烤区域、草坪区域与游乐设施区域，而在公园南部的停留较少；经过型空间位置点的密度分布显示，西北部的园路使用率较高，而东南部的园路较少被游人使用。炮台湾森林公园中，游人分布相对均质，游人比较喜欢停留在中部大草坪与滨水区域；连接主入口与滨水区域的园路，滨水栈道与西侧主园路的使用率较高。
3.3 标准差椭圆分析 标准差椭圆分析利用绘制能覆盖不同标准差范围内空间点的椭圆，说明空间位置点的分布规律。本研究选取绘制能覆盖一个标准差范围内空间位置点的椭圆，也就是说椭圆的范围能够覆盖约68%的空间位置点。共青森林公园中，对于所有空间位置点，标准椭园的面积为35.80公顷，分布在公园的中西部地区。炮台湾森林公园中，对于所有空间位置点，标准差椭圆的面积为33.49公顷，位于公园的中部与南部(图3)。 3.4 停留热点分析 利用基于栅格的停留型空间位置点密度分布数据与热点分析技术，识别游客最容易停留的区域，从而分析其环境偏好。结果表明，共青森林公园中，面积较大的停留热点包括西部游乐设施、大草坪、烧烤区域及一些有餐饮设施的区域；面积较小的停留热点包括游艇码头、林地与滨水空间(图4)；炮台湾森林公园中，面积较大的停留热点包括入口广场、滨江区域、大草坪、纪念广场等；面积较小的停留区域有科技馆、游船码头与儿童游乐场等(图5)。
3.5 游客不满意的方面分析 问卷调查中，利用开放性问题，调查游人在游赏过程中不满意的方面。大多数游人对两座公园表示总体满意。但也有游人对公园提出了具体的建议，这些建议可归纳为游憩设施与辅助设施/卫生两个方面。游憩设施方面，游人对于儿童设施关注较高，很多游人带孩子来森林公园游玩，因此希望公园多提供儿童能参与的游憩项目。共青森林公园中的游人提出应提高草坪的养护状况，开展有关植物的科普活动，同时可增加电瓶车服务。辅助设施/卫生方面，很多游人认为公园中的餐饮点较少，买东西不方便。同时，卫生状况、指示系统与车位也是游人较关注的方面。 4 结论与规划建议 4.1 缩短重要游赏点与主入口之间的距离 两个森林公园中，基于栅格的空间位置点密度分布分析与标准差椭圆分析均显示大部分空间位置点集中在离主入口较近的区域。游人从主要入口进入森林公园，如果景点离入口的距离越近，游人使用的概率也越高，也就是说景点的吸引力随其与主入口的距离的增加而衰减。因此，在森林公园规划时，可将一些重要景点布置在离主入口较近的位置，或是将主要入口布局于重要自然景观点附近，以方便更多游客使用，这样也可以减少游憩行为对公园生态环境的影响。 4.2 以3km为游赏路径规划单元 虽然两个公园面积相差较大，两个公园中的游客在园内的停留时间平均为3h左右，总行走里程均为3km多，这说明游人在公园游玩的时间与体力是有一定限度的，而且大部分游人倾向于从同一个入口进出，也就是在公园中兜一个圈子。相应地，在规划设计中，可将3km的环形游线作为一个游赏单元。例如，利用3km长的环形主园路串起主要景点。在面积较大的森林公园中，可设置若干3km长的环形游径，为游人提供多种选择。 4.3 营造滨水区域、大草坪与游憩林地空间 分析表明，滨水区域与草坪空间均是游人选择停留的热点区域。虽然2个公园是森林公园，园中的林地并未成为大规模游人停留的热点，一部分原因是由于林地中树木茂密，缺少可供游人停留与游憩的场地。在森林公园规划设计中，可将森林景观与游憩场地结合，例如在林中布置野餐场地、儿童植物科普区等，营造有特色的游憩林地，吸引更多游人使用林地空间。 4.4 设置供家庭团体使用的游憩设施(儿童游乐设施、烧烤场地、游船等) 儿童游乐设施、烧烤场地与游船码头均为2个公园游客的停留热点。相比一般的城市公园，森林公园往往距离城市中心区有一定距离，许多游人会利用周末时间与家人一同游览森林公园，因此需要布局供家庭团体共同使用的区域。 4.5 提升辅助设施(路标指示系统、餐饮点、停车场等) 与一般的城市公园不同，城市森林公园往往空间布局复杂，路标指示系统更为重要。游览中，游人需要适时补充水与食物，尤其是与小孩、老人一同出游的家庭。因此，需要在森林公园的各个部分布置相应的餐饮点。 翟宇佳的工作主页: