城市空间形态对PM2.5人群暴露的影响机理及引导性指标研究——以武汉市为例

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

袁满

项目受资助机构

华中科技大学

项目编号

51708234

立项年度

2017

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

25.00万元

学科

工程与材料科学-建筑与土木工程-城乡规划

学科代码

E-E08-E0802

基金类别

青年科学基金项目

关键词

规划方法 ; 城市空间形态 ; 空气污染 ; PM2.5 ; 人群暴露 ; urban form ; population exposure ; air pollution ; planning method

参与者

单卓然;莫文竞;卢有朋;吴挺可;周敏;聂晶鑫

参与机构

武汉理工大学;浙江大学;苏州科技大学

项目标书摘要:近年来我国多地城市雾霾天气频发,严重威胁人民身体健康,PM2.5被推向风口浪尖。汽车尾气已成为我国城市PM2.5的主要来源,而城市空间形态与交通出行、尾气排放、人群暴露关联密切,何种城市空间形态能更好地降低PM2.5人群暴露亟待研究。本课题以武汉为案例,按照“形态及暴露测度—形态格局关联—要素影响机理—引导指标构建”的基本思路,综合应用GIS空间分析、遥感反演、暴露模拟、数理统计、空间回归、情景规划、城市模拟等方法,研究以下内容:1对武汉市城市空间形态进行测度,评估PM2.5人群暴露程度;2分析高密度紧凑、中密度适中、低密度松散的城市空间形态格局与PM2.5人群暴露的关联关系;3揭示土地利用与交通布局两类城市空间形态要素对PM2.5人群暴露的影响机理;4构建有利于减缓PM2.5人群暴露的城市空间形态引导性指标体系。本课题能够丰富健康城市理论,为城市规划设计与管理提供决策支持。

Application Abstract: In recent years,Chinese cities have been facing serious haze problems,and air pollution of PM2.5 has posed great threats on public health.Traffic emissions have become the main source of PM2.5 in Chinese cities,and urban form is correlated with travel behavior,vehicle emission,and population exposure to air pollution.There is an urgent need to explore how to reduce population exposure to PM2.5 by urban form.This study selects Wuhan as a case,follows a process of“measuring urban form and population exposure,analyzing correlation between urban form patterns and population exposure,exploring influence of urban form features on population exposure,developing directive planning metrics”,and applies GIS spatial analysis,remote sensing,exposure simulation,statistics,spatial regression,scenario planning,and urban modelling to the following contents.1Urban form of Wuhan is measured,and population exposure to PM2.5 is evaluated.2The correlations between population exposure and high-density,medium-density,low-density urban patterns are analyzed.3The influences of land use and transportation on population exposure are explored.4Directive planning metrics to reduce population exposure are developed.This study not only enriches theories of healthy city,but also supports urban planning and design in Chinese cities.

项目受资助省

湖北省

项目结题报告(全文)

近年来我国多地城市雾霾天气频发,严重威胁人民身体健康,PM2.5被推向风口浪尖。汽车尾气已成为我国城市PM2.5的主要来源,而城市空间形态与交通出行、尾气排放、人群暴露关联密切,何种城市空间形态能更好地降低PM2.5人群暴露亟待研究。按照“形态及暴露测度—形态格局关联—要素影响机理—引导指标构建”的基本思路,本课题综合应用GIS空间分析、遥感反演、暴露模拟、数理统计、空间回归、情景规划、城市模拟等方法,研究以下内容:1建构了土地利用、人口密度、空间形态、道路交通、绿地开放空间等多个维度的测度指标与方法体系,对武汉市主城区、都市发展区的形态格局进行了测度。2从区域尺度建构了城市空间形态与空气污染的时空耦合模型,发现城市PM2.5浓度存在着明显的空间自相关性,城市空间形态会通过机动车使用、绿化调节、污染物扩散、热岛效应等方式影响雾霾的产生或扩散过程。3结合卫星遥感气溶胶数据,通过人工神经网络模型进行PM2.5污染浓度预测,提出了一种基于位置服务数据的PM2.5污染人群暴露评估方法。4探讨城市空间结构、土地使用、空间形态、道路交通、绿地与开放空间等城市规划要素对PM2.5污染暴露的影响作用,提出规划优化对策。武汉仍需加强塑造多中心的城市空间结构,避免密度过高带来的环境负效应。对中心城区应适当降低建筑密度,改善街区风环境,以利于污染物的扩散,小街区、密路网的模式应谨慎采用。在城市风道的上风区需加强绿地布局,发挥对外源污染的过滤作用。5采用“自下而上”建模思想,构建了土地利用—交通—尾气一体化模型,以模拟在不同城市空间发展方式下,城市交通出行及机动车尾气排放状况。本课题以空气污染治理为切入点,探索良好的城市空间形态,能够为我国传统的“定性规划”“经验拍脑袋规划”提供科学的理论依据,特别是对正在开展的国土空间规划编制具有一定的实践意义,有望为控制空气污染排放源、改善城市居民呼吸环境、降低空气污染危害提供了一条新的路径。

  • 排序方式:
  • 4
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  • 1.武汉市社区高温灾害风险评估及建成环境影响研究

    • 关键词:
    • 社区;高温灾害;风险评估;差异化影响;单卓然学科专业:城市规划硕士电子期刊出版信息:年期:2023年第01期手机阅读
    • 2021年
    • 学位论文

    城市化快速发展和全球变暖背景下,高温灾害对城市安全和居民健康造成严重威胁,为响应国土空间规划对人居环境品质提升及健康城市对社区可持续发展的要求,通过社区建成环境优化以规避高温灾害风险尤为关键。国内外对城市高温灾害风险评价及建成环境影响因素有着较为深刻的理论基础和实验研究,但也存在一些不足之处,表现为:(1)已有研究范围多聚焦全国、区域和城市尺度,对城市社区单元高温灾害风险情况关注不足;(2)已有研究对高温灾害的建成环境影响因素的理论解释是较为笼统的,未能区分不同风险区中社区建成环境差异化影响;(3)已有研究未能基于风险区差异对不同城市地带的社区提出差异优化策略。本研究为弥补上述不足,对城市社区高温灾害风险进行综合评价,采用地理加权回归模型分别对高风险区和中低风险区内社区地表温度的主要建成环境影响因素和空间异质性进行分析。在此基础上,本研究以武汉市主城区983个社区管理单位为研究范围,以遥感影像数据和基础地理信息数据作为数据支撑,运用模糊综合评价、地理加权回归模型、聚类分析和GIS空间分析等方法,开展了以下研究内容:(1)武汉市社区高温灾害风险评价;(2)武汉市社区建成环境对高温灾害的差异化影响;(3)减缓高温灾害风险的武汉市社区建成环境优化策略。研究发现,(1)社区高温灾害风险主要从高温致灾危险性、孕灾环境敏感性和承灾体易损性三个维度评价,综合风险呈现高风险区多轴向延展、低风险区沿江环水的空间格局;(2)社区高温灾害受到归一化植被指数、建筑覆盖占比、植被覆盖占比、水体覆盖占比、建筑密度、容积率、用地混合度和建筑形体系数等因素影响,不同风险区的主要影响因素成效显著性和系数空间分化存在明显差异;(3)减缓社区高温灾害风险应从总体优化、不同城市地带高风险社区差异优化两个方面展开行动。研究结论有助于细化高温灾害风险评估和建成环境影响因素领域研究成果,构建一种风险识别-影响区分-差异优化的高温灾害全面调试优化框架,为城市高温防灾减灾规划提供理论支撑,为降低高温灾害风险水平的社区建成环境优化提供规划指导。

    ...
  • 2.武汉市商业中心消费者空间分布特征研究

    • 关键词:
    • LBS数据;商业中心;武汉市
    • 朱鸣洲;单卓然;袁满
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    利用LBS数据,采用GIS数据分析与数学统计等方法对武汉市主城区市级与区级商业中心的消费者空间分布特征及商业中心间的竞争关系进行可视化分析与定量研究,研究发现:江汉路商业中心的辐射能力最强,并在商业中心的竞争中处于"霸权"地位;两个等级商业中心内部差异性显著;武汉市江湖水系—长江、汉江、东湖等"天堑"对于消费者的购物选择存在较大影响;汉口区域,在长江及汉江的交汇处构成了武汉市主城区最大的消费者聚集区。研究通过以武汉市主城区的消费者空间分布特征为例,期望为城市商业中心的竞争关系及消费者空间分布特征等相关研究提供新的思路。

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  • 3.基于位置服务数据的武汉市居民购物消费出行特征及影响因素研究

    • 关键词:
    • 购物消费出行;商业区域;结构方程模型;影响机制;武汉市
    • 贺晨静
    • 指导老师:华中科技大学 单卓然
    • 学位论文

    中国扩大内需的背景下,刺激消费被提升到国家战略发展高度,购物消费出行成为居民出行的重要组成部分,武汉市居民消费能力和消费意愿均有所增长,居民消费水平与需求显著提高。随着对消费重要性认识的加深,了解武汉市居民购物消费行为特征及影响购物消费行为的因素,对新一轮商业网点布局规划、提高居民消费需求满意度等具有重要意义。国内外对消费行为及影响因素有着较为深刻的理论基础和实证研究,但也存在一些不足,表现为:(1)已有研究对居民购物消费出行影响机制的理论解释是较为笼统的,未能区分不同住地区位的居民的影响机制差异;(2)已有便民消费的优化未能提出基于建成环境短板的差异优化策略。本研究为弥补上述不足,对城市居民消费出行距离影响因素的研究进行基于分区位的分类建模,假设不同区位居民消费出行距离影响因素存在差异,在此基础上,本研究以武汉市795个社区管理单元为研究范围,以位置服务数据、样本社区属性数据、样本商业区域属性数据等作为数据支撑,运用结构方程模型、分区位对照实验、GIS空间分析等分析方法,开展了以下研究内容:(1)武汉市居民消费出行特征;(2)武汉市居民消费出行距离影响机制;(3)武汉市便民消费的建成环境与政策优化。研究发现,(1)居民购物消费出行具有一般规律,商业区位较差的居民会比商业区位较好的居民产生更长距离、更少频次、更大范围的消费出行;(2)居民消费出行距离受到消费者社会经济因素、通勤因素、网购因素、目的地环境吸引因素、住地商业区位因素、住地老龄环境因素六方面的影响,且对于不同居住区位的居民而言,单项因素的影响力大小产生明显变化;(3)缓解居民远距离消费出行应从总体优化、不同社区的差异化优化、商业网点布局优化、个别商业区域优化四方面展开行动;(4)研究中揭示了不同因素在居民消费出行距离中的间接影响路径。研究结论有助于丰富消费出行影响因素领域及武汉市居民消费出行领域研究成果,为编制和调整商业网点布局规划提供理论支撑,为商业区域布局选址、缓解居民远距离消费提供实践指导。

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  • 4.武汉市主城区城市绿地公正性测度与优化

    • 关键词:
    • 环境公正;环境收益;城市绿地;空气污染;熵权法
    • 李鸿飞;单卓然;袁满
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    随着社会发展水平提高,我国对于公平性关注也越来越高。十九大报告提出我国社会主要矛盾已经转化为:人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾,"不充分"是效率问题,"不平衡"则是公平问题[1]。城市绿地作为绿色基础设施和公共服务设施的重要组成部分,具有重要生态功能和社会功能,其配置公平性与人居环境质量紧密相关。目前国内对于城市绿地公平性研究多集中于数量和可达性研究,研究指标多为城市绿地数量、面积、等级及公园绿地可达性,对于城市绿地质量以及城市绿地与人口空气污染暴露强度耦合研究较少,对于弱势群体环境公正性研究较少。因此,本文基于GIS、SPSS、Fragstats软件构建综合考虑环境收益(城市绿地数量、城市绿地质量)和环境负担(人口空气污染暴露强度)环境指数测度模型,并将环境指数与弱势群体进行空间比对研究,其结果对优化武汉市城市绿地公正性具有积极的参考意义。

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  • 5.朱市社区公服设施增补类型及新建区位优化——基于居民使用特征满意度评价及行为成本模拟

    • 关键词:
    • 小城镇;公共服务设施;使用及需求特征;行为成本模拟
    • 李鸿飞;单卓然;郑天铭
    • 《2019中国城市规划年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    在常态背景下,中国城镇的发展由外延扩张逐步转向内涵提升,打造宜居的人居环境是提升城镇生活质量的重要的途径之一,合理配置公共服务设施是宜居环境的重要环节。然而,我国公共服务设施配置研究一直聚焦于城市,忽略了乡镇建设投入的有限水平与乡镇居民设施类型/使用频率的特殊性,导致配置设施的浪费或不足。因此需要根据居民实际行为及需求特征,针对性的配置公共服务设施,而目前国内研究多集中于公共设施的规划布局、分级配置标准和现状评价等方面,对于不同人群设施使用特征及实际出行成本指导的设施配置及布局研究较少,因此,本文通过统计分析、比较分析的方法进行居民使用特征满意度评价并结合居民需求意愿,确定地区公共服务设施增补类型,并结合基于Arcgis软件行为成本模拟,确定增补设施落地位置,以满足居民差异化需求并提高公共服务设施使用效率。

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  • 6.环境公正视角下的城市空气污染暴露格局——以武汉都市区为例

    • 关键词:
    • 空气污染暴露;环境公正;健康城市
    • 施鑫辉;袁满;王雪妃;张莞涵;李鸿飞;单卓然
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    城市的空气质量是健康城市的重要议题,弱势群体可能承担着更大的空气污染暴露风险。本文以武汉都市区为例,基于空气质量数据和人口普查数据,利用地理信息系统探究空气质量的空间分布规律,通过构建多元回归模型得出其主要影响因素,从而对空气暴露污染的环境公正做出评价。研究发现,武汉都市区内确实存在环境不平等的现象,流动人口面临着更大的空气污染暴露风险,其遭受的环境不公正加剧;老年人口和儿童人口虽然无明显的不公正现象,但是同等污染程度下,对其健康的影响更大。多元回归模型的结果显示了2010年的环境不公正相较2000年,更多地集中在了武汉都市区的郊区位置,工业向郊区的搬迁是其主要的影响因素。

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  • 7.住区儿童户外活动安全性评估及隐患要素优化——基于南昌市四个典型儿童化住区的调查研究

    • 关键词:
    • 儿童化住区;户外活动;安全性评估;隐患要素
    • 徐蕾;单卓然;龙春英
    • 《2019中国城市规划年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    为弥补住区儿童户外活动安全性评价及优化研究不足,以南昌市四个典型儿童化住区为实证研究对象,基于定时定点拍照观察和问卷调查的数据,运用专家打分法和层析分析法从道路交通安全、活动设施安全、游憩活动安全和住区环境氛围四个方面构建住区儿童户外活动安全评价体系,进行综合评价指数计算及住区安全性定级,分析各住区安全隐患要素分异并提出优化建议。发现:(1)典型儿童化住区的儿童户外活动模式是:①男女比例平衡,以7-12周岁儿童为主,六成以上由父母陪同;主要活动类型为球类活动、骑自行车和追逐打闹,主要集中在儿童专类空间和公共游憩空间;②近一半儿童每周活动频率为1-2天,四成以上儿童每次进行1-2小时户外活动,工作日户外活动时段主要为18:00-21:00,而周末为9:00-12:00;(2)评估住区儿童户外活动安全性可采用由3个准则层及10个指标层组成的模型,模型指标权重由1-5标度赋值法和专家打分法确定。通过耦合专家意见及综合评价指数法计算综合评价得分给住区儿童户外活动安全性定级。(3)不同的住区儿童户外活动安全隐患要素存在差异,其中道路人车分离设计、配套设施完整程度、监管力度、场地维护管理程度指标是影响南昌市4个典型儿童化住区安全隐患的最关键因素。

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  • 8.居住小区日常服务设施可步行性评价研究——以武汉市江汉区江岸区为例

    • 关键词:
    • 居住小区可步行性;日常服务设施;步行指数
    • 贺晨静;单卓然;袁满
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    步行指数作为一种基于目的地的可步行测度方法,能够检验居民步行出行的便利程度,可以科学有效评估居住小区合理步行范围内常用的公共服务设施配置的合理程度。本研究借鉴walkscore.com网站公布的距离衰减规律,参考已有研究中步行指数计算方法,构建居住区日常服务设施可步行性评价的步行指数,以武汉市江汉区和江岸区若干个居住小区为研究单元,基于Arcmap中Network Analyst路网分析研究居住小区的步行指数,科学合理评估研究范围内城市公服基础设施的合理配置程度。研究发现:武汉市江汉区和江岸区日常服务设施可步行性呈现出以民意街为中心圈层递减的分布态势,周边土地利用混合度较高、道路网密度高、居住规模小的老城区可步行性水平较高。工业产业园区以及其他小区可步性较差。各项日常设施可步行性空间分布特征差异较小,各服务设施步行性较好的小区分布在江汉路和武广商业中心附近,商业服务设施较为齐全,从而带动其他配套设施的完善。规划范围内东部和北部例如塔子湖街办事处、后湖街办事处、谌家矶街办事处等是日常服务设施亟待优化调整的重点。

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  • 9.文化传承视角下的岭南水乡公共空间营造策略研究——以鹤山市古劳镇古劳村中心片区为例

    • 关键词:
    • 文化传承;岭南水乡;公共空间;空间营造
    • 徐蕾;单卓然;袁满
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    文化是乡村有别于城市的独特之处,在经历过重物质、轻内涵而导致"千村一面"的发展困境之后,从政策到地方都越发强调在乡村规划建设中文化传承的重要性。同时,乡村公共空间的营造方式与乡村文化传承具有密不可分的联系。本文以鹤山市古劳镇古劳村中心片区为例,通过乡村文化资源和公共空间特征总结归纳,提出岭南水乡公共空间的营造策略包括:产业转型,整合公共空间资源;诉求融合,构建内外互动通道;元素提取,打造文化体验节点。希望通过该实践项目分析,为其他乡村地区的空间营造提供借鉴,实现乡村振兴。

    ...
  • 10.城市化与能源环境效率耦合协调度研究——以长江经济带为例

    • 关键词:
    • 城市化;能源环境效率;耦合协调度;长江经济带
    • 安月辉
    • 《2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季》
    • 中国四川成都
    • 会议

    在当下以可持续发展为目标导向的社会进程中,快速城市化引发了诸多能源环境问题,找到城市化与能源环境效率之间的内在关系,有利于更好地协调城市与能源环境发展。本文试图通过以长江经济带(上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重庆、四川、贵州、云南)十一个省市为例,构建城市化指标体系(人口城市化、经济城市化、社会城市化、空间城市化)和能源环境效率指标体系(投入、期望产出、非期望产出),进而建立关于城市化与能源环境效率的耦合协调程度模型,从而分析能源环境效率与城市化之间的耦合关系。研究结果如下:(1)就城市化而言,长江经济带地区具有明显的时空差异性,得分较高的省市主要集中于下游地区;(2)就能源环境效率而言,长江经济带地区呈先下降后波动上升的趋势,各省市也存在较为显著的空间差异;(3)在本文研究的2003-2017年时间段内,长江经济带地区的城市化与能源环境效率的耦合协调程度在时间上整体呈上升趋势,耦合协调发展类型从过渡发展向协调发展迈进。笔者认为,本研究结果对政府实现城市化与能源环境效率协调发展具有重要意义。

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