【文章导读】多尺度视角下城市空间形态对碳排放的影响——作用途径与关键议题

城市是最主要的碳源区域，城市空间形态与碳排放存在密切关联，其发展方式是促进碳中和目标实现的关键。相比既有在社会经济层面探索城市碳排放影响因素的研究，聚焦城市空间形态与碳排放定量关系的梳理显著不足，尤其是未能厘清空间形态管控与城市碳排放之间的关联机制，难以为减碳规划实践提供量化工具和有效指导。

面向城市空间建设模式的低碳需求，在回溯城市空间形态认知演进的基础上归纳其测度维度，总结不同尺度下城市空间形态影响碳排放研究的主要问题与具体方法，解析城市空间形态影响碳排放的作用途径，进而提出城市空间形态影响碳排放研究的关键议题，以期为我国城市空间减碳研究和低碳城市规划建设提供科学指引。

城市空间形态的研究是与现代城市发展的实践紧密联系在一起的。爬梳既有国内外相关研究，总结出“密度—形态—结构”3个城市空间形态测度维度（图1）。

资料来源：本文图表均为笔者自制。

早期的城市化是一个人口由乡村向城市集聚并不断“致密”的集中发展过程，因此，密度成为城市空间形态描述的核心指标。虽然包含了诸多维度，但密度仍是一种简单的总体数量上的比较，且反映的仅是城市要素的平均分布，无法表征这些要素在空间上的集聚与布局情况。

随着紧凑城市理念在全球范围的推广，城市紧凑度成为继城市密度后又一衡量城市空间形态的核心指标。同时，基于形态学维度的城市用地形态定量研究为度量城市空间形态提供了有效途径，诸如网络分维数、形状指数、扩张指数等指标被广泛用于城市空间形态的测度。

区域尺度城市空间形态对碳排放影响的探索多以国家、地区或城市群整体为对象；或采用回归分析方法，基于时间序列探讨区域空间形态变化与碳排放的相关性；或采用空间统计学方法，通过不同区域空间形态影响碳排放的空间分异归纳其影响因素。区域尺度碳排放影响要素可以分为以下3类：（1）区域人口密度和建设用地规模对碳排放的影响；（2）区域空间紧凑度对碳排放的影响；（3）区域中心结构和网络结构对碳排放的影响（表1）。

城市尺度空间形态对碳排放影响的研究以城市或城区为对象，现有成果较为丰富。研究主要采用回归分析和非线性回归等方法，探究城市空间形态和碳排放的相关性，以及不同规模、发展阶段城市的空间形态对碳排放影响的差异。城市尺度碳排放影响要素按指标维度划分主要包括：（1）城市人口密度和建设密度对碳排放的影响；（2）城市建设用地紧凑度和景观格局对碳排放的影响；（3）城市多要素结构对碳排放的影响（表2）。

街区尺度相关探索是近年来比较新兴的研究方向，研究对象为城市街区或社区，主要采用回归分析方法和非线性回归方法探究街区空间形态与碳排放的相关性。城市微观尺度形态学测量指标的可获得性则相对较高，可采用无人机测量、实地调查、网络地图等数据描述街区的形态特征。街区尺度碳排放影响要素可以分为以下3类：（1）街区建设密度对碳排放的影响；（2）街区建筑布局对碳排放的影响；（3）街区土地利用结构对碳排放的影响（表3）。

现有研究表明，城市空间形态通过直接和间接途径影响碳排放，且大部分影响源于后者。间接途径主要通过各种中介因子的作用促进或抑制城市碳排放，即存在中介效应。可将其归纳为交通、工业和建筑碳排放3个层面（图2）。

交通碳排放包括家庭日常通勤等出行行为产生的碳排放，以及城市其他交通碳排放。城市空间形态对交通碳排放作用途径的研究涉及各尺度，交通系统、出行方式选择、职住关系等是重要的中介因子。

城市空间形态对工业碳排放作用途径的研究较少，主要涉及区域和城市尺度。区域资源配置和规模、城市产业结构、能源效率是影响工业碳排放的重要中介因子。

城市空间形态对建筑碳排放作用途径的研究主要集中在城市和街区尺度，尤其关注住宅能源消耗碳排放。能源效率、城市热岛和微气候环境等是影响建筑碳排放的重要中介因子。

纵观现有城市空间形态与碳排放关联的研究，主要涉及如下几个问题：如何测度城市空间形态？城市碳排放是否受城市空间形态的影响？城市空间形态通过什么途径影响碳排放？什么样的城市空间形态具有最佳减碳效益？围绕上述问题，逐渐形成了“指标测度—相关性分析—作用途径分析—实践路径”的定量研究范式（图3）。

未来在因循前述基本分析框架的同时，可进一步从以下三方面开展探索。一是丰富城市空间形态指标测度的内涵；二是剖析多尺度碳排放影响要素的交互问题（层级传导作用）；三是关注基于碳排放影响要素差异的城市/街区分类研究。

唯有深刻认识城市空间形态与碳排放的关系，才能真正有效地开展城市空间减碳规划实践。未来可从以下两方面寻求突破：①目前关于影响机制的研究集中于单因子的作用途径解析，可进一步探讨多种城市空间形态因子对碳排放的共同作用与相互影响；②城市的规模和结构变动将引致地方政府行为偏好、企业生产模式等城市内部主体行为方式的动态改变，未来研究中需关注并拓展中介因子的属性和功能，从城市社会经济功能等多领域探索城市空间形态对碳排放的间接影响。

总体而言，一个系统性的空间形态减碳规划方法与技术体系尚未形成。同时，由于缺乏城市空间形态层级与国土空间规划编制体系层级对应的规划策略，难以形成更行之有效的规划响应。因此，未来可建立“减碳任务—空间形态指标—空间规划目标—规划措施”的空间形态减碳规划实践路径（图4）。

究竟何种城市空间形态最具减碳效益，一直是学术界争论的热点话题。需要注意的是，城市空间形态影响碳排放的机制复杂，本研究建立的影响途径是以既有研究为依据，远没有达到全面系统的程度。后续研究可根据规划内容与规划技术方法的更新建立更完整系统的理论框架，同时进一步着眼于国土空间规划的不同应用场景，提出针对性的碳排放影响评估指标体系，以期落实更加精准的规划措施。

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