基于步行性的城市热环境暴露...效应——以武汉市主城区为例_崔海莹.pdf

基于步行性的城市热环境暴露风险区识别及其健康效应 以武汉市主城区为例崔海莹，银超慧，卢新海，田明杰，危小建，（华中师范大学 公共管理学院，武汉；河南农业大学 资源与环境学院，郑州；华中科技大学 公共管理学院，武汉；河南大学 地理与环境学院，河南 开封；东华理工大学 测绘工程学院，自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室，南昌）摘要：以武汉市主城区为例，运用大气校正法反演地表温度，基于步行指数计算步行性，通过空间叠加识别出高步行高热类（预警空间）、高步行低热类（友好空间）、低步行高热类和低步行低热类 类空间，并基于脆弱人群视角探究城市的健康公平性。结果表明：预警空间占全域 ，呈大小落石状分布于城市中心区，友好空间占全域 ，零星散落于预警空间内。研究区内 的常住人口生活在预警空间，的儿童和 的老年人生活在高步行性和高热环境暴露风险的空间中，预警空间对老年人表现出明显的倾向性，老年人健康风险较高。此外，儿童相对于老年人更多生活在低步行性空间，老年人相对于儿童面临更高的热环境暴露风险。关 键 词：步行性；热环境；健康公平；暴露风险；武汉市主城区中图分类号：文献标志码：文章编号：-（）-：-收稿日期：；修回日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）；河南农业大学科研启动基金项目（）作者简介：崔海莹（），女，河南洛阳市人，硕士研究生，主要从事城市与区域规划研究，（）。通信作者：银超慧（），女，河南新乡市人，讲师，博士，主要从事城市与区域规划研究，（）。引言 近年来，城市化、工业化高速发展，城市空间迅速扩张，步行、骑行等绿色出行方式逐渐被小汽车出行替代，导致居民体力活动大量减少。缺乏运动所引起的肥胖、高血压等慢性病患者显著增加，公众健康问题凸显。与此同时，伴随着大量自然地表转化成不透水地表，以热岛效应为代表的城市热环境问题越发严峻。尽管提高建成环境的步行性可以有效增加居民体力活动，但在高热环境暴露风险下健康效应不一定为正。年 月，世界卫生组织（）数据显示，高温热浪引发伤亡人数的增速远高于其他极端天气。热环境不仅会增加中暑及其他热安全事件的发生频率，降低人体舒适感受，且长时间暴露于高温天气中会显著增加呼吸道、心脑血管等疾病的发病率。因此，综合评判城市热环境对公众健康的影响风险，精准识别城市中高步行性和低热环境暴露风险的友好空间以及高步行性和高热环境暴露风险的预警空间，可以为宜居城市的建设与管理提供科学参考。世纪 年代，步行性（）就被提出用来描述步行友好水平。步行指数是目前测度步行性最常用的方法，已广泛用于公共设施空间布局、公园绿地及滨水空间等城市生态用地的设计、评估房价等方面。近年来，步行性也被大量运用在健康效应测度方面，如冷红等研究发现良好的步行环境对人体健康有正向影响。肖扬等认为提升建成环境步行性是应对城市化对人类健康挑战的重要途径。陈曦等对步行性与污染物暴露空间对比分析，发现城市中存在着健康效应为负的酸点区域。学者们对城市热环境问题也已开展了大量研究，主要集中在热岛效应的时空变化测度、对土地利用变化的响应 以及热环境影响因素的挖掘 等方面。另外，城市热环境的健康效应也是学者们关注的重点领域。黄焕春等发现热环境对居民健康的危害程度和影响空间面积呈增加趋势，主要集中在城市中心区域。聂敬娣等研究发现热岛效应会加重空气污染间接影响人体健康。除此之外，儿童和老年人由于年龄、身体状况等限制条件不具备驾驶许可，更多依靠步行出行。然而，步行方式导致儿童和老年人不得不暴露于室外环境，更易受到热环境暴露风险的胁迫。城市中的热环境暴露风险空间与脆弱人群的空间分布有何关系？尽管已有研究分别在步行性和热环境领域开展了大量研究，但综合步行性和热环境暴露风险的健康效应研究仍较为缺乏。鉴于此，本研究以武汉市主城区为研究区，通过大气校正法反演地表温度，基于步行指数测度步行性，之后将二 者 进 行 空 间 叠 加 并 进 行 比 较 分 析，识 别 出高步行高热类（预警空间）、高步行低热类（友好空 第 卷 第 期 年 月地域研究与开发 间）、低步行高热类和低步行低热类 类空间，并基于脆弱人群视角探究城市的健康公平性，以期为宜居城市建设提出指导性建议。研究对象、数据来源与研究方法 研究对象与数据来源武汉，素有“九州通衢”之称，位于江汉平原东北部，被列为我国“四大火炉”之一。因此，以武汉市主城区（武昌区、江汉区、江岸区、洪山区、青山区、硚口区、东西湖区、江夏区、黄陂区、蔡甸区）为研究对象具有代表性（图）。遥感影像来源于地理空间数据云平台的 年 月 日武汉市 数据，用于反演地表温度；（）数据来源于高德地图，时间节点为 年，每条 数据包含名称、类别、经纬度等信息，路网交通数据来源于 年武汉市测绘数据，两者结合用于测算步行指数；人口数据来源于六普数据，主要包括各街道分年龄结构的人口数据。图 研究区概况 研究方法 地表温度反演。利用 软件基于大气校正法反演地表温度。首先估计大气对地表热辐射的影响，然后把这部分大气影响从卫星传感器所观测到的热辐射总量中减去，从而得到地表热辐射强度，再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。步行性计算。依据卢银桃等的研究方法测度步行指数。第一步，参考相关研究，依据其专家打分法的结果，确定不同设施的权重（表）。第二步，进行距离衰减。当步行时间小于 ，即设施距离出发点在 以内不进行衰减；距离 时，衰减率为；距离 时，衰减率为；距离 时，衰减率为；距离 时，衰减率为；大于 认为该设施对步行指数无影响。将各出发点 以内各设施的权重衰减后相加，得到该点的基础步行指数。第三步，由于基础步行指数仅考虑出发点与目标点的直线距离，综合考虑步表 设施分类权重 类型设施分类分类权重权重标准化权重餐饮饭店 小吃店 购物超市商场休闲娱乐场所运动场馆图书馆公园广场幼小中学公共银行服务医院公交、地铁站个人护理美容美发店合计 说明：为居民步行能获得设施由近到远的顺序行环境中道路交叉口密度和街区长度的衰减效应修正基础步行指数，得到单点步行指数。第四步，利用普通克里格插值法，由单点步行指数得到武汉市主城区的步行指数。地表温度与步行性空间分布特征 地表温度空间分布特征利用地表温度反演方法计算地表温度，将武汉市主城区地表温度进行可视化表达（图）。武汉市主城区平均温度高达，最高温度为，最低温度为，最大温差为，热岛效应严峻。高温区集中连片分布于东北工业区和西南经济开发区。城市离散高温点沿汉江北岸及雄楚大道向东延伸呈条带状，且与长江两岸形成十字状高温空间。而长江、东湖生态旅游风景区以及各大湖泊水系周边温度明显低于武汉市主城区平均温度，成为主要的低温地带。黄焕春等将地表温度对人体生理反应影响进行级别划分，认为超过十级（）时死亡率会明显提高，增加值大于 ，严重威胁公众健康。因此，本研究将温度大于 判别为热环境暴露高风险区，反之为低风险区（图）。热环境暴露高风险区占比高达，工业排热导致东北和西南两大地区成为热风险暴露的高风险区。此外，城市中心往往伴随着密集的人员活动和车流，武昌区、江汉区、洪山区等均呈现出热环境暴露高风险的特征。热环境暴露低风险区占研究区总面积的 ，多分布在长江、汉江、东湖及其他水系周边，以及主城区边缘地带。步行性空间分布特征根据表，筛选 数据中研究所需的 种日常生活服务设施。在 中，以 为间隔创建格网，包括中心点和格网两个图层。使用相关工具统计格地域研究与开发第 卷图 武汉市主城区地表温度热环境暴露风险区分布 网内各类设施的个数和格网中心点到各类设施的距离，将设施分类权重分别赋值于格网中心点。利用步行指数计算方法得到单点步行指数（图），基于单点步行指数插值得到武汉市主城区面域步行指数（图），研究区步行指数最大值为 ，最小值为 。武汉市主城区的步行指数在整体上呈现出中间高边缘低的分布特征，形成以江汉路步行街、光谷步行街、武昌火车站、汉阳火车站、武汉大学等为核心的多中心呈圈层方式向四周减弱的空间格局。具体来看，步行指数最高的空间集中于武汉市的两大特色商业街，洪山区光谷步行街和江岸区江汉路步行街，经济活动点密集、步行系统完整且尺度合适。步行指数较低的空间集中于城市边郊的工业区、经济技术开发区和黄陂区。工业区以工厂厂房为主，日常基础服务设施较少，导致其步行指数相对较低。此外，东湖生态旅游风景区、沙湖公园等城市大型生态空间应是人流量大即步行性高的区域，但因其内部缺乏公共服务设施且路网密度小，这些空间的步行指数并不高，形成了步行指数的若干“孔洞”区域。图 武汉市主城区步行指数 根据国内外相关研究的步行指数评价标准，区域步行指数大于 分为适合步行出行即为高步行指数，反之为步行性较差即为低步行指数，将研究区划分为高步行性空间和低步行性空间（图），的区域具有较高的步行性。高步行性区域形似“八”字，分布于长江两岸，由以汉口火车站、武昌火车站、江汉路、楚河汉街、光谷等为核心的多个组团形成。而低步行性区域分布较为广泛，集中连片分布于城市边郊，特别是武汉市主城区东北部和西南部的工业区均呈现出低步行性的特点。步行性与热环境暴露风险区识别 全域步行性与热环境暴露风险区分布特征为识别步行性与热环境暴露风险区的空间关系，将两者进行空间叠加，得到 类城市空间（图）：高步行高热类空间（预警空间）、高步行低热类空间（友好空间）、低步行高热类空间和低步行低热类空间。图 武汉市主城区 类空间分布 预警空间面积占比为 ，呈大小落石状分布于江岸区、江汉区北部、武昌区、洪山区西部以及江夏区等城市中心区，江汉路步行街、光谷步行街、楚河汉街以及武昌火车站等人流量大的节点都呈现出高步行性高 第 期崔海莹，等：基于步行性的城市热环境暴露风险区识别及其健康效应热环境暴露风险的特点，极有可能对公众出行健康产生负向影响。友好空间占比仅为，零星散落于预警空间内。这类空间有着便捷的日常服务设施，步行道路系统完备，便于居民步行解决日常所需，可以促使居民更多地步行外出，增加了有利于健康的体力活动。低步行高热类空间的占比最大，占研究区的 ，集中连片，分布广泛。如研究区东北部的青山区、西南部的蔡甸区以及硚口区，是武汉化工区和经济技术开发区的所属位置，这些区域工业发达，但日常生活服务设施的配套布置相较中心城区较少，路网密度低，尤其是较多的工业建设用地布局使得地表温度较高，形成不利于步行出行的非友好空间。低步行低热类空间占.，主要分布于长江以西的主城区外围和各湖泊水系附近。不同街道步行性与热环境暴露风险区分布特征为进一步探讨武汉市主城区 类空间的分布特征，以街道为研究尺度，分别对武汉市主城区内 个街道的平均步行指数和平均温度进行统计，根据上述分类标准，得到不同街道 类空间的判别结果（图）。图 武汉市主城区不同街道 类空间分布 属于预警空间的街道有 个，主要分布于江汉区、硚口区、江岸区和武昌区等行政区。这些街道多属老城区，虽有着完备的日常生活服务设施配置、高路网密度，但也因建设用地集中连片分布、缺少绿色空间，热环境暴露风险过高，对居民健康产生威胁。属于友好空间的仅有武昌区的中华路街道，地处城市中心区，临近武昌火车站，其周围分布 号、号、号等地铁线，有较为发达的交通条件。此外，区域内有中共五大会址纪念馆、武昌廉政文化公园和武汉革命博物馆等文旅节点，更有利于形成良好的步行环境。同时，绿地系统能够降低街道的热环境暴露风险，中华路街道紧邻长江东岸，其绿地和水系有降低环境温度的显著作用，造就了中华路街道兼具高步行性和低热环境暴露风险的特点。属于低步行高热类空间的街道最多，有 个，在长江东部和汉江以南连片分布，意味着研究区多达 的街道虽然建成环境步行性较低，但存在较高的热环境暴露风险。低步行低热类的街道共 个，在城市中心区域的东西湖区、汉阳区和主城区外围的青山区均有分布。热环境的健康效应根据世界卫生组织年龄划分标准，年龄为 岁的居民为儿童，年龄在 岁及以上的居民为老年人。从整体上看，研究区内 的常住人口生活在预警空间内，的儿童和 的老年人处于高步行和高热环境暴露风险的空间中。为消除人口数量偏差对结果的影响，以儿童、老年人口占街道人口比例为基准进行空间分析，