5.1.2 步行环境可达性的影响因素——以重庆南岸区23所中小学为例
城市中小学作为一种重要的公共服务设施，是一个城市实力与服务好坏的重要体现，是关联广大百姓群众自身利益的基础，是保障经济、社会、各项事业健康和谐发展的前提，关系到一个城镇的发展程度和方向。而当前中小学等基础设施建设过程中面临着规划布局不平衡、选址不方便等难题，对城乡规划工作者提出了更高的要求，需要应用最新、最先进的科技与方式使城乡规划从定性化走向定量化设计。为了提高中小学的教育设施使用效率，促使每个学生都能平等、自愿地选择步行作为上下学的主要交通方式，在优化设施布局和提高设施的服务质量过程中，中小学生步行网络的可达性成了重要的衡量指标。因此，提出应以步行500 m可达来度量小学服务范围，改变以往习惯采用的“500 m为半径圆形”方式，以无空间阻隔作为步行网络可达性评价的基础，从社会空间、城市空间、自然空间3个方面进行步行网络可达性的研究，得出影响步行网络可达性的主要因素和作用机制。
1）研究样本
（1）选择研究样本基础
成熟生活街区作为步行活动发展频率最高、时间最长的地区，小学设施相对完善，研究此区域小学的步行网络可达性有助于改善学生（包含随同家长）的日常步行出行以及加强体力活动以促进身心健康。而针对可达性的研究范围大小，在地理空间上没有明确限定，如有的学者研究整个欧洲的交通网络，有的学者则研究小区域内（4 km2以内）可达性对行人购物的影响。因此，为了定量化结果可操作性和可借鉴性，研究选择了市辖区组团作为研究范围（图5.20）。
（2）选取样本的基本情况介绍
南岸区区位条件优越，对外辐射川、黔，是重庆主城区的东部门户；对内地处主城区“黄金三角”，拥有南坪、茶园两大城市副中心，是山地重庆最具代表性的地区之一。其中的南坪组团作为重庆市最早开发且较为成熟的现状主城区之一，组团内路网成熟、学校配套设施较为完善，属于城市发展较为成熟的地段，是实证研究较为理想的区域。研究以重庆市南岸区南坪的A-M标准分区为范围，共计28.4 ha（0.284 km2），作为可达性研究的具体地段。此地段西邻长江，东接铜锣山山系，北侧呈收缩状较为狭窄，南侧则紧邻城市山体公园，内部共有23所小学（包含2所中小学），居住用地分布较均匀，覆盖了足够多的居住区，保证研究结果的可靠性，同时，研究区域虽受地形水体等多方面因素影响，但受周边地块影响较小，较为独立，便于研究。
图5.20 研究区域示意图
2）数据获取
研究所需的城市用地和道路基础数据均来源于重庆市规划局电子平台以及项目组积累的数据；通过Google Earth获取城市山水地貌，并利用ERDAS 8.7进行图像的几何校正，再结合实地踏查情况利用ArcGIS 11.0提取影响步行的山水地貌特征信息；社会需求则采用片区现状用地图进行统计分析，学校数据则利用百度百科现行查阅，并进行实地探访确保真实可靠性（表5.6）。
表5.6 数据库提取及作用一览表
（1）社会供需影响数据
①小学数据库：小学的名称、校园的用地、教师与班级的数量、校园的入口等相关要素，考虑重庆山地城市地貌表现出来的特殊性，将小学校园可进入点即校园入口作为源点，认为到达小学的入口即当作进入小学内部，并以此为依据建立代表小学入口的点文件。
②周边居住区数据库：包括周边现状小区的分布、小区的容积率等相关指标。
（2）城市用地与道路数据
①城市用地数据库：包含校园周边用地的类型与空间分布；
②城市道路数据库：由道路、十字路口、人行横道、过街天桥、地下过街通道和小道等组成，对应的名称和长度作为属性信息，并将道路抽象成线要素，建立拓扑关系，以道路中心线为基础建立城市步行网络的拓扑网络。
（3）自然影响要素数据
利用Google Earth并结合实地调查，筛选出对可达性有影响的山水特征，并在图纸上表达出来。
3）研究方法
实证研究的一个基本路线为：以探讨城市步行环境特征为目的，分析小学步行网络的现有困境，确定以空间阻隔为视角，对步行网络进行可达性评价。具体研究方法为：以无空间阻隔作为步行网络可达性评价的基础，然后从社会空间、城市空间和自然空间入手，以实证的方式进行小学步行网络的空间分析，最后运用GIS平台进行要素叠加，根据相应因素的表征变量提取量化数值，进而探讨影响步行网络可达性的各因素之间及内部的关系（图5.21）。具体的数据处理分析方法为：运用AutoCAD 2012进行图形要素的绘制，运用Microsoft Excel 2010统计软件进行数学建模和数据分析，运用GIS软件ArcGIS 10.0进行空间数据处理，最后运用CS5进行图形绘制，使结果更加直观。
图5.21 研究路线与框架
4）无空间阻隔下小学步行网络的可达性评价
（1）方法原理研究
①无空间阻隔下可达性的状态。根据此次研究的徒步行走速度进行取值，可以推算出10 min步行可达距离为480 m，考虑现有规范研究以及规划执行情况，本次研究约等于500 m，作为小学生步行上下学的合理可达距离。假设在没有障碍的一片平地上，人可以不受任何影响地向各个方向行走，行走到达的最远距离是从起始点沿着直线向外走，走到人愿意以步行方式出行到达的最远距离，即不考虑空间上的阻力分布差异，则平面上两点间直线距离最短，到达的代价最小，单一源地的可达性指标呈同心圆状分布。那么以这种方式测算，人步行合理的可达范围是以步行起始点为圆心，以步行合理可达距离（采用500 m）为半径，覆盖面积为78.5 ha的一个圆形。
②加入空间阻隔下可达性的变化。如果78.5 ha见方的土地空无一幢建筑物，这恐怕是在城市里所看不见的景象，但原有的规划中往往采用这种方式划定小学服务范围（图5.22）。由于各种因素的影响，阻隔分布（阻力场）的空间分布是有差异的（图5.23），不同区域到达相同目的地或者不同区域到达不同目的地，其所需要克服的阻力不相同，适宜步行的衰减程度也就不相同。现实中需要克服的阻力范围必然小于无空间阻隔下步行网络的可达性范围。
图5.22 500 m出行半径示意图
图5.23 无空间阻隔下可达性的分布示意图
③可达性模型构建。为了在普遍情况下能计算出可达性的空间分布，需要建立以下模型：
a.吸引源与发生源的空间分布；
b.无空间阻隔的可达性空间分布模型；
c.单要素空间阻隔的可达性空间分布模型；
d.多要素空间阻隔叠加的可达性空间分布模型。
各模型需要依托AutoCAD 2012提取基本数据，然后利用ArcGIS 10.0进行空间数据处理。
（2）实证研究
①研究区域小学分布情况。南岸区南坪片区共计有23所中小学，由于历史原因，沿着江南大道两侧最早发展的片区小学较为集中，而外围则相对稀疏。研究区域中，23所中小学的现状空间阻隔情况和空间分布分别如图5.24和图5.25所示。为了便于研究，将校园进行统计编号，具体见表5.7。
图5.24 空间阻隔视角下可达性示意图
（注：圆心表示小学，0表示无空间阻力，A，B，C表示空间阻隔单要素，“+”表示多要素的叠加）
表5.7 南岸区南坪片区小学（含中小学）统计一览表
续表
注：中学（含小学）作为研究只对其小学部进行研究，其他部分不进行研究。
②500 m无阻碍缓冲区。假设无任何空间阻碍，以500 m为半径划定服务范围。据统计，南岸区南坪片区居住用地一共1 160.90 ha，小学覆盖的居住用地面积为669.87 ha，占总居住用地的比例为57.7%，其中无重叠面积为386.85 ha，占总居住用地的比例为33.3%，1次重叠的面积为254.97 ha，占总居住用地的比例为22.0%，2次重叠的面积为28.05 ha，占总居住用地的比例为2.4%；另有491.03 ha的居住用地不在覆盖区内，占总居住用地的比例为42.3%，其步行至小学的距离必定超过500 m（表5.8、表5.9、图5.26）。
表5.8 500 m覆盖范围统计表
图5.25 研究区23所小学分布状况
表5.9 各个小学500 m范围统计表
续表
5）各单空间阻隔作用下小学步行网络可达性评价
（1）构建评价体系
本研究采用广义可达性概念下的指标评价体系，其中包含了广义可达性和狭义可达性下的指标，还新增了两个社会属性的指标，即在广义可达性的概念下，评价指标体系内包含道路布局、用地分布、自然山体、自然水体、社会需求力以及社会吸引力6个子因子。本研究根据因子的属性不同、所属类别不同，又将6个子因子概括为三大方面，分别为社会空间阻隔（包含小学社会吸引力、小学社会需求力）、城市空间阻隔（包含城市道路布局、城市用地阻力）、自然空间阻隔（包含自然山体阻隔、自然水体阻隔），以便于分类讨论与研究（图5.27）。
图5.26 无空间阻隔下23所小学500 m半径覆盖图
图5.27 广义可达性概念下步行网络可达性评价体系
①在社会空间阻隔因子方面，通过社会吸引力和社会需求力两个子因子来评价可达性。
a.子因子1——社会吸引力。
社会吸引力是指设施本身的社会吸引力（图5.28）。其中，校园质量对校园吸引力起着决定性作用，往往可以量化为用地面积、教师数量、容纳班级学生数量、收费高低、历史影响等因素。但收费高低、历史影响这两个指标数据收集较为困难，且较难进行量化纳入评价的子因子中。同时根据实际政策要求，教育部以就近入学为原则实行户口限定择校，教学质量等因素起不了决定性作用。因此通常情况下，用地面积大、教师数量多、容纳班级学生数量多的校园，服务就越完善、对居民的影响力就越大，这里采用这3个指标作为小学社会吸引力的评价标准。还要考虑到不同校园的服务半径、服务对象不同，不同的使用对象对应的可达性影响因素的权重也有差别。本研究首先对因子间关系与权重进行定性分析，认为3个因子中学校的用地大小影响最大，因为在城市发展过程中，学校作为城市重要的公共资源，其发展空间是比较受限制的，特别是在城市的老城区。造成这种现状的原因一方面是在新建居民住宅小区中，一部分开发商出于经济利益最大化的考虑，并未按照其开发面积配套建设合理数量的中小学校园，反而对校园建设的面积、数量和标准进行“缩水”。另一方面，在本来就缺乏用地发展空间的旧城中，也会侵占中小学校园用地来实现更大的经济效益，因此，许多学校用地都极为紧张，更多学生的上学需求难以得到满足。随着从事教师行业的人员增多和教师资源分配越来越灵活，教师资源则是相对容易解决的问题。另外学生数量则是从学生角度体现对学校的认可度，但由于中国的户口制度，每个学校有一个相对稳定的施教区，且大多数学生会选择就近上学，因此相对来说影响较弱。利用已有研究成果以及以上定性分析，对各个因子的权重形成一个基本判定，再结合层次分析法对子因子进行专家打分，最终确定各影响因子权重值，见表5.10。最后，数据收集包括3个方面：第一是有关“供给”的数据，在可达性分析中，可将出行的终点定位于提供服务的设施本身；第二是以转换学校边界为中心点，首先利用在.dwg文件中绘制各个学校的用地边界，以此来表示学校的分布，其次为了进一步分析，利用ArcView中的Convert Shapesto Centroids命令，将每个学校的边界转换成中心点，利用该中心点来表达在空间上学校的位置及属性；第三是计算学校容量，往往一个学校的容量取决于它的用地大小、教学用房数量、运动场数量、教师数量、藏书量与计算机配备情况等，而本小节则采用一个较为简单的多因子评价体系测算各个学校的容量，以下采用用地大小A、教师数量B、学生数量C 3个因子作为研究的因子（吕毅，2005）。
图5.28 评价体系各子因子对应数据处理方式示意图
表5.10 学校容量的评价因子与权重
根据表5.10，采取以下公式来计算学校容量：
学校容量=W1×（A/15）+W2×（B×24.1）+W3×（C/45） （5.14）
b.子因子2——社会需求力。
社会需求力是指设施服务的人群，其决定要素是设施服务人群的空间分布与密度。首先从受教育的机会来看，小学教育属于义务教育，凡是年龄在6～12岁的学龄儿童都须按照当地教育部门规定，就读相应的小学。从严格意义上来说，在规定的每个小学的施教区内，对所有的小学学龄儿童来说到达校园应该都具有同样的可达性。比如根据国家规范确定最大出行距离（即最大值为500 m），那么500 m范围内的所有学龄儿童原则上都应该到一所学校就读，但由于部分学校布点不合时宜，造成上学路程被延长。其次，社会需求力的数据收集包括两个方面：一是“需求分布”的数据，按照标准化规划方式，衡量需求最为关键的指标是学龄儿童的量，所以需求分布是有关人群的空间分布，为了方便数据收集和处理，本研究认为，在一定范围内小学生是随机无规律分布的，当达到一定量则是均质分布，且以居住用地分布代替小学生分布，另一方面在研究中采取就近入学的择校原则对小学生进行分配（图5.29和图5.30）。这种方式可采用ArcInfo中的Allocation命令实现，同时这种分配的结果也可用于辅助决策，实现对学校施教区的科学合理划分。二是有关“需求密度”的数据，关于人群的空间密度，本研究认为人口数据对学校可达性的影响较大且呈现正相关性，往往人口密度较大的区域，内部公共设施的服务效应就越好，那么就说明可达性越高；反之，则说明可达性越低。由于准确的片区人口数据难以获取，而根据人均居住用地的相关规定，地块开发强度往往与人口密度呈正相关性，所以本研究采用易获取的地块开发强度代替人口密度。利用地理信息系统的空间分析平台测算需求分布，先将人口均质地分布在用地之上，在一定地区的基础上达到一定量时认为小学生在居住区呈随机无规律分布，并采用“就近原则”将人口分散于各个校园，最后采用开发强度来体现“需求密度”的地块差异（图5.31）。
图5.29 社会需求与500 m半径范围的关系图
图5.30 规划区居住用地分布图
图5.31 基于开发强度的需求密度分布图
②在城市空间阻隔因子方面，选取城市路网布局和土地使用阻力两个子因子来评价可达性。
a.子因子1——城市路网布局。
道路交通要素首先对出行的时间与金钱成本起主导作用，其次是土地利用的影响，所以城市道路交通是影响学校步行可达的首要因素。出行的个体和校园存在空间位置上的分离，由此产生出行需求，出行者需要通过某种方式来克服时间和空间的阻力，城市道路交通系统就需要应对这种需求。因此，到达学校的步行可达性和学校周围的交通网络直接相关，可以发现城市道路网络系统越发达，可供居民到达校园的路径选择就越多，这表明校园的步行可达性往往就高；反之，则低。通常居民到达校园的路径有很多，但不同的路径所花费的交通成本存在差异，一般情况下会选择其中交通成本较低的那一条路来进行可达性的测算。不同城市或者同一城市不同片区的路网格局是不一样的，这对适宜步行网络的区域也产生一定程度的修正。在城市中行走，人们的步行主要受道路分布的（包含街道、小巷和广场）影响。在平原城市中，片区道路网络主要由近似直角相交的棋盘式格局构成，所以本研究中以这种理想的道路模型为基础，研究人在城市路网中行走的步行可达范围的形状变化。数据收集包括：一是正交路网下的步行合理可达范围，在以直角相交的理想化棋盘式路网中，假设人们步行的起始点恰好在路口，那么人们从步行起始点沿道路行走，向图中的Y方向行走10 min可到达500 m处的V点，而向X方向行走10 min可到达500 m处的H点。但是若目的地不在X方向或Y方向这种直路上的点，例如图中的A点，那么就需要按照道路网络不断曲折前行。从步行的起始点到A点的实际距离，就是在所有路途中的距离之和，即：Lb=Lb1+Lb2+Lb3+…+Lb6，亦是
。根据平面几何学原理中的直角三角形“斜边小于两个直角边之和”原理，可以得出A点和起始点之间的直线距离要小于路途距离，那么假如到达A点的实际距离是500 m，直线距离就一定小于500 m。所以可以得出在道路网络模型中，合理步行的可达范围肯定不是一个圆形。若到达一个点的最短实际距离大于500 m时（如图中B点），那么这个点可判别为不在合理的步行可达范围之内。另一方面，若最短实际的路途距离等于500 m的点则可判别为是合理的步行可达范围的临界点，那么集合各个方向上的这些临界点就可以形成步行合理可达范围的一条完整的边界线。具体来说，假若选用的是理想化棋盘式路网模型，道路都是以直角相交，出行者要么沿X方向行走，要么沿Y方向行走，就可把路途分为X方向路途和Y方向路途，而总路途的实际距离可以表达为
。若以步行的起始点为中心来构建一个Ⅰ象限坐标系，步行起始点的坐标即为（0，0），而V点坐标为（0，500），H点坐标为（500，0）。由于道路均是直角相交，那么要以最短的实际距离到达平面坐标系Ⅰ象限中的任意一个点，到达该点的各小段路程就应该不重叠。假如这个点的坐标是（X，Y），总的实际路途距离中的X方向上的路途总和就应等于该点的X坐标，而Y方向实际路途距离的总和就应等于该点的Y坐标，即
Y；0≤Lx，0≤Ly。这样就可以得出到达该点的实际总距离公式为
X+Y。研究采用的10 min的步行可达距离为L=500 m，那么在第Ⅰ象限中，可达范围的临界点的测算方式是X+Y=500 m，0≤X≤500 m，0≤Y≤500 m。依据平面解析几何知识，可以得出是一条从V点到H点的呈45°的直线段。按照同样的原理，在4个象限中分别求过（0，500），（500，0），（0，-500），（-500，0）4点，得出两条45°直线和两条-45°直线，这些直线刚好呈中心对称结构，围合形成一个旋转了45°角的正方形，这个才是实际路网下步行可达范围的边界线（非圆形），其正方形4个角点是（0，500），（500，0），（0，-500），（-500，0）。而这个正方形围合的区域就是以（0，0）坐标为步行起始点的步行合理可达范围。二是路网中加入放射路的步行可达范围。从图5.32可以观察出加入斜向放射路的路网，步行的可达范围会沿着放射路方向出现较为明显的拉伸，说明不同路网下步行可达的范围是有所变化的。
图5.32 棋盘式路网中步行合理可达范围与半径500 m圆、步行10 min范围的关系
b.子因子2——土地使用阻力。
土地使用阻力的思考，需要从土地的两个角度入手：一是用地性质（如居住、工作、商业、文化娱乐、绿地等）；二是土地的空间分布（杨育军 等，2004）。在具体研究中，校园周边土地类型大致可分为两类：一类会增强步行至校园的积极效应，增加学生对校园的步行可达性，而另一类则会对步行至学校产生消极效应，学生只能通过绕行实现。本研究中的土地使用主要是指步行发生点和吸引点之间土地类型、空间分布（小学生到达小学路途上土地的类型与空间分布）。如果校园周边土地类型是道路、公共绿地、开放型居住区、开放性文娱区则会对步行至校园产生积极的外部效应，增加学生对校园的步行可达性。相反，如果校园周边是工业区、仓储区、封闭的居住区或者封闭的行政办公区，则会对步行至学校产生消极效应，学生只能通过绕行实现。数据采集：第一，从直观上就可以知道受土地利用布局影响下的步行可达范围，在步行行进中，若遇到地面铁路、大面积围墙（如厂区、收费公园、封闭式管理的住宅区等）或者是大型建筑物等较大范围的障碍物时，步行的可达范围就会受到较大规模的压缩（图5.33）；第二，根据不同的研究出发点确定土地的阻力值。
图5.33 起始点一侧有大型的不可穿越的建筑物时可达的范围
构建不同用地类型的阻力指标：南岸区南坪片区是城市的老城区，现状用地种类较多，且较为复杂，以居住用地为主，兼有工业用地、商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地以及绿地广场用地（图5.34）。
图5.34 规划区土地利用现状图
（资料来源：重庆市2011年土地利用现状图（重庆市交通规划院）。）
很多案例中都说明了各类用地的阻力指数，研究发现，用地阻力种类如果划分过多，则不便于研究，很多也不符合实际使用情况。因此，本研究将居住用地（R）与小学（A33）作为研究的起点与终点，不列入用地阻力体系中，对于居住用地（R）与小学（A33）不同地块之间的影响，经过详细踏勘后发现，南坪组团内的居住用地大多数分为两类：一类是在早期由于工业发展或者行政单位建设计划体制下“单位大院大院式”居住区，这种形式往往形成了封闭大街坊（gated-super-block）。另一类是在现今市场经济体制下，受社会阶层分开影响而导致的空间隔离，从而形成封闭大街坊。2006年一则“母女没出入证横穿小区被阻遭居民围殴”新闻事件背后所表现的深层次原因就是社会阶层不同导致居住空间的隔离的典型案例。在当今社会，伴随物权的私有，社会阶层之间的贫富差距不断扩大，在多数街区均使用的是封闭式管理方式，公共环境的内向化逐步被要求，而处于自身考虑的安全需求也越发强烈（邹德慈，2006），这种趋势往往会造成步行交通的非连续性。因此本研究认为，大多数居住区均是封闭的，是不容许外来者随意进出的，另外，居民对其他小区缺乏了解，日常也不会选择在这些地段进出。因此，本研究将居住用地定义为起点不列入用地阻力体系中，另外则将居住区之间的影响列为互相不能通过的类型。其次参照案例分析并结合多种用地性质的定性分析，采用层次分析法进行类比，对其他几类重要的用地阻力进行划分。一是道路用地（S），主要指城市主干路、城市次干路、城市支路也包含道路之间的交叉口。单纯从物质空间理论上，可以认为道路用地是专门用于用地之间的联系的，是专为车辆和人流通行的道路，也可以认为道路用地是不受任何阻碍的，人们可以自由地在道路人行道（几乎所有道路都会设置人行道）上行走，因此将道路用地的相对阻力定义为0。二是工业用地（M），指工矿企业的生产车间、库房及其附属设施用地，包括专用铁路、码头和附属道路、停车场等用地，不包括露天矿用地。物流仓储用地（W）的定义是物资储备、中转、配送等用地，包括附属道路、停车场以及货运公司车队的站场等用地。公用设施（U）的定义是供应、环境、安全等设施用地，这3类用地相对其他用地，往往涉及一些安全隐患，因此各个单位通常采用封闭式的管理，一方面保护住户财产，另一方面也减少对外来者造成不必要的伤害，因此行人也不能通过这些区域，通过实地踏勘观察也证实了这种情况。因此，可将第二大类用地定义为不可通过用地，相对阻力定义为100。三是公共管理与公共服务用地（A），指行政、文化、教育、体育、卫生等机构和设施的用地，不包括居住用地中的服务设施用地，这类用地本属于城市公共设施，是可以供任何人使用的，但往往为了便于管理（收费需要、安全保障、形象保障）一般都采用封闭式大院形式，步行者均不可步行通过，通过实地踏勘观察同样证实了这种情况，因此将这类用地定义为不可通过用地，相对阻力定义为100。四是城市中存在部分城市空地，因为城市空地是城市待开发的区域或者城市荒地，具有很多不稳定不确定的安全隐患，一般家长也不会容许小学生通过这类区域，因此本研究将其定义为不可通过用地，相对阻力定义为100。五是绿地与广场用地（G），指公园绿地、防护绿地、广场等公共开放空间用地，这类用地相对其他用地来说具有较强的公共性，尤其是当今城市中绝大多数公园与广场均是不收费的，更加强化了这些场所的公共性，但是考虑到公园和广场设计时需要注重场所的趣味性和参与性，往往路径会曲折一些，且会设置一些城市小品雕塑等景观构筑物，从通过性上来说比起道路用地要差些，因此本研究将绿地与广场用地（G）定义为基本畅通类用地，相对阻力设置为10。六是商业服务业设施用地（B），指各类商业、商务、娱乐康体等设施用地，不包括居住用地中的服务设施用地以及公共管理与公共服务用地内的事业单位用地，这类用地往往需要吸引大量的人气，也容许各类型人群通过，但是考虑到此类用地相对于道路用地来说，具有较多“阻碍”通行的设施，例如商业建筑、城市小品、路边小贩等，因此在步行的通过性上不如道路用地，综合对比后将商业服务业设施用地（B）定义为基本畅通类用地，相对阻力设置为10。综上所述，本次土地相对阻力的具体情况见表5.11。
表5.11 针对小学步行网络的土地相对阻力指标一览表
在自然空间阻隔因子方面则选取了自然山体阻隔和自然水体阻隔两个子因子来评价可达性。自20世纪90年代初，杰出的科学家钱学森教授正式提出“山水城市”这一概念以来，众多学者和规划师开始从人文、生态两个视角对山水城市规划和建设给予关注。然而随着机动化、城市化进程的加速，山水城市的空间蔓延与交通问题开始凸现，交通发展与山水格局制约的矛盾十分突出，这对于步行网络来说，山水等自然空间的阻隔，促使步行网络破碎化。在山地城市中，人们步行出行到小学的直线距离和实际到达校园的路线存在较大的差异。因此在山地城市中，自然阻隔要素是一个必须要考虑的要素。
①子因子1——自然山体阻隔。研究完步行出行的城市影响因素后，需要进一步考虑影响步行网络的其他因素。其中步行的自然阻隔因素，主要是指在小学服务范围内出现较大范围的自然山体障碍物，会影响山地城市交通、居民的出行时间成本、城市人口的分布等，而适宜步行网络的范围将受到大规模的压缩，人们不得不绕山而行，步行路径会发生较大变化，步行网络整体会发展较大变化。
②子因子2——自然水体阻隔。在重庆这种河流较多的城市，由于跨越河流的桥梁数量有限，人们不能随心地穿越河流，人们步行出行到小学的直线距离和实际到达校园的路线存在较大差异（图5.35）。人们常常要花费更多的时间、体力和金钱，因此，自然水体阻隔要素是必须要考虑的要素。受地理特征的影响，山水城市越江交通供需矛盾十分突出。转型期越江交通问题主要来自机动化和城市化快速发展形成的双重压力。过去解决越江交通矛盾时，往往孤立地讨论设施供给与布局问题，缺乏从城市路网的整体格局和空间形态的角度来分析问题。对于山水城市而言，越江设施的资源短缺矛盾将长期存在，道路交通发展余地十分有限，跨河和越江交通成为主要的瓶颈。片区之间中长距离居民出行绕行严重，主城区由若干不规则的功能片区组合而成。山体、水系成为每个片区的自然边界，各片区之间的联系通道十分有限，山水城市道路交通发展中十分强调快速路、主干路的规划建设，忽视次干路和支路完善，路网缺乏合理等级结构。例如，注重“环状+放射”快速路建设，忽视次干路和支路的完善。但在局部地区，受地形约束的影响，生活性次干路却承担着交通性的主干路功能，步行的交通组织十分不便。交通流汇聚在有限的几条干道和越江通道上，不同片区之间居民出行绕行现象比较普遍，步行交通环境日渐恶化。
图5.35 起始点一侧有水系时步行可达的范围
（资料来源：李孟冬.步行可达性与地铁车站服务范围的研究[C].大连：中国城市规划年会，2008.）
（2）空间阻隔视角下可达性的实证研究
社会空间阻隔的实证评价主要通过小学的社会吸引力和社会需求力两个方面进行。
①小学的社会吸引力对步行网络可达性影响评价。通过网上查询和本片区现状用地统计可知，虽然均为同一地区的小学，但由于历史等原因，其规模相差较大，例如，20号巴蜀实验学校小学部占地为49 600 m2，而5号南坪实验小学正街校区占地为5 100 m2，因此其影响辐射的范围显然就不一致，按照影响辐射范围大小确定小学社会吸引力，将影响后续居住用地的分配（表5.12、图5.36）。
表5.12 各学校数据统计一览表
（资料来源：用地数据来自重庆市规划局规划成果查阅系统，教师数量与学生数量由于采集有难度，本次测算时，简化了测算过程，采用用地数据来进行计算。）
图5.36 小学社会吸引力影响图
②小学社会需求力对步行网络可达性影响评价。在社会空间的作用下其居住用地覆盖面积为656.52 ha，占总居住用地面积的56.6%，而未覆盖的居住用地面积为504.38 ha，占总居住用地面积的43.4%（表5.13）。
表5.13 居住用地覆盖一览表
社会需求的分布情况即居住区的分布情况，但由于实际社会空间阻隔带来了较大的衰减，衰减比例达到了0.364（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的36.4%（表5.14）。而针对每个学校，则表现出不一样的衰减比例，其中衰减最为严重的是12号怡丰实验小学，其比例仅为0.19（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的19%，而衰减最弱的23号长江中学其衰减率也仅为0.56（数值越高，其衰减度越低），即只有原有覆盖面积的56%（表5.15、图5.37）。
图5.37 社会空间阻隔下步行网络可达性图
表5.14 社会空间阻隔总体衰减一览表
表5.15 各学校社会空间阻隔下衰减一览表
城市空间阻隔实证评价主要从路网和用地两个方面进行。
①路网的实证研究。将城市道路按照500 m可达实际距离进行空间分析，发现实际500 m可达的范围与以500 m为半径的范围有很大差别，城市道路步行网络的可达范围有着较大的衰减，衰减比例达到了0.393（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的39.3%（表5.16）。而针对每个学校，则表现出不一样的衰减比例，其中衰减最为严重的是23号长江中学，其比例仅为0.24（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的24%，而衰减最弱的21号珊瑚康恒小学其衰减率也仅为0.60（数值越高，其衰减度越低），即只有原有覆盖面积的60%（表5.17、图5.38）。
表5.16 城市空间（道路）阻隔总体衰减一览表
表5.17 各小学城市空间（道路）阻隔下衰减一览表
续表
图5.38 城市空间（道路）阻隔下步行网络可达性图
②用地的实证研究。由于城市道路用地是作为专门的“通行用地”，城市用地基本上是依据城市道路用地进行划分的，所以城市用地对步行网络可达范围有一定的衰减，但衰减力度不大，衰减比例为0.793（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的79.3%（表5.18）。而针对每个学校，则表现出不一样的衰减比例，其中衰减最为严重的是20号巴蜀实验学校小学部，其比例仅为0.48（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的48%，而衰减最弱的4号南坪实验小学洋世达校区其衰减率也仅为0.91（数值越高，其衰减度越低），即只有原有覆盖面积的91%（表5.19、图5.39）。
表5.18 城市空间（用地）阻隔总体衰减一览表
表5.19 各小学城市空间（用地）阻隔下衰减一览表
续表
图5.39 城市空间（用地）阻隔下步行网络可达性图
自然空间阻隔实证评价则考虑了自然要素的阻隔作用。
南岸区南坪片区的西侧是长江，由于小学的布局位置远离长江减少了长江对小学步行网络的衰减作用。在研究区内部由于无河流，所以主要考虑山体地形对于步行网络的衰减作用。研究表明由于城市选址时是需要有意回避地形较为复杂的地区，且开发地区要进行基本的场平工作，所以自然空间对步行网络的衰减作用较为有限，衰减的比例仅为0.876（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的87.6%（表5.20）。而针对每个学校，则表现出不一样的衰减比例，其中衰减最为严重的是1号龙门浩小学，其比例仅为0.54（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的54%，而衰减最弱的10号天台岗小学、12号怡丰实验小学、13号南岸区金山路小学、14号珊瑚小学，其衰减率为1.00（数值越高，其衰减度越低），即无空间阻碍（表5.21、图5.40）。
表5.20 自然空间阻隔总体衰减一览表
表5.21 各小学自然空间阻隔下衰减一览表
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图5.40 自然空间阻隔下步行网络可达性图
6）综合空间阻隔下小学步行网络可达性评价
（1）综合评价方法与模型
不考虑空间阻力分布的差异时，由于在平面上两点之间直线距离最短，那么从出发地（居住地）到达小学（源）有且只有一条直线的路径。但在现实空间中，从出发地（居住地）到达小学（源）的路径存在若干条，每条路径需要克服的空间阻力不一样。将空间阻力划分为社会空间阻力、城市空间阻力和自然空间阻力，并进行不同的空间分析，得出各个子因子的空间衰减程度。出发地（居住地）a与小学（源）b之间的空间可达性Aab与空间阻力Ra的关系可表示为：
Aab=F(Ra) (5.15)
式中 Aab与Ra是单调递减的关系（曾松 等，2001）。
在进一步引入单要素引力模型的概念（叶嘉安 等，2006），用小学（源）的面积Gb来代替“小学的社会吸引力”，用f（Ra）来表达成本的函数，不同的情况下成本函数的具体测算方法有所不同，一般采用幂函数法和指数函数法（叶嘉安 等，2006），但基本可确定的是成本与空间阻力之间是存在单调递增关系的。因此空间可达性与空间阻力的关系如下：
首先因为社会的需求力（对应城市居住用地）在不同片区的情况是不一致的，且在半径500 m范围内居住用地无法占据全部，对500 m步行服务范围具有一定的衰减程度，如以下公式，式中Pa为500 m范围内，不是由于居住用地的面积，而是社会需求的空间分布导致的衰减程度。
f(Ra)=h(Pa) (5.17)
在此基础上，进一步考虑城市空间阻力的因素，并把它分为道路阻力Sa和土地阻力Ta，即
f(Ra)=h(Sa+Ta) (5.18)
同时，加入自然空间阻力的因素，并把它分为山体阻力Ma和水体阻力Wa，即
f(Ra)=h(Ma+Wa) (5.19)
此时将f（Ra）=h（Pa+Sa+Ta+Ma+Wa）称为综合阻力值，Ra与Pa，Sa，Ta，Ma，Wa分别是单调递增关系。
最终的可达性评价公式为：
同时将相关数据栅格化，利用GIS以计算小学步行网络的可达性分布（胡志斌等，2005；马林兵 等，2006）。
（2）综合空间阻隔实证研究
经过GIS叠加分析，综合考虑社会、城市、自然三大空间阻隔的作用，衰减比例仅为0.157（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的15.7%，这个结果显示出实际上500 m半径的服务范围与原有500 m半径的服务范围相差甚远（表5.22）。
表5.22 社会、城市、自然三大空间阻隔总体衰减一览表
而针对每个学校，表现出不一样的衰减比例，其中衰减最为严重的是15号康德南坪实验小学，其比例仅为0.08（数值越低，其衰减度越高），即只有原有覆盖面积的8%，而衰减最弱的3号海棠溪小学其衰减率为0.25（数值越高，其衰减度越低），即只有原有覆盖面积的25%（表5.23、图5.41）。
表5.23 各小学自然空间阻隔下衰减一览表
续表
图5.41 综合空间阻隔下步行网络可达性图
（3）综合空间阻隔下的对比研究
综合空间阻隔下呈现多菱形复合体，最终形成的形态所偏移方向各有不同，这是因为受到不同方向以及不同程度的阻隔。因此，综合社会、城市、自然等空间阻隔因素，可以看到综合划定小学步行网络可达性的范围，与以往习惯所用半径500 m的圆形服务范围相差甚远，呈现不规则的多菱形复合体（图5.42）。当然小学步行网络的服务范围是不会一成不变的，即使小学进一步建成后，依旧可以参考周边条件或者自身设施增减而发生较大的变化，也可为教育部门按照区域划定小学服务范围提供决策依据。
图5.42 小学步行网络可达性的实际范围与常规规划范围对比（部分图纸）
多菱形复合体产生机制研究：在多种阻隔要素的影响下，小学步行网络可达性的范围呈现不规则的多菱形复合体，必须认识到实际的步行网络可达性与常规规划之间的差别，并需研究更加合理的模式，以在不同的研究层面和实践层面适用不同的模式。
①基于平地多向均衡效应，常规的公建可达性的范围往往简化为圆形模式。通常居住区各类型公建可达性（包含小学）的范围都采用圆形模式——服务半径来表示，居住区公建（包含小学）合理的服务半径指居住区居民到达公建的最大步行距离。当然不同级别的公建应有不同的服务半径。
②实际上由于受到多种空间阻隔的影响，产生多向非均衡阻隔效应，公建可达性的范围逐步演化为多菱形复合体。
图5.43 常规圆形模式图
图5.44 椭圆形模式图
本研究发现仅仅采用服务半径来表示居住区公建（包含小学）的可达性范围是不全面的（图5.43）。这种方式更适用于平地居住区公建（包含小学），而不适用于山地居住区公建。因为平地居住区公建往往具有多向均等服务效应，即平地公建服务没有方向性（余柏椿，1991）。而山地公建却不然，往往会受到来自自然、城市、社会等要素的阻碍，产生多向非均衡效应。
首先，由圆形模式过渡到椭圆模式（图5.44）。重庆是代表性的山地城市，山地城市由于其地形变化特征，注定了居住区公建会受地形的影响受到不同方向上的非均衡阻隔效应，即沿着等高线受阻隔的影响度小于垂直等高线受阻隔的影响度，因此圆形的范围模式会有所压缩，变化成椭圆模式。
其次，在路网影响下，由圆形模式过渡到菱形模式（图5.45）。毫无疑问，路网会受到地形影响，顺着等高线方向上的路网间距往往大于垂直于等高线方向上的路网间距。且经过严谨的数学计算，可以得知在路网的影响下，可达性范围影响模式绝不是圆形或者椭圆形，而是顺应路网形态的菱形。
图5.45 菱形模式图
最后，受到其他多种要素的阻隔，过渡为多菱形复合体。城市是复杂且多变的，这正是城市魅力所在，但往往会产生对小学等公建步行网络可达性具有影响的外部要素（图5.46）。除了城市道路、城市山体以外，城市用地阻隔、其他小学以及水体会不定向地产生影响，在这些影响下，小学步行网络可达性的范围最终呈现出不规则的多菱形复合体（图5.47）。
图5.46 多要素不定向阻隔图
图5.47 多菱形复合体图
7）研究结论
（1）小学步行网络可达性的影响因子分为社会、城市、自然三大因素
在步行网络研究中，根据具体区域将影响要素分为社会空间阻隔、城市空间阻隔及自然空间阻隔。社会空间阻隔的缘起是社会资源的竞争，体现在不同小学间竞争能力区别与服务人群的空间分布。城市空间阻隔的缘起则是城市资源的不均等分布，在小学步行网络的衰减中体现在城市道路以及城市用地的阻隔。自然空间阻隔的缘起则是山地城市特有的山水空间，山水空间是城市不可多得的优良资源，但在步行网络中却成为制约步行网络的一个因素（表5.24）。
表5.24 小学步行网络影响因素总结
续表
（2）影响小学步行网络可达性的三大要素作用强度不一
本研究通过实证法探究南岸区南坪片区三大作用要素之间的关系，为其他研究提供参考，三大要素作用方式不同、作用效果不同，其影响结果也不同，当然在不同片区的影响情况也会不一致（表5.25）。
表5.25 三大空间衰减比例一览表
经过南岸区南坪片区实证研究得出3个要素作用强度的比例关系为：
社会空间阻隔∶城市空间阻隔∶自然空间阻隔=5∶5∶1
也就是说，在南岸区南坪片区内社会空间阻隔与城市空间阻隔基本相同，而社会空间阻隔和城市空间阻隔作用强度是自然空间阻隔的5倍。
（3）步行网络可达性分析中社会空间阻隔很重要，却往往被忽略
针对南岸区南坪片区的实证研究发现社会空间的作用较强，其衰减程度达到0.364，与城市空间阻隔衰减程度相当。在公共服务设施的步行网络可达性分析中，尤其应注重设施的社会属性，即设施的社会吸引力与社会需求力。在设施的社会吸引力方面，研究区应注重设施规模大小所致的影响范围的变化，而在设施的社会需求力方面，应尤其注重社会需求下服务人群的空间分布对步行网络的影响，在研究医院、广场、公园、社区活动中心、图书馆、商业中心等城市设施时，都应考虑这个因素。
（4）城市空间阻隔要素中道路的阻隔要素要高于用地阻隔要素
城市路网的密度对步行网络的可达性能够产生直观的影响，然而在山地城市，路网的形态对步行网络的可达性至关重要。根据数据可知城市道路阻隔程度要远大于城市用地（表5.26）。
表5.26 城市道路与城市用地衰减比例对比表
（5）自然空间阻隔要素具有相对不稳定性
研究发现，自然空间阻隔要素影响度较小，相对于社会与城市空间阻隔要素来说，自然要素最具不稳定性，首先平原城市与山地城市之间的差别就十分明显，而在山地城市中，各个片区的山体水体情况不一致，产生的结果也就不一致。但是由于城市选址要充分考虑与河流关系以及地形地貌的利用，所以不会产生大面积的影响，这决定了自然空间的阻隔将不会对小学步行网络产生较大的影响。