超越距离：基于路线的城市公园可达性的计算框架

城市公园可达性研究提出计算框架，整合语义分割（DeepLabV3+）量化街道环境质量，结合多目标优化（Google OR-Tools）生成效率与环境平衡路径。在首尔高密度与新兴混合区验证，显示休闲步行可接受21%-35%绕行以提升植被曝光，而功利性步行优先效率。为识别低效人行道和规划绿色基础设施提供决策支持。

　　

李大妍|金正玉|李在镐

韩国首尔大学景观建筑系

摘要

城市公园的可及性是可持续城市系统的关键组成部分，然而传统的评估方法主要依赖于基于距离的指标，这些指标忽略了行人路线的体验质量。本研究提出了一个计算框架，通过将街道层面的环境质量纳入行人路径规划中，重新定义了公园可及性作为一种连续的、基于路线的体验。利用DeepLabV3+模型对街道层面的图像进行语义分割，量化了步行环境的视觉特征，并将其整合到一个多目标路径规划框架中，该框架使用Google OR-Tools来实现旅行效率与环境偏好的平衡。

该框架应用于首尔两个对比鲜明的城区，以考察不同城市环境下的表现。结果显示，优先考虑绿化的路线在适度绕行的情况下，植被暴露量增加了47.83%；而优先考虑安全的路线则在增加最短距离的同时，持续改善了环境质量。一项受控用户实验（N = 101）提供了实证证据，表明根据目的不同，人们对绕行的容忍度也不同：休闲步行者为了改善环境质量可以接受更长的绕行距离，而实用型步行者则更看重距离的接近性。

通过将可及性分析从静态的接近度测量转向基于路线的环境评估，并通过实证研究绕行阈值，本研究推进了可及性的计算方法。此外，它还提供了一个决策支持框架，有助于识别表现不佳的行人通道并确定绿色基础设施投资的优先级。

引言

随着全球城市寻求可持续交通解决方案以减缓气候变化和提升生活质量（Brand等人，2021年；McKenzie，2020年），城市流动性正在经历深刻变革。“宜居城市”和“15分钟步行可达社区”的概念在城市规划讨论中日益受到重视，这些概念强调创建对行人友好的环境，以减少对汽车的依赖并促进积极出行（Moreno等人，2021年）。城市公园作为这一理念下的重要基础设施，提供了包括空气净化、热岛效应缓解和生物多样性保护在内的生态系统服务，同时支持城市居民的身体和心理健康（Liao等人，2023年；Wang等人，2022年）。最新研究表明，建成环境直接影响人们的活动模式，这种影响独立于个人动机，这意味着环境设计的改进可能比单纯的行为改变策略更为有效（Althoff等人，2025年）。然而，只有当市民能够方便地进入和使用这些空间时，公园的好处才能真正实现，因此公园的可及性成为可持续城市系统的基本组成部分。越来越多的人认识到，传统的基于距离的可及性指标无法捕捉到影响行人行为和公园使用模式的复杂因素，尤其是在城市面临优化有限绿地资源和基础设施投资的压力时（Chan等人，2021年；Chan & Li，2022年）。

目前对公园可及性的评估方法主要依赖于基于距离的指标，如欧几里得距离、旅行时间和服务区缓冲区，这些指标往往无法反映行人环境的体验质量（Collins等人，2025年；Killea等人，2025年）。越来越多的证据表明，客观上的可及性改善并不一定导致步行活动的增加（Chan & Li，2022年；Orrego-O?ate & Marquet，2025年）。研究表明，感知到的可及性——即由路线环境质量、安全感知和心理舒适度塑造的主观接近感——独立于客观距离影响步行行为（Chan等人，2021年）。此外，环境质量的影响因步行目的而异：休闲步行对美学特征的响应更为强烈，而实用型步行与路线美学之间的关联较弱（Chan等人，2021年；Mirzaei等人，2018年；Sugiyama等人，2012年）。传统的基于GIS的分析方法仍然局限于基于点的评估，忽略了从起点到终点沿途连续且累积的环境体验（Nagata等人，2020年）。这一局限性也体现在城市规划实践中，关于行人基础设施投资的政策决策缺乏关于环境偏好及其空间分布的实证依据，导致资源分配不够理想。

计算机视觉和深度学习的最新进展为大规模量化行人环境质量提供了机会（Nagata等人，2020年；Wu等人，2024年）。通过对街道层面图像进行语义分割，可以自动提取影响步行舒适度和路线选择的视觉元素，如植被覆盖、建筑密度、交通暴露和安全设施（Li等人，2022年；Ki & Lee，2021年）。多目标优化算法可以将个人的环境偏好与空间约束相结合，生成兼顾效率和环境质量的路线，超越了现有路径规划系统中仅关注效率的范式（Quercia等人，2014年；Wang等人，2021年）。然而，现有的路线推荐系统仍未考虑个人偏好和情境因素（Campigotto等人，2017年；Zhang等人，2024年）。更根本的是，目前没有框架系统地整合了三个关键要素：环境评估、基于偏好的路线生成和规划应用。为了解决这一整合问题，本研究提出了一个由三个互补部分组成的框架：（1）一种连续的基于路径的环境质量评估方法，超越了基于点的设施分布分析；（2）一个计算上可行的框架，能够考虑个人的环境偏好，并根据绿化、安全和安静等不同优先级生成多样化的路线选项，以优先考虑绿化的路线作为休闲步行场景的概念验证；（3）在此框架的基础上，将个体层面的优化转化为可操作的规划建议，为基础设施投资优先级提供依据。本研究整合了一个计算框架，该框架量化了视觉环境，并将其与基于偏好的路线优化相结合，以支持城市规划中关于公园可及性和行人基础设施的决策。本研究有三个目标：（1）利用DeepLabV3+对街道视图图像进行语义分割，量化行人路线上的视觉环境特征，将传统的基于点的可及性分析扩展到基于路径的环境体验评估；（2）使用Google OR-Tools中的多目标优化算法生成环境优化的路线，系统地平衡旅行效率与环境偏好；（3）通过受控实验验证用户在休闲步行场景中对路线效率和环境质量之间权衡的接受度和感知阈值，为实际规划标准提供依据。该框架应用于首尔两个对比鲜明的案例研究：江北区（代表绿地有限且社区结构成熟的住宅区）和松东区（代表快速现代化的混合用途区，环境质量和行人基础设施处于不断发展中）。

本研究的主要贡献有三方面：（1）它提出了一个可扩展的计算框架，通过量化整个路线上的行人环境质量，而不是在离散的终点处，实现了客观可及性和感知可及性之间的区分；（2）它提供了实证证据，表明环境质量的改善可以为休闲步行提供合理的绕行理由，挑战了仅关注效率的路径规划范式，并揭示了不同步行目的下的行为差异；（3）它提供了一个决策支持工具，使城市规划者能够根据量化后的环境偏好评估和优化行人环境，直接应用于识别表现不佳的行人通道、优先考虑绿色基础设施投资以及评估拟议开发项目对步行质量的环境影响。本研究通过计算创新，对现有的可及性分析方法进行了方法论上的扩展，纳入了以前只能通过小规模定性研究获得的体验因素。

本文的其余部分组织如下：第2节回顾相关文献，第3节描述所提出的方法论，第4节展示研究结果，第5节讨论研究的意义和局限性，第6节总结全文。

章节片段

客观可及性与感知可及性

本研究的理论基础建立在最近的可及性学术研究中出现的区分之上，即客观可及性（定义为到目的地的可测量物理距离）和感知可及性（定义为受环境质量、安全性和心理舒适度影响的主观接近感）（Chan等人，2021年；Orrego-O?ate & Marquet，2025年）。这一区分得到了证据的支持，表明客观可及性的改善

方法论

本研究开发了一个计算框架，整合了环境评估、基于偏好的路线优化和用户验证，以实现研究目标。图1总结了该框架，它包括四个主要组成部分：（1）行人网络的构建，在街道中心线每隔20米生成一个节点；（2）街道层面图像处理，在每个节点收集了四方向的Google Street View图像并进行处理

环境质量评估性能

环境质量评估通过分割量化了街道层面的属性，揭示了两个研究区域之间的系统差异。江北区区域的建筑覆盖率较高（48.49% vs 45.12%），植被覆盖率较低（10.19% vs 11.19%），而松东区区域的建筑覆盖率较高（23.05% vs 20.43%），反映了更复杂的街道网络。两个区域的步行道覆盖率一直较低

讨论

本研究的结果为客观可及性和感知可及性之间的理论区别提供了实证验证，并表明环境质量对步行行为的影响程度取决于步行目的。大约65%的参与者更喜欢那些长度增加了21%–35%的路线，即使物理距离增加了，感知到的接近感也降低了

结论

本研究开发并验证了一个计算框架，该框架将视觉环境量化与基于偏好的路线优化相结合，以支持公园可及性规划。研究结果表明，环境质量的改善可以抵消与较长旅行距离相关的感知成本，因为65%的参与者更喜欢那些长度增加了21%–35%的路线。这些结果为这一理论提供了定量支持

CRediT作者贡献声明

李大妍：撰写——初稿、可视化、方法论、数据分析、概念化。金正玉：撰写——审阅与编辑、资源获取、方法论、调查。李在镐：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、概念化。

资助

本研究得到了韩国政府（MSIT）资助的韩国国家研究基金会（NRF）（RS-2025-00517967）的资助。

利益冲突声明

无。