Correlation Studies on Residential Pattern and Carbon Emissions from Residents Transportation: A Case Study of Caoyang Xincun in Shanghai

王偉強 李 建

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住區(qū)模式類型與居民交通出行碳排放相關(guān)性研究*
——以上海曹楊新村為例

王偉強

同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

教授，博士生導(dǎo)師

同濟大學(xué)建筑與城市空間研究所

副所長

李 建

同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

博士研究生

0 引言

住區(qū)作為城市的基本生活單元，是居民居住、生活和消費的主要活動場所，也自然成為碳排放的主要來源。中國作為快速的發(fā)展中國家，在將近30多年的改革開放過程中，伴隨著城市化和工業(yè)化進程的突飛猛進，據(jù)有關(guān)研究結(jié)論表明，預(yù)計到2020年中國的二氧化碳排放總量將超過美國，居世界第一位[1]。截止到2011年，中國居住能耗已經(jīng)成為國家能耗消費部門的第二大主體，并占總能耗消費（total final consumption, TFC）的23%[2]。與此同時，預(yù)計到2020年中國建筑開發(fā)總量規(guī)模將達到26億萬m2，居住建筑將會占到10—15億萬m2。事實上中國政府始終以負(fù)責(zé)任的態(tài)度積極響應(yīng)聯(lián)合國減少碳排放的倡議，并通過各項政策和技術(shù)革新來減少城市最終碳排放，同時中國城市的大量研究也表明[3-4]，居民交通出行量、交通方式選擇以及碳足跡與住區(qū)開發(fā)模式密切相關(guān)，因此優(yōu)化住區(qū)空間形態(tài)對于居住部門節(jié)能減排具有長期性、結(jié)構(gòu)性的作用，同時也是實現(xiàn)城市低碳發(fā)展目標(biāo)的重要規(guī)劃路徑。

1 文獻研究綜述

1.1 可持續(xù)城市形態(tài)、交通出行與碳排放

歐洲委員會是最早提出要對城市形態(tài)發(fā)展加以政策引導(dǎo)并由此實現(xiàn)更為緊湊的城市形態(tài)（CEC，1990），該組織認(rèn)為緊湊的城市形態(tài)能夠控制城市無序蔓延并保護農(nóng)田和土地使用的集約性，即通過混合性的土地使用、可選擇的交通出行方式等一系列手段來引導(dǎo)城市物質(zhì)環(huán)境、社會環(huán)境以及經(jīng)濟效益達到最優(yōu)化?？沙掷m(xù)城市形態(tài)是城市形態(tài)研究領(lǐng)域的一個嶄新的分支。雖然城市形態(tài)在本質(zhì)上就是指城市的物質(zhì)形式；但它既是與土地使用和交通系統(tǒng)相關(guān)的一系列特征的配置形式[5]；也是城市中所有大型的、穩(wěn)固的、永久的物質(zhì)實體的空間組合方式。從已有大量研究成果來看，可持續(xù)城市形態(tài)的規(guī)劃要素主要包括：緊湊度（compactness）、可持續(xù)交通（sustainable transport）、密度（density）、用地功能混合（mixed land uses）、多樣性（diversity）、可達性（accessibility）等各個方面。

就城市空間碳排放而言，大量研究學(xué)者多是從宏觀層面基于城市結(jié)構(gòu)、土地使用和交通方式來展開的[6-7]，并得出城市形態(tài)不僅對居民日常生活行為產(chǎn)生結(jié)構(gòu)影響，也會由此影響交通方式選擇并直接導(dǎo)致碳排放差異性變化[8]。研究則發(fā)現(xiàn)規(guī)劃手段對城市和住區(qū)尺度上的溫室氣體的顯著性影響分別達到10%和20%。然而要證實城市形態(tài)與交通出行之間確實存在著關(guān)系，首先要能證明個人出行選擇是由于城市形態(tài)這一因素導(dǎo)致的而不是其他因素，但這就需要從時間維度上去檢驗城市形態(tài)變化對交通出行行為的影響性，很顯然持續(xù)性地對個體交通出行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測與反饋從研究條件來看是較為苛刻的。

基于中西方國情差異以及數(shù)據(jù)可獲得性，本研究將結(jié)合上海曹楊新村并從密度入手，對住區(qū)居民的交通出行碳排放進行實證研究。根據(jù)已有研究結(jié)論，城市密度與二氧化碳排放呈負(fù)相關(guān)性關(guān)系[9-10]，這意味著提高城市密度是有助于降低人均能耗和碳排放的。然而與歐美國家大量研究結(jié)論所得出的城市密度越高、人均碳排越低的結(jié)論所不同的是[11]，中國住區(qū)的“高層高密度”或“低層低密度”，其往往對應(yīng)于更大的居住面積和更高的能耗消費水平，這能否就得出，伴隨著住區(qū)容積趨高、人均面積增大的過程，住區(qū)居民交通出行的人均碳排放也呈簡單的線性增長關(guān)系呢？

1.2 住區(qū)尺度的交通出行及“3Ds”理論

在住區(qū)尺度層面，與交通出行相關(guān)的空間形態(tài)研究主要從以下3個維度展開：密度（Density）、多樣性（Diversity）和設(shè)計（Design）[11]，密度對交通出行具有顯著性影響作用很早就已被學(xué)者證實[12]，而關(guān)于建成環(huán)境對居民交通出行影響則成為近些年來學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究的重點。綜上可以看出：密度不僅是住區(qū)開發(fā)的強度指標(biāo)，同時也是居民就業(yè)、服務(wù)設(shè)施在步行可達性范圍內(nèi)的保證；住區(qū)多樣性不僅能夠形成土地功能以及社會階層混合，同時還可以提高服務(wù)設(shè)施集中程度；而住區(qū)內(nèi)部到公共交通站點的距離則決定了其步行可達性以及到目的地的便捷程度。因此，基于密度（Density）、多樣性（Diversity）和交通設(shè)施可達性（Distance to transit）的“3Ds”理論，對于以低碳目標(biāo)為導(dǎo)向的住區(qū)形態(tài)研究工作更具有針對性。

1.3 住區(qū)模式類型與碳排放

“模式”（Pattern）在《現(xiàn)代漢語詞典》中意為事物的標(biāo)準(zhǔn)樣式。亞歷山大則認(rèn)為，在空間中，存在著大量的模式支配著復(fù)雜的物質(zhì)空間現(xiàn)象，這些模式其實是幾何要素之問的關(guān)系模式，而要素本身也是關(guān)系模式[13]。國內(nèi)學(xué)者對住區(qū)模式的定義和探討，主要源于從計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)型過程中，居住區(qū)規(guī)劃建設(shè)過程中出現(xiàn)的一系列空間問題，并分別從空間尺度劃分[14]、封閉式管理[15]等方面加以解析。研究認(rèn)為，住區(qū)模式表面上反映了空間方面的功能布局、尺度規(guī)模、開發(fā)強度、邊界封閉等一系列物質(zhì)形態(tài)特征，但空間模式特征是受到個人行為以及社會經(jīng)濟關(guān)系所支配的。從這一角度來看，住區(qū)模式既可以作為密度變化的物質(zhì)載體①從概念辨析來看，“類型”（Type）是事物形式上的分布規(guī)律并由此對其共同特征加以抽象，而“模式”（Pattern）則是解決某一類問題的方法論，把分析解決某類事物的方法總結(jié)歸納到理論高度。居住作為人類活動最根本和最重要的內(nèi)容，住區(qū)形態(tài)類型涵蓋了物質(zhì)、經(jīng)濟和社會3大內(nèi)容，而住區(qū)模式則是對住區(qū)形態(tài)構(gòu)成要素的系統(tǒng)化與結(jié)構(gòu)化。從住區(qū)模式系統(tǒng)構(gòu)成要素出發(fā)，本研究認(rèn)為住區(qū)模式要素應(yīng)包括物質(zhì)性要素和非物質(zhì)性要素，物質(zhì)性要素包括住房、設(shè)施、道路、景觀等方面，非物質(zhì)性要素則主要包括社會關(guān)系、人文精神、生活方式等方面，密度則是住區(qū)模式要素中重要量化指標(biāo)。，又可以作為社會現(xiàn)象來加以解析，而真正推動并塑造住區(qū)模式的來源在于社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。在中國土地資源與人口發(fā)展相互約束的條件下，住區(qū)模式類型特征不僅僅是空間物質(zhì)表現(xiàn)，同時它還具有社會結(jié)構(gòu)邏輯性，并由此決定了住區(qū)模式類型與交通碳排放之間的關(guān)聯(lián)性。

2 研究對象與分析方法

2.1 研究對象選取

上海曹楊新村是新中國第一個工人新村，始建于1951年，從計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟的歷史演進過程中，逐步形成了社會階層與空間結(jié)構(gòu)的多樣化特征。曹楊新村占地面積2.14 km2，住宅建筑總面積200余萬m2，總?cè)丝?32 419人（2010年上海六普統(tǒng)計數(shù)據(jù)），人口密度6.2萬人/km2。

研究選取曹楊新村作為住區(qū)模式類型與交通出行碳排放相關(guān)性研究基于以下3方面。首先，在物質(zhì)空間方面，其在一定居住區(qū)域內(nèi)，形成了低密度、中密度和高密度多種住區(qū)模式并存的格局（圖1）。其次，在歷經(jīng)幾十年更新演變后，已形成公共設(shè)施體系健全、設(shè)施配置完善、服務(wù)等級分明的優(yōu)點。最后，曹楊新村住區(qū)居民的社會結(jié)構(gòu)形態(tài)在職業(yè)類型、教育程度等方面呈現(xiàn)出階層混合化特征。

2.2 研究數(shù)據(jù)與住區(qū)類型劃分

研究選取了54個小區(qū)并通過GIS獲得空間基本數(shù)據(jù)，交通出行碳排放估算則是通過對54個小區(qū)進行樣本等距抽樣并進行問卷發(fā)放，回收后通過統(tǒng)計軟件進行分析并得出人均交通碳排放值②住區(qū)碳排放計算本身并不涉及“強度”這一概念，但從評價角度來看則必須要探討由于住區(qū)發(fā)展模式不同所產(chǎn)生的CO2排放差異性以及由此對環(huán)境影響程度的高低，碳排放強度最早源于低碳經(jīng)濟研究領(lǐng)域，其定義是指“單位國民生產(chǎn)總值碳排放總量”。由于強度是基于標(biāo)準(zhǔn)單位下的描述性指標(biāo)，因此可以從空間、時間、人口規(guī)模等諸多維度對碳排放加以測度，本研究碳排放估算基礎(chǔ)上采用人均交通出行碳排放值來加以標(biāo)準(zhǔn)化定義。。問卷共計發(fā)放1 500份，回收1 023份有效問卷，有效率為68.2%?；诓軛钚麓宥嗵荻?、多次類的密度結(jié)構(gòu)特征，研究從類型學(xué)角度歸納總結(jié)出8種典型住區(qū)模式類型（表1）。

理論上來說，通過提高土地容積率是增加人口密度的最有效途徑，但從曹楊新村的分析數(shù)據(jù)比較來看卻可以發(fā)現(xiàn)，低容積率模式與高容積率模式在人口密度上的差異并不顯著。如果說更高的空間密度所承載的是更多的人口容量，那么在本調(diào)查樣本卻并不能簡單地將高容積率理解為高密度，一方面住區(qū)開發(fā)強度增加的同時人均居住面積也隨之提高，伴隨的則是住宅單位密度和人口密度不增反降，另一方面住區(qū)模式混合也反映出居民及家庭組織的社會結(jié)構(gòu)差異性。

表1　曹楊新村住區(qū)空間模式劃分與密度特征

圖1　曹楊新村現(xiàn)狀空間肌理

2.3 住區(qū)模式類型與居民交通碳排放均值比較

從不同模式類型的住區(qū)人均交通碳排放均值來看（圖2），多層行列式、圍合式以及高層點式的人均交通出行碳排放明顯高于其他模式類型，而多層混合式、小高層以及高層獨棟式的人均交通碳排放較為相似。因此，曹楊新村住區(qū)模式類型與居民人均交通碳排間的相關(guān)性并不能直接由物質(zhì)形態(tài)加以解釋，住區(qū)形態(tài)與人均交通碳排放高低之間并非是簡單的線性對應(yīng)關(guān)系。

圖2　曹楊新村不同住區(qū)模式類型的居民交通出行碳排放

圖3　容積率與居民人均交通出行碳排放相關(guān)性

圖4　人口密度與居民人均交通出行碳排放相關(guān)性

圖5　設(shè)施多樣性與居民人均交通出行碳排放相關(guān)性

圖6　公共汽車站點可達性與居民人均交通出行碳排放相關(guān)性

圖7　軌道交通站點可達性與居民人均交通出行碳排放相關(guān)性

3 基于住區(qū)3Ds理論的人均交通碳排放相關(guān)性研究

3.1 容積率、人口密度與人均交通碳排放

從不同住區(qū)模式的容積率與人均交通碳排的均值曲線比較可以看出（圖3），隨著容積率不斷增加，住區(qū)人均交通碳排呈波動性變化，二者之間的相關(guān)性變化趨勢較為復(fù)雜。特別是在多層圍合式以及高層點式所對應(yīng)的人均碳排均出現(xiàn)了較大變化的拐點。

上述變化特征說明，住區(qū)開發(fā)強度在某種程度上會影響居民的交通出行模式，但對于高容積率住區(qū)來說，其人均交通碳排之所以會略低于中低容積率住區(qū)并顯示出模式類型差異性分布，主要原因是由人口密度造成的。這在人口密度與人均交通碳排放的均值曲線比較中可以得到進一步驗證（圖4）。但值得指出的是，在曹楊新村人口密度高低對于影響住區(qū)模式類型的人均交通碳排放并不顯著，且沒有顯示出住區(qū)人口密度與交通碳排之間是負(fù)相關(guān)性的，這說明密度不能作為解釋碳排放高低的主要因子。

3.2 設(shè)施多樣性與人均交通碳排放

從曹楊新村公共服務(wù)設(shè)施配置的種類以及數(shù)量來看，其內(nèi)部配套的公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高且種類豐富，這在一定程度上減少了居民對外部設(shè)施使用的行為需求。與此同時，曹楊新村也存在著環(huán)浜空間被割裂、門禁設(shè)置等消極性空間因素的影響，這對于不同住區(qū)模式的居民來說，住區(qū)內(nèi)部某種功能類型的服務(wù)設(shè)施可達性水平的不均衡性也很有可能會增加其選擇外部休閑功能的出行概率。

3.3 交通站點可達性與人均交通碳排放

在軌道交通站點可達性與人均交通碳排放之間的對應(yīng)關(guān)系中（圖7），多層圍合式及小高層行列式這兩種住區(qū)模式與碳排放呈正相關(guān)，其與之前公共交通站點可達性分布特征差異性較大。需要加以解釋的是，在曹楊新村城市軌道交通站點位于住區(qū)東南角，并由此導(dǎo)致了低層、多層住區(qū)模式的可達性卻要明顯高于高層住區(qū)模式，軌道交通站點設(shè)施的分布不均衡會降低其他區(qū)位居民對該種交通方式的選擇概率。

研究對不同住區(qū)模式類型的居民職業(yè)構(gòu)成和家庭年收入水平加以分析，從分析結(jié)果來看（表2），多層圍合式及小高層行列式居民職業(yè)構(gòu)成主要以專業(yè)技術(shù)人員、辦事人員為主，并對應(yīng)于家庭年收入水平在5萬—10萬區(qū)段構(gòu)成比例是最高的。另外還可以看出，除上述兩種住區(qū)模式外，其他住區(qū)模式類型的居民職業(yè)類型主要以辦事人員和商業(yè)服務(wù)人員為主；低層、多層住區(qū)家庭年收入多在5萬元以下，而小高層、高層住區(qū)家庭年收入則在10萬元以上。綜上所述，在空間因素和社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)因素的共同作用下，其導(dǎo)致了多層圍合式及小高層行列式的軌道交通站點可達性與人均交通碳排放之間的正相關(guān)性。

表2　曹楊新村住區(qū)模式類型與居民職業(yè)、家庭年收入?yún)^(qū)隔化特征（單位：%）

4 研究結(jié)論

研究選取上海曹楊新村，從住區(qū)形態(tài)入手按照高、中、低容積率進行模式類型劃分，并反映出住區(qū)的高開發(fā)強度并不是簡單地意味著高密度。從調(diào)查樣本中的住區(qū)密度與交通碳排放之間的相關(guān)性來看，不同住區(qū)模式類型與人均交通碳排放之間呈非線性對應(yīng)關(guān)系，且密度高低并不能作為解釋住區(qū)人均交通碳排的主要影響因子；而住區(qū)設(shè)施豐富程度、交通站點可達性則與人均交通碳排放分別呈整體正相關(guān)性和局部負(fù)相關(guān)性。研究認(rèn)為，住區(qū)模式類型與人均交通碳排放之間關(guān)聯(lián)性本質(zhì)在于：密度指標(biāo)具有開發(fā)強度和社會結(jié)構(gòu)雙重空間意義，其不但與設(shè)施空間布局以及可達性相關(guān)，同時也是城市社會經(jīng)濟組織關(guān)系在空間上的投影，住區(qū)交通碳排放差異性則是空間物質(zhì)與社會經(jīng)濟相互疊合作用造成的。

因此，在中國快速城鎮(zhèn)化背景下，對住區(qū)規(guī)劃模式與碳排放特征之間關(guān)系的理論與實證研究是具有指導(dǎo)本國實踐意義的；隨著居民收入水平提高和居住條件改善，由于住區(qū)居民能耗行為所產(chǎn)生的碳排放影響作用也日益成為學(xué)術(shù)界和政府部門關(guān)注的核心問題。城市空間規(guī)劃不應(yīng)將住區(qū)模式類型選擇簡單化復(fù)制，政府需要從碳排放角度對住區(qū)可持續(xù)發(fā)展加以量化評價，其需要引導(dǎo)適宜的住區(qū)密度來完善職住平衡和設(shè)施配套，并通過社會多階層混合、保障住房提供等規(guī)劃策略實現(xiàn)城市的低碳發(fā)展目標(biāo)。

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Correlation Studies on Residential Pattern and Carbon Emissions from Residents Transportation: A Case Study of Caoyang Xincun in Shanghai

王偉強 李 建

摘 要住區(qū)空間形態(tài)及模式類型與密度相關(guān)，居民交通出行碳排放與密度、設(shè)施多樣性、交通站點可達性有著邏輯關(guān)聯(lián)性。以上海曹楊新村作為實證對象加以模式類型劃分，結(jié)合調(diào)研問卷數(shù)據(jù)將模式類型與碳排放進行相關(guān)性研究。分析結(jié)果顯示，曹楊新村密度與人均交通碳排放間呈非線性波動變化，設(shè)施多樣性與碳排放呈正相關(guān)性，交通站點可達性與碳排放基本呈負(fù)相關(guān)性。還發(fā)現(xiàn)多層圍合式及小高層行列式的人均碳排異于其他模式類型，進一步對其居民職業(yè)構(gòu)成、家庭年收入比較研究，碳排放差異性是由于社會結(jié)構(gòu)的消費區(qū)隔化造成的。因此，判斷住區(qū)模式是否“低碳”，首先當(dāng)明確密度的空間與社會雙重含義，并結(jié)合本國國情、地區(qū)發(fā)展條件來引導(dǎo)未來住區(qū)發(fā)展模式。

AbstractBecause population density is relevant to the residential pattern characteristics and pattern classification, the carbon emission from residential transportation is logically correlated with the population density, the diversity of facilities, and the accessibility of traffic sites. This paper takes Shanghai Caoyang Xincun as the object. We study the correlation between the residential patterns and carbon emissions with the data of the questionnaire data in the 8 residential patterns. The results show that the population density of Caoyang Xincun and the per capita carbon emissions of carbon emissions are nonlinear fluctuations, the diversity of facilities and carbon emissions are positively correlated, and the traffic site can reach a negative correlation with carbon emissions. It is also found that the per capita carbon emissions in the residential patterns of multi-storied enclosure dwellings and medium height row houses are different from other patterns. With the further study in professional structure and family income, it is concluded that the carbon emissions difference is caused by consumer segregation of social structure. Therefore, Before the judgment of low-carbon estate pattern, the structural characteristics of spatial density and society should be clarified first, then the national conditions, regional development condition; socioeconomic factors need to be combined to guide the development of future residential pattern.

關(guān) 鍵 詞住區(qū)模式 | 交通碳排放 | 3Ds理論 | 曹楊新村

KeywordsResidential pattern | Traffic carbon emission | 3Ds theory | Caoyang Xincun

*基金項目：國家自然科學(xué)基金委項目“基于低碳城市目標(biāo)的住區(qū)模式選擇研究——以上海曹楊新村為典型案例”（批準(zhǔn)號：51178316）；上海同濟城市規(guī)劃設(shè)計研究院重點應(yīng)用型課題資助“低碳特征下的住區(qū)模式評價與設(shè)計導(dǎo)則研究”（課題編號：YY-2012-05）資助。

作者簡介

文章編號1673-8985（2016）02-0109-05

中圖分類號TU981

文獻標(biāo)識碼A