我国城市化已进入关键发展阶段，城市的快速扩张导致了城市热岛、大气污染等一系列环境问题。大气污染物是导致城区人群患病率和死亡率增加的主要原因之一，灰霾污染直接影响人们呼吸健康和居民福祉。从2017年“蓝天保卫战”到2018—2020年的“污染防治攻坚战”，以至现今的“蓝天、碧水、净土保卫战”，都表明了我国政府解决灰霾等环境问题的决心。
灰霾扩散和城市景观环境要素关联密切，城市下垫面的变化在一定程度上对局部地表污染物分布和扩散产生影响。同时，城市内部高密度建筑群存在阻风效应，往往在局部形成颗粒物污染的重灾区。在无法杜绝污染物排放和改变地形及气象因子的情况下，从城市三维形态优化的角度减缓灰霾污染，是解决灰霾问题的有效途径之一。在此背景下，本研究基于景观生态学“格局-过程”理论，提出了挖掘寒地城市灰霾影响机制，实现以灰霾消减为目标的定量规划路径。
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研究假设
（1）气象因子——温度、湿度对PM浓度有正向影响；
（2）车速对PM浓度有负向影响；
（3）交通因子——车辆干扰指数对PM浓度有正向影响；
（4）景观因子——天空开阔度对PM浓度有正向影响；
（5）绿视率对PM浓度有负向影响；
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研究区与研究方法
2.1 研究区
研究区为沈阳市四环以内的建成区。沈阳位于我国东北地区，是我国重要的重工业基地。全市总面积12 948 km2，2019年末常住人口832.2万人。受季风影响，冬季漫长且寒冷干燥，采暖期从每年11月到第二年4月。2018年城市环境空气质量污染天数达到80天，在全省14个市中，空气质量达标天数仅排名第9，大气环境形势较为严峻。
2.2 监测样线设置
2.3 三维景观环境刻画
2.4 机器学习处理流程
▲ 图3 | 街景图片数据示意及语义分割结果
2.5 结构方程模型构建
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研究结果
3.1 结构方程模型模拟结果
▲ 表1 | 结构方程模型的标准化路径系数
3.2 实证检验及影响因素分析
由表1和图4可以看出，温度、湿度、天空开阔度、车辆干扰度对颗粒物浓度均有直接的正影响；车辆干扰度和锅炉燃烧用量对PM1和PM2.5有直接的正影响，但是对PM10没有直接影响；车速和绿视率对颗粒物浓度有直接的负影响，研究结果与研究假设基本一致。其中，界面围合度和路面可行性对颗粒物浓度没有显著影响。表2为各环境要素对不同颗粒物浓度的标准化总影响量化结果。
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缓解灰霾污染的城市调控策略
本研究表明，城市三维空间形态对灰霾产生较大影响。街区内不合理的天空开阔度和界面围合方式会阻碍空气流动，造成局部空间的颗粒物沉积，使得城市空气污染指数较高。一方面，可结合城市主导风向构建城市通风廊道，利用宽阔的城市主干道和连续高层建筑布局形成深窄狭谷，促进空气流通和污染物扩散。天空开阔度降低一个单位，界面围合度升高0.545个单位，PM1、PM2.5和PM10分别降低0.163、0.173和0.180个单位。然而，对于本研究中这样交通量大的城市主干道，大规模拆改建筑并不可行，在提高现有建筑高度的同时降低建筑密度、提升街道界面围合度是切实可行的规划策略。具有更低天空开阔度的街道，界面围合度更高，更有利于城市通风廊道的形成。参考相关研究成果推断得出天空开阔度为0.5左右可能是合适的，能实现合理建筑布局下灰霾污染程度最小化，满足城市建筑与环境的可持续发展。另一方面，寒地城市应构建具有寒地特色的城市公共空间，提升城市植被覆盖度，也可利用寒地城市特有的冰雕、雪塑等景观小品上附着的水滴对颗粒物的吸附作用，稀释吸附颗粒物，在减缓灰霾效应的同时，增强寒地城市街区活力。针对上述策略，本研究选取典型污染节点，提出针对性设计措施（图5）。
▲ 图5 | 典型节点优化设计示意
本文撰稿：吴文 唐玉 王彦 季宪 修春亮
原文介绍
《面向灰霾减缓的寒地城市规划应对策略——基于三维景观环境的定量研究》一文刊载于《城市规划》2024年第9期，第78-87页。
【doi】10.11819/cpr20240903a
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=Fc1KeZPKhREFM_5tO8eoG1DTl9eD32PyROl1-_9XyucX99aL9bAss2fjINphFC8hIWsBR8vMbPidmKDpdJq6AUFiE60bglqHoA6urFlAm8jbiLSrS74sN_MyYxN6NYpawCrIX_ptLqHWrhjvcgs578AjksVHn85YrA0vk5QzS5x8eVOMOZ3Efk3CtAT3Kp_s&uniplatform=NZKPT&language=CHS
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