一览众山小-可持续城市与交通

一览

十二月

2024

一览众山小

团队简介

原文/OECD

翻译/黎赟 陈笛鸣 李沛聪 孙尧 王心怡 郝璐 向卉文 杨昭洁 李莹 张沁雨 宋科校核/众山小排版/黄云萍

文献/熊雨溪编辑/众山小

导读：

非洲城市的形态不仅定义了居民的生活方式，也决定了其应对气候变化的能力。《城市形态与气候变化》下篇报告深入剖析城市紧凑度与气候适应力、复原力和宜居性之间的复杂关系，为全球城市规划提供了重要参考。

研究表明，紧凑度低的城市聚集区因扩张无序，面临诸多挑战：能源需求高、服务可达性低、步行不便、汽车依赖严重以及空气污染加剧。例如，埃及的亚历山大城市中仅32%的人口能在15分钟内步行获取基础服务，而紧凑型的阿比让比例则高达85%。这不仅显现出资源分布的效率差异，还凸显了紧凑性对城市可持续发展的重要性。

然而，紧凑性并非毫无代价。高密度城市虽然提升了资源利用效率，却可能因绿地减少而加剧热岛效应。例如，阿克拉市区的温度比城外高出2°C以上，而绿地更为分散的阿布贾风险较小。报告还指出，多中心城市虽然在分布上更均衡，有助于降低通勤成本，但同时可能削弱其紧凑性和复原力。

报告强调，紧凑度是城市气候韧性的关键，但需在提高建筑密度与保护绿地之间寻求平衡。通过优化空间布局、发展多层建筑、鼓励步行和公共交通，非洲城市有望兼顾宜居性与可持续性。 正如报告所言：“城市形态的选择，是迈向气候韧性与复原力的关键一步。

高密度中心绿地的填充与损失：权衡利弊

图十二展示了一系列中等城市（10万到25万人口）最高密度点低密度（建筑面积不足4.5%）、中密度（6.4% 至 9.6%）和高密度（28.7%）的卫星影像。这些分界点是根据数据的分布情况确定的。在之后30年，由于需要容纳越来越多的人口，这些城市可能会经历重大转型，因此当务之急是这些城市是否具备填充的潜力。

左图的尼日利亚伊科特阿坎、中图的乌干达布扬加仍有可能填充，而这种做法在右图的科特迪瓦达罗亚有占用绿地的风险。绿地通过减少热浪影响来增加城市韧性，通过吸收污染增加城市的可持续发展能力。为了避免绿地损失、住宅增加造成城市非必要扩张，城市可以通过收购绿地并把它们转化为城市公园来保护绿地，然而这需要资源来进行维护和监测，同时如前所述，也需要通过改善融资渠道和产权，鼓励建造多层建筑。此外，这些图片也反映了相似规模的城市建筑密度最高的地方城市面貌可能完全不同。

图十二、中等城市的饱和度鸟瞰图。注：卫星影像由谷歌卫星网络地图2023年1月21日服务。来源：QGIS谷歌卫星网络地图服务

“饱和中心”的生活质量卡诺和伊巴丹的基础设施

以两个尼日利亚城市的比较为例，伊巴丹（30.8万人口）和卡诺（38.8万人口）城市中心区域分别有约40%和36%被最高密度点周围1公里范围内建筑物所占据，这降低了从交通到电力等公共基础设施的成本。然而，只是建筑数量多不能意味着基础设施使城市更加宜居。在伊巴丹，San Emeterio和 Moriconi-Ebrard注意到城市中心的衰败，例如缺少、人行道的缺失、道路不畅以及没有公共照明。伊巴丹每平方公里只有83.9个道路交叉口，不足卡诺城每平方公里202个道路交叉口的一半。又如，由于交叉口之间的距离更长，伊巴丹比比卡诺城步行适宜性差。缺少照明将商业活动限制在白天，阻碍了商业活动和增长。市中心的情况可以被归因于缺乏公共投资和维护资源。相反，卡诺看起来可能不会更吸引人，单“许多房屋都被翻新、加固重建、加高、配备了露台和现代结构框架。”“公共照明频繁出现为夜间出行提供了便利，也因此为日落后真正的城市生活提供了便利。而卡诺城受益于公共投资和资源的原因部分是因为它成为了联合国教科文组织的世界遗产。在卡诺，翻新住房的私人投资与公共投资齐头并进。这些例证说明了公共投资的重要性，以及因此佐证了一个“饱和的城市中心”不能保证城市的宜居性、无障碍性和可持续性。

为何有些中心不饱和？

聚落中心的饱和度（如最高密度点周围1公里内被建筑占据的面积）与城市规模部分相关。居民少意味着对城市中心空间需求更少。然而，这不能解释所有差异，因为如上所述，规模相近的城市饱和度完全不同。城市聚集区需要根据当地情况密切探索这种动态。包括土地市场的正常运作、法规、负担能力、资金和供应侧挑战在内的建筑规模问题也可能起作用。另一个相关问题是政府监管土地的单一用途分区，这一分区不灵活且将居住、商业和工业用途区分开来限制了其混合用途开发机会（加纳、莱索托、马拉维、毛里求斯、纳米比亚、坦桑尼亚和赞比亚都是如此）。土地投机和自然地形也可能起到作用，许多地区可能由于高差、关键生态系统服务（水域）或受保护的绿地或水域等导致欠饱和。应该在考虑对这些区域填充之前对这些问题进行调查。

多中心主义和紧凑性: 权衡利弊

多中心性聚集趋向于更不紧凑。随着城市人口的增长，其结构在形态和功能上都在发生演变(Derudder 等，2021)。对于欧洲、中国和拉丁美洲的许多城市来说，这涉及到从单中心(一个中心)到多中心(多个中心)的转变。在单中心城市中，大多数活动集中在中心区域，而在多中心结构中，活动在城市中更均匀地分布。多中心的城市形式有可能减少平均通勤时间和成本，减少排放和室外空气污染(Did et al.，2022)。在非洲，大城市和特大城市往往是多中心的，而小城市和中等城市可能会蔓延，但仍然是单中心的。历史遗产也影响形态学。前英国殖民地的城市往往比前法国殖民地的城市更加多中心，更加杂乱无章。在较老的殖民地地区，城市的土地使用密集程度较低，布局更不规则，边缘地带的开发更为零星(Baruah，Henderson and Peng，2021)。

在图十三中，形态多中心性是根据建筑物通过城市结构的分布来测量的(Derudder 等，2021; Yang 等，2021)。值为1是单中心的，较高的值则表明存在更多的中心。例如，奥朱，一个尼日利亚的小城市，其只有一个峰值，是单中心的，而蒙巴萨(肯尼亚)和马普托城(莫桑比克)则是越来越多中心化(图十三)。

图十三、城市建筑足迹密度三维可视化。注: 奥朱的建筑密度多中心指数为1，蒙巴萨为8，马普托为5。建筑物密度指数是根据建筑物密度及每单位面积的建筑物核密度估计计算而得(详情请参阅附录 c)。多中心指数为1的城市是单中心的(意味着它围绕单个中心运行，被确定为密度最高的城市的位置)(Prieto-Curiel，Patino 和 Anderson，2023)。如果一个城市有两个面积相等的遥远中心，那么该指数的值为3; 如果一个城市有三个面积相等的遥远中心，那么该指数的值为6(位于蒙巴萨和马普托两个城市之间)。来源: 作者计算。

非洲城市群表现出与世界其他地区类似的趋势。平均而言，小城市往往是单中心的，而中等、大型和特大城市则开始发展更多的中心(表二)。

表二、 随着城市规模的扩大，多中心性也在增强。注: 指数是根据建筑物数目及每单位面积建筑物表面密度的基本核密度估计计算(详情请参阅附录 c)。多中心指数为1的城市是单中心城市(意味着它围绕一个中心运行，被认为是城市中密度最高的位置)。如果一个城市有两个相距遥远、规模相当的中心，那么该指数的值为3。如果一个城市有三个相距遥远、规模相当的中心，那么该指数的值为6(位于蒙巴萨和马普托两个城市之间)。资料来源: 作者基于开放式建筑数据库(Sirko，W. et al. ，2021)和非洲波利斯边界(OECD/SWAC，2020)的计算。

城市规模、紧凑性和多中心性之间的关系更为复杂。图12显示，在小城市(小于5万)和中等城市(5万至100万)中，单中心聚集和蔓延是常见的。这可能导致对汽车更强的依赖性和更长的通勤来获取服务和机会(图十四)。不太常见的是单中心聚集但却无序扩张(大或特大型城市) ，然而这些聚集的无序扩张通常与更多的中心有关，如图12所示。由于大型和特大型的城市群开始涉及更多的无序扩张，多中心主义增加了城市的宜居性，城市拥有多个活动中心。这表明，随着城市规模越来越大，它们对城市空间的利用也越来越合理。

图十四、按城市规模分列的多中心主义与无序扩张之间的关系。注: 指数是根据建筑物密度及每单位面积建造面积的基本核密度估计(有关指数的详情，请参阅附录 c)。多中心指数为1的城市是单中心城市(意味着它围绕一个中心运行，被认为是城市中密度最高的位置)。如果一个城市有两个面积相等的遥远中心，那么该指数的值为3。如果一个城市有三个相距遥远、规模相当的中心，那么该指数的值为6(位于蒙巴萨和马普托两个城市之间)。在这里，多中心指数通过对数变换进行转换，以观察城市规模与无序扩张的关系(在转换后的尺度中，单中心城市的值为0，两个同等规模的中心城市的值为1.1，三个同等规模的中心城市的值为1.8)。资料来源: 作者基于开放式建筑数据库(Sirko，W. et al。，2021)和非洲波利斯边界(OECD/SWAC，2020)的计算。

图十五、 卡诺: 形态学中心

图十六、蒙巴萨: 形态学中心。资料来源: QGIS 中的 Google 卫星图像 WMS 和 Google 街景。

非洲各地聚集的多中心主义

大城市倾向于多中心，而小城市倾向于单中心(紫色) ，区域之间没有明显的区别（图十七）。

图十七、多中心主义。注: 气泡大小与人口有关，颜色与多中心程度有关。资料来源: 作者计算。

三、 紧凑性、可持续性、宜居性和韧性

城市形态对城市的可持续性和韧性产生影响，进而影响城市居民的宜居性。本节介绍了分散程度越高的聚集区对交通能源需求方面越高；城市扩张降低步行服务的可达性，并助长了对汽车的依赖；以及城市形态相似情境下绿地与城市热岛效应之间的联系。

紧凑性较低城市的成本：距离更远

生活在大城市的最大弊端之一是，污染、噪音、交通拥堵等问题会随人口增加而增加。其中一个问题与距离有关，由于人口越多的城市占地面积越大，目的地之间的距离也就越远。在大城市中，上班或上学的通勤距离增加，出行时间和能源成本也随之增加。较长的通勤距离会减少人们的主动出行方式（如步行和骑行），往往会增加公共交通的成本，导致能源需求增加，并增加私家车的排放量。

从终端使用（如产业、交通和建筑等）调节未来能源需求是非洲城市群适应气候变化的关键优先事项（IEA, 2022）。能源是支撑非洲未来经济繁荣的基础。如果能源供应难以满足需求（如今已经成为现实），能源价格的飙升将会持续。对一些面临债务困扰的非洲国家来说，提供补贴（例如产业补贴）已经开始变得难以为继。

了解不同人群在城市中的流动情况需要大量数据，而大多数非洲城市都无法获得这些数据。为了模拟通勤距离，可以通过测量城市中成对建筑物之间的距离来近似计算每个城市的平均距离。虽然城市中所有建筑物之间的距离与通勤距离不同，但它可以近似地反映出距离如何随着人口增长而增加。不考虑城市扩张的情况下，城市距离几乎与城市人口规模的平方根成正比（PrietoCuriel、Patino 和 Anderson，2023）。在没有任何延伸或扩张的情况下，若城市人口规模翻倍，建筑物之间的距离预计平均会增加41%。

虽然人口越多，距离越远是城市规模扩大的必然结果，但城市的紧凑性在人口效应之外的扩大距离方面发挥着关键作用。更大的延伸和扩张会导致更长的距离，增加通勤距离、出行时间以及交通排放。例如，在有310万居民的南非德班（Durban），通勤距离可能预测为同样人口规模的紧凑形态的两倍，因为城市形态是延伸的（指数为5.3），并且扩张（指数为0.8）。在某些城市中，城市形态带来的额外成本异常高。在拥有130万居民的埃及阿斯尤特（Asyut），通勤距离是原本预计的3.3倍。相比之下，在约有340万人口的肯尼亚基西（Kisii）由于城市形态的延伸和扩张（即紧凑性较低），通勤距离是原本预计的4倍。

以尼日利亚伊巴丹（Ibadan）和南非德班（Durban）为例，两者都有大约320万居民。伊巴丹任意两座建筑物之间的平均距离为12.3公里，而德班由于城市紧凑性较低，平均距离要长出44%（17.7公里）。

最后，在大城市中，长时间的通勤产生的排放物会给每个人带来困扰。尽管非洲城市的私家车较少，但在大城市中，更多的人必须长途跋涉。不仅路程更长，而且有更多的人需要长途出行。衡量这种影响的一种方式是通过城市中的总行驶公里数来衡量。根据分析，一般来说，当一个城市的规模扩大一倍时，该城市整体人口的总行驶公里数会增加2.8倍。以伊巴丹和内罗毕（位于肯尼亚，拥有 580 万居民）为例，根据建筑物之间的距离估算，内罗毕的平均通勤时间比伊巴丹的平均通勤时间长 80%。一个城市的总通勤距离取决于人口和距离。由于内罗毕有更多的人出行距离更长，因此内罗毕的出行公里数估计是伊巴丹的 3.4 倍。即使在这两个城市中，只有一小部分人口使用私家车出行，但也会在内罗毕产生3.4倍的排放量。

紧凑性较低的城市往往基础设施延长或扩张分布，会造成更长的通勤时间、更多的时间成本、能源消耗以及交通排放。

流动性：无序扩张降低了步行可达性

较长的距离最终会降低可达性，即减少了人们在合理距离内获得服务和机会的可能。如果城市的可达性降低，就有可能依赖不可持续的交通模式，如私家车，而不是低碳出行方式，如步行、骑自行车或公共交通。这可能导致污染加剧，并对健康产生相关影响。

以阿比让（科特迪瓦）和亚历山大（埃及）两座城市为例，前者拥有 470 万人口，扩张度为 0.6；后者拥有 660 万人口，扩张度为 1.6（图十八）。在更为紧凑的城市阿比让，85% 的人口可在步行 15 分钟内到获取所有服务设施（图十八右上），而在扩张且呈长条状的城市亚历山大，这一比例仅为 32%（地图 11 左上）（包括公共交通站点；教育设施；药房、诊所和医院；公园、体育场和健身房；图书馆和社区中心；餐馆、餐车和超市）。居住在位于亚历山大拉长形状两端的 El Dekheila、El Mandarah 和 Abu Qir 社区的居民步行到达这些服务设施需要 30 至 60 分钟。同样，在阿比让分别有89% 和90%的人口可以在 15 分钟内步行到达医疗机构和教育设施，而亚历山大只有 45% 和41%（图十八中：医疗机构可达性；图十八底：教育设施可达性）。

图十八、根据 CityAccessMap 估算的阿比让和亚历山大的可达性水平。注释：左：亚历山大（660万人口，扩张率：1.6）。右：阿比让（470万人口，扩张率：0.6）。 估计步行到达服务设施的时间。从上到下：城市中可以访问所有服务、医疗服务和教育服务的区域。深蓝色表示所需时间较短，较浅的颜色表示所需时间较长。利用由荷兰代尔夫特理工大学城市科学与政策中心开发的CityAccessMap (请前往: https://www.cityaccessmap.com)比较了两个人口规模相似的城市聚集区的步行可达性。该工具根据街道网络和谷歌API计算在15分钟步行范围内可以访问的服务设施。来源：Nicoletti, L., M. Sirenko and T. Verma 2022

在阿比让，步行比在亚历山大更容易满足日常需求。从可持续发展的角度来看，这意味着在亚历山大使用汽车（或私家车）有可能成为实际交通工具，因为这是影响汽车拥有率差异的一个因素，其他因素包括收入和历史。据世界银行报道，约有20%的城市居民家庭在亚历山大拥有一辆汽车，而在阿比让，这一比例约为8.5%（World Bank, 2019）。当然，随着汽车使用量的增加，会带来更多的能源消耗、污染和交通拥堵问题。

城市扩张率越大，十字路口越少，越不适宜步行

每平方公里的十字路口数量越多，城市聚集区域中的街道就越适合步行（即使没有人行道）。通过使用OSM开放街道地图计算每平方公里的十字路口平均数量（图十九），可以发现随着城市扩张的增加，每平方公里的十字路口数量会随之减少，进而限制可步行性。这显然存在问题，因为步行是非洲城市中大多数居民的主要出行方式。

图十九、扩张率越大，步行可达性越弱

增强城市韧性以应对热岛效应

城市聚集区面临着热岛效应的风险，因为城市地表有更集中的铺砌道路、建筑和其他吸收和留存热量的表面。这使日间温度升高，夜间降温缓慢。人们（特别是老年人和年轻人）可能会遭受与高温有关的死亡和疾病。因此，随着城市化的进程，监测绿地空间也势在必行。

成片的树木可以限制热岛效应，特别是约300米内，因为树木的阴影可以产生高达2°C的降温效果。监测紧凑型城市的土地利用情况至关重要。例如，通过比较2020年夏季阿克拉市和阿布贾市的热岛效应（图二十），可以发现阿克拉市的部分地区通常比城外的地区高2°C。阿克拉市和阿布贾市拥有相同的可用绿地（约为33%），但阿布贾市的树木分布比阿克拉更分散（所以阿布贾市的热岛效应更弱一些）。早期的研究发现，随着非洲城市集聚区域变得越来越紧凑，可用的绿色空间会随之减少。

这些动态趋势很可能在未来数十年变得至关重要。整个非洲都将经历气温上升，而西非很可能一年中有近一半时间会面临极端高温，即使是在预计全球气温上升低于2°的情况下。像阿克拉市和阿布贾市这样的城市患热岛效应的风险很高。在阿克拉市，只有11%的人口生活在树林（1公顷或更大）300米以内，而阿布贾市接近54%。因此，树木可以成为一种基于自然的解决方案，在未来几十年里调节阿布贾市的热量（Anderson, Patiño Quinchía and Prieto-Curiel, 2022）

图二十、阿克拉的城市热岛效应比阿布贾更大

城市延长度越大，空气污染越严重

延长度较大的城市通常为有一条主要道路和小型的次要道路呈鱼骨状的城市聚集区。许多城市交通被迫沿着一条主要走廊，这导致了严重的拥堵和高燃料消耗，因为大多数出行需要使用同一条道路。根据模型结果，这会带来更高的空气污染（即使在控制了扩张程度、地区、绿地可用性、城市规模、多中心和其他因素之后）（Anderson, Patiño Quinchía and Prieto-Curiel, 2022）。图二十一显示了纳瓦拉（埃及）的延长分布情况，其2019年PM2.5污染指数平均为53.6，高于埃及全国平均水平—45。

图二十一、延长分布形态的城市导致了高于平均水平的空气污染

全文终

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可持续城市与交通

#参考资料#

我们为本文提供的免费资料有：

1、《HeatWatch：西悉尼极端高温》

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