Which green is more equitable? A study of urban green space equity based on morphological spatial patterns 哪种绿色更公平？基于形态空间模式的城市绿地公平性研究

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研究问题

1. 城市绿地（Urban Green Space, UGS）在城市发展过程中如何实现公平性？
2. 在城市收缩背景下，如何通过合理的城市绿地结构支持可持续的城市发展？
3. 形态空间模式分析（Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA）如何帮助理解不同地区城市绿地的形态结构，并转化为潜在的结构类别？
4. 如何构建一个预测模型来提供有利于公平城市绿地发展的形态结构？

研究目的

1. 测量并分析横须贺市（Yokosuka City）城市绿地的公平性指数。
2. 使用形态空间模式分析（MSPA）理解不同地区城市绿地的形态结构。
3. 构建一个基于岭回归的城市绿地公平性预测模型，提供有利于公平城市绿地发展的形态结构。
4. 提供支持城市绿地公平发展的时空形态策略。

研究方法

1. 数据收集与准备：收集2015年的人口数据（100米网格），使用SPOT6卫星遥感图像进行土地覆盖分类，定义城市公共空间。
2. 测量城市绿地公平性：使用基尼系数（Gini coefficient）量化城市绿地公平性，创建500米缓冲区，测量每个缓冲区内的人均城市绿地面积。
3. 形态空间模式分析（MSPA）：将城市绿地作为前景，其他土地使用类型作为背景，使用GuidosToolbox 3.0软件进行分析，识别城市绿地的形态空间模式。
4. 结构类别分类：将MSPA类别进一步描述为基于MSPA类别特征和横须贺市城市绿地形态特征的结构类型。
5. 社会经济变量：选择五个社会经济变量（人口增长率、老龄化率、儿童比例、人口密度、平均地价）来描述不同城镇的城市绿地公平性与社会经济之间的关系。
6. 统计分析：使用岭回归分析基尼系数与社会经济指标和MSPA类别之间的关系。

结果

1. 横须贺市存在城市绿地不公平现象。
2. 人口下降与城市绿地不公平之间没有发现关系。
3. 在土地价值较高和人口老龄化较高的城镇，城市绿地分布更公平。
4. 岛屿、边缘、环路和分支组成部分在公平的城市绿地发展中起着重要作用，它们对应的潜在城市绿地形态分别是碎片化、复杂性、内部连通性和部分连通性。

研究区域：日本的横须贺市（Yokosuka City），位于神奈川县东南部，面积约为100.7平方公里。横须贺市是一个典型的丘陵和山区城市，面临严重的人口减少问题。根据2015年的人口普查数据，横须贺市的人口为406,586人，从2000年到2015年人口减少了5.15%，预计从2015年到2045年将减少28.43%。横须贺市被划分为四个区域，包含112个城镇，城市计划根据这四个区域的社会经济和城市绿地状况进行开发。

数据收集与准备

1. 人口数据：研究收集了2015年的人口数据（100米网格），这些数据基于正射校正的多光谱SPOT6卫星遥感图像（2015年10月9日拍摄），具有6米的空间分辨率。

2. 土地覆盖图：通过支持向量机分类器将卫星图像分为五个土地覆盖类别：林地、草地、农田、水域和建成区。

3. 城市绿地定义：研究中将城市绿地（UGS）定义为所有覆盖植被的公共空间，包括自然城市绿地、与公共设施相关的绿地、道路绿地和公园。

研究方法详解：

研究结果

1. 城市绿地公平性测量结果

• 基尼系数：使用基尼系数测量了横须贺市各城镇的城市绿地公平性。基尼系数的范围从0.139到0.928，表明城市绿地的分布从相对公平到极度不公平不等。

• 区域差异：通过Kruskal-Wallis测试和Dunn的事后测试发现，西部和东部地区的城镇在基尼系数上存在显著差异。西部地区的城镇基尼系数中位数显著高于东部地区，表明西部地区的城市绿地分布不公更严重。

2. 城市绿地的空间分布特征

• MSPA类别分布：使用形态空间模式分析（MSPA）生成了七个MSPA类别，分别是核心（core）、边缘（edge）、穿孔（perforation）、桥梁（bridge）、环路（loop）、分支（branch）和岛屿（islet）。其中，核心类别占比最高（60.6%），其次是边缘（12.9%）、桥梁（8.8%）、环路（6.6%）、岛屿（5.9%）、分支（3.6%）和穿孔（1.5%）。

• 区域特征：

• 西部地区：拥有更大的城市绿地面积，核心区域比例较高，岛屿比例最小，表明西部地区的城市绿地较为集中且连通性较差。

• 东部地区：城市绿地更为分散，岛屿比例最高，桥梁、环路和分支的比例也较高，表明东部地区的城市绿地连通性较好。

3. 居住区周围MSPA类别的比例差异

• 核心区域：南部和西部地区的城镇在居住区周围的核心区域比例显著高于东部地区。

• 岛屿：东部地区的城镇在居住区周围的岛屿比例显著高于其他地区，表明东部地区的城市绿地更为碎片化。

• 连通性：南部城镇的外部连通性较低，而东部地区的内部连通性较好。

4. 社会经济指标与MSPA类别和城市绿地公平性的相关性

• 岭回归分析：由于解释变量之间存在多重共线性，使用岭回归分析了基尼系数与社会经济指标和MSPA类别之间的关系。

• 模型结果：

• 核心（Core）：与基尼系数正相关，表明核心区域比例越高，城市绿地分布越不公平。

• 岛屿（Islet）：与基尼系数负相关，表明岛屿比例越高，城市绿地分布越公平。

• 边缘（Edge）：与基尼系数负相关，表明边缘比例越高，城市绿地分布越公平。

• 环路（Loop）：与基尼系数负相关，表明环路比例越高，城市绿地分布越公平。

• 分支（Branch）：与基尼系数负相关，表明分支比例越高，城市绿地分布越公平。

• 土地价格：与基尼系数负相关，表明土地价格较高的地区城市绿地分布更公平。

• 老年人口比例：与基尼系数负相关，表明老年人口比例较高的地区城市绿地分布更公平。

• 人口密度：与基尼系数负相关，表明人口密度较高的地区城市绿地分布更公平。

结果总结

• 不公平现象：横须贺市存在城市绿地不公平现象，西部地区的不公平性更为严重。

• 空间分布特征：西部地区城市绿地集中且连通性较差，而东部地区城市绿地更为分散且连通性较好。

• 社会经济因素：土地价格、老年人口比例和人口密度与城市绿地的公平性正相关，即这些因素越高，城市绿地分布越公平。

• MSPA类别影响：核心区域比例越高，城市绿地分布越不公平；而岛屿、边缘、环路和分支比例越高，城市绿地分布越公平。

讨论

1. 城市绿地公平性的时空分布：东部地区的城市绿地公平性更高，西部地区的基尼系数显著高于东部地区。

2. 社会经济指标与城市绿地公平性的关系：高土地价格、较高比例的老龄人口和人口密度与更公平的城市绿地分布相关。

3. MSPA类别与城市绿地公平性的关系：核心区域比例越高，城市绿地分布越不公平；岛屿、边缘、环路和分支比例越高，城市绿地分布越公平。

4. 城市收缩背景下的城市绿地规划：提出了“恰到好处的绿色”策略，鼓励通过居民参与和粗放管理使用非正式城市绿地，以减轻城市绿地不公平现象。

结论

本研究聚焦于横须贺市在城市收缩背景下的城市绿地公平性问题。通过测量基尼系数、使用形态空间模式分析（MSPA）和构建预测模型，研究发现城市绿地的形态结构对公平性有显著影响。研究结果表明，增加边缘和岛屿的比例、提高内部和部分连通性可以促进城市绿地的公平分布。同时，研究还探讨了社会经济因素对城市绿地公平性的影响，并提出了在城市收缩背景下优化城市绿地规划的建议。