空气质量改善视角下国外街区...究进展——基于知识图谱分析_倪剑波.pdf

36中 彩 页城市发展研究 29 卷 2022 年第 12 期 Urban Development Studies Vol.29 No.12 20220 引言我国长期快速城镇化和工业化进程导致了城市环境空气质量恶化等众多生态问题1，而突发性公共卫生事件亦让城市建成环境中的空气污染暴露风险倍受关注2。据生态环境部中国生态环境状况公报，2021年，全国339个地级及以上城市中，空气质量超标数量占比达 43.1%，长期影响着城市社会经济发展和人民群众的健康安全。诸多研究表明：空气污染物浓度在城市内部小于 1km 的空间尺度内变化差异突出3，并深刻影响公众健康福祉和环境公平正义4，5。空气污染暴露水平没有安全阈值，持续降低污染物浓度至关重要6，科学的城市规划及建设模式有利于改善局地空气污染程度。街区作为构建健康城市的重要单元，对街区尺度（0.11km）7空气质量影响要素识别，进而实施针对性的规划调控策略和建成环境治理措施，对于指导人群健康行为、改善宜居空间品质、打造绿色生态城区具有重要意义8，9。受工业革命影响，西方等发达国家对有关空气质量改善视角下街区规划设计研究关注较多，在理论与实践方面积累了大量有益成果，其研究视角、内容、技术、方法也呈多元化趋势，形成较为成熟的工作框架和实施路径。为拓展我国在该领域的研究成果，亟需国外先进经验借鉴与启示，用以落实街区空气污染治理精准施策。为此，文章基于 WoS（Web of Science）数据库，结合知识图谱文献计量软件，对该领域研究进行梳理和倪剑波1 孔德海1 韩 青2，*王林申3 郭少锋4（1.山东建筑大学 建筑城规学院，山东 济南，250101；2.青岛理工大学 建筑与城乡规划学院，山东 青岛，266033；3.济南大学 土木建筑学院，山东 济南，250022；4.北京城建设计发展集团股份有限公司规划设计研究院，北京，100037）【摘要】我国城市中的空气污染问题已严重制约社会经济发展和公共卫生安全，并深刻影响公众健康福祉和环境公平正义。聚焦空气质量改善视角下国外街区规划设计研究，对从 Web of Science 数据库筛选的 328 篇英文文献进行梳理，利用 CiteSpace 和VOSviewer 知识图谱计量可视化工具，分析了文献中该领域的研究特点和发展趋势，并从减少街区道路交通排放、调控街区空间形态要素、提升绿色空间净滞效能、降低街区污染暴露风险等方面总结了街区规划设计应对策略。在对文献进行评述的基础上进行了展望，今后该领域研究可在空气污染分析技术整合、街区规划设计导则编制、街区更新管控单元划定、街区污染暴露风险防范等方面进行深化。【关键词】空气质量；国外；街区规划；知识图谱；研究进展【中图分类号】TU984 【文献标识码】A空气质量改善视角下国外街区规划设计研究进展基于知识图谱分析基金项目：国家自然科学基金面上项目（51878393）；山东省重点研发计划（软科学项目）（2022RKY04007）*通讯作者：韩 青（1971-)，女，博士，青岛理工大学建筑与城乡规划学院 教授，硕士生导师；中国城市科学研究会城市老旧小区改造专业委员会秘书长；注册城乡规划师。主要研究方向：老旧小区改造、城市信息模型。Email：。总结，以期为我国人居健康环境规划建设提供参考。1 数据来源与研究方法1.1 数据来源本文数据来源以 WoS 核心合集的 SCI 和 SSCI 数据库为基础，检索时间为 2021 年 12 月 31 日。结合我国环境空气质 量 标 准（GB3095-2012）涉 及 的 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等 6 项污染物，并考虑体现街区功能的主题词，确 定 检 索 式 为 TI:（air-quality OR air-pollution OR particulate-matter OR PM OR haze OR sulfur-dioxide OR SO2 OR nitrogen-dioxide OR NO2 OR ozone OR O3 OR carbon-monoxide）AND TI:（block OR street OR road OR district OR neighborhood OR community）AND TS:（plan*OR design*），文献类型限定为Article 和 Review，语种为英语。以此为基础对检索文献进行比对、剔除、合并等操作，再结合文献中相似关键词和参考文献，追溯补充与主题词高度相关的文献，最终筛选题录数据 328 条，信息包含作者、标题、来源出版物、摘要、研究方向以及参考文献等，形成了英文文献中空气质量改善视角下街区规划设计研究的初步认知。1.2 研究方法科 学 知 识 图 谱（Mapping Knowledge Domains）用 以 揭示学科知识的内在联系、发展脉络和演进规律，以及探析隐含研究领域新的发展趋势，本文借助 CiteSpace5.8.R3 和VOSviewer1.6.16 知识图谱工具对 WoS 数据库的检索文献进行计量分析。首先，运用 CiteSpace 工具，将规范化的文献题录载入运算，运行软件分析生成可视化的知识图谱，以便直观、便捷发现引文数据中潜在规律10；再运用 VOSviewer 工具的聚类功能，探索研究领域的主题及脉络，挖掘该领域潜在发展趋势11。【文章编号】1006-3862(2022)12-C036-08城市发展研究 29 卷 2022 年第 12 期 Urban Development Studies Vol.29 No.12 202237中 彩 页2 文献概况与研究特征从英文文献发表数量的年度分布看（图 1），20 世纪后期围绕该领域研究开始明确，可能与美国出台的清洁空气法案修正案（Clean Air Act Amendments of 1990,1990 CAAA）有关，至 2001 年，该领域发表文献数量总体不多，关注度不高，每年保持在 13 篇；进入 21 世纪，受发展中国家大范围雾霾天气影响，文献发表数量开始增长，热度逐渐上升；2013 年后，相关文献大量涌现，关注度骤增，该阶段发表论文 243 篇，其中有中国学者参与的文献数量达到 115 篇，占比为 47.3%，表明我国已成为该领域研究关注的重点地区。从文献出版来源看，排名前15位的期刊大部分是以环境科学、绿化景观、城市规划、公共卫生为主题（图 2），初步反映出英文文献中空气质量改善视角下街区规划设计研究的着力点。图 1 相关文献发表数量年度分布统计图资料来源：作者自制图 2 相关文献发表数量前 15 位来源出版物统计图 资料来源：作者自制2.1 研究国家分析在 CiteSpace 中将节点设置为国家（country），通过时序排列功能（time-zone）绘制发表文献的国家或地区时区演化图谱，共得到 54 个关键节点、112 条相互连线（图 3）。从发文时间来看，希腊和德国是较早开始关注的国家，其后是加拿大、荷兰、美国、英格兰、苏格兰、丹麦、法国和中国等。从发文量来看，中国的发文量最多，达到 127 篇，占发文总量的38.7%；其后依次是美国（89 篇，占 27.1%）、英格兰（38 篇，占 11.6%）、意大利（20 篇，占 6.1%）等。2.2 研究热点分析关键词是对文献中心内容有实质意义的词汇，通常根据关键词节点频次和中介中心性对研究热点进行识别（表 1，图 4）。关键词出现频次越高，共现图谱中节点圆圈越大，表明其受到的关注热度越高。关键词间共现次数越高，节点连接线越粗，倪剑波等：空气质量改善视角下国外街区规划设计研究进展基于知识图谱分析 图 3 相关文献发表数量国家或地区时区图谱 资料来源：作者自制表 1 相关文献高频关键词统计表（前 26 位）排序频次中介中心性年份关键词排序频次中介中心性年份关键词11140.061997street canyon14220.012009simulation2650.271993exposure15220.052004large eddy simulation3570.102002dispersion16200.092004health4540.052008CFD simulation17200.062005emission5470.112004flow18190.022012tree6440.012009impact19180.012017urban morphology7430.031997wind tunnel experiment20180.122009built environment8420.152003pollutant dispersion21180.102002black carbon9410.042002model22160.062004transport10390.092004city23140.022011urban planning11380.012002quality24140.032016turbulent flow12310.042011vegetation25140.082011design13240.052009air ventilation26140.081993environment资料来源：作者自制图 4 相关文献关键词共现图谱资料来源：作者自制表明关键词联系越紧密。“街道峡谷”、“暴露”、“扩散”、“CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟”等具有较高的关注度。而中介中心性是指一个节点在图谱结构中连接其他节点的中介能力，数值越高，表明该节点在网络中最短路径上出现的次数38中 彩 页城市发展研究 29 卷 2022 年第 12 期 Urban Development Studies Vol.29 No.12 2022越多，也越重要，超过 0.1 的节点被称为关键节点，在图谱中用紫色圈对其进行重点标注。“暴露”、“污染扩散”、“建成环境”的中介中心性相对较大，其不仅是重要研究议题也是图谱结构中联系其他热点的重要中介。根据文献关键词共现时区图分析（图 5），研究大致可分为四个阶段：阶段一、20 世纪末期，城市空气污染频发引发学界有关建成环境颗粒物理化特征和污染暴露的探究；阶段二、2000 年代，数字技术发展为街区污染物扩散分析模拟和数学建模提供了新工具；阶段三、2010 年代初中期，规划设计、土地利用和绿色空间等对空气污染物时空影响研究逐渐增多；阶段四、2010 年代后期至今，形态学、湍流、行人层风环境研究成为关注的重点。3 研究内容与进展利用 VOSviewer 软件对研究领域和内容进行聚类，将主题相近的关键词聚为一类，用同一颜色表示，形成 4 个核心聚类视图（Cluster-View）（图 6）：基于空气质量改善视角的国外街区规划设计研究，黄色聚类所代表的研究方向为街区道路交通排放，红色聚类代表街区空间形态要素，蓝色聚类代表街区绿色空间净滞，绿色聚类代表街区污染暴露风险，具体内容如下。3.1 减少街区道路交通排放道路交通排放已成为街区污染的重要来源12，直接导致邻近街区 CO、NOx、PM、SO2、挥发性有机物等污染增加，间接导致 O3浓度升高。Sun D J 等利用滴滴网约车海量轨迹数据研究发现，道路长度较短、靠近市中心、邻近坡道较多、公交站点密度大的街区会显著增加交通排放，通过优化街区路网，增加短道路信号灯绿波控制，减少交通干道高密度公交站点数量等措施，可在一定程度上改善街区空气质量13。在拥堵高发地段，交通排放时空差异更为显著，应根据不同时空地理背景采取相应的干预措施14，如规划低交通排放道路、设计行人友好型街区、降低私家车使用频率、鼓励公共交通绿色出行、减少地面停车数量等。此外，受道路活塞效应影响，单向交通比双向交通设计更利于道路污染扩散15。3.2 调控街区空间形态要素3.2.1 土地利用街区土地利用类型与空气质量密切相关，能源、运输及大气污染排放源企业密集的街区易长