综述：中国城市街区空间形态指标与夏季白天地表温度关系的研究综述

《ENERGY AND BUILDINGS》：Urban block spatial form indicators in relation to summer daytime land surface temperature in China: a review

　　

•回顾了与中国夏季白天地表温度（LST）相关的街区形态指标。
•共纳入 43 篇文章，包含 46 个独立案例。
•在 65 个街区形态指标中，建筑密度（BD）、容积率（FAR）、平均建筑高度（MBH）和天空视图因子（SVF）的使用频率最高。
•BD、FAI 和 MBH 被归类为高识别率组。
•FAI 在不同气候区存在差异，而 BD 和 MBH 则相对一致。

引言
全球变暖与城市化引起的城市热岛效应的共同作用显著改变了城市微气候 [1], [2], [3]，由此产生的极端高温已成为城市地区的常规风险 [4]，极大地限制了城市可持续发展目标的实现。因此，采取积极有效的城市设计措施来解决这一问题至关重要。城市空间形态是气候适应性城市设计的关键焦点，因为建筑和开放空间的组织会影响地表加热、遮荫和通风条件 [5]。然而，要将城市形态的这种调节作用转化为可实施的规划策略，有必要选择一个既能支持城市形态量化又能应用规划控制的空间单元。街区为此提供了合适的空间尺度。街区作为规划控制的基本单元，允许相关形态分析的结果直接整合到法定规划和城市设计中 [6], [7], [8]。另一方面，城市形态指标通常通过对特定空间单元内的建筑要素进行统计分析来计算。城市形态度量对空间单元很敏感。因此，在本综述中，优先选择道路分隔的街区 [9] 而非规则网格，因为它们将形态聚合与街道定义的规划单元对齐。因此，量化街区空间形态是将降温目标转化为面向形态的规划和设计的关键一步。

为此，城市形态测量学开发了一系列街区形态指标，从而将复杂的建成环境转化为可计算的定量参数 [10]。这使得研究人员能够更精确地提取和表达复杂的街区形态特征。在此基础上，数据驱动的性能预测建模、可解释性分析或聚类分析，以及基于指标参数的形态控制指南，已成为更深入理解和规范街区空间形态的关键途径 [11], [12], [13], [14], [15]。然而，指标体系的不断扩展也给选择带来了挑战。许多指标最初仅用于描述几何特征或空间组成。尽管一些个别研究探讨了这些指标与特定环境结果之间的关系，但相关证据在不同案例之间的一致性尚未得到系统综合。在整合证据之前包含大量指标不仅会增加数据处理负担和认知负荷，还可能降低模型的简约性和可解释性。因此，有必要系统回顾和整合现有的街区空间形态指标并标准化其术语，同时综合其在不同实证案例中的相对关联或模型重要性，从而为指标选择提供 更清晰的证据基础。

然而，尽管指标数量不断增加，但关于其跨案例实证相关性的综合分析却很少。现有综述已从多个角度探讨了相关问题。城市形态领域的综述已建立了描述多尺度城市形态的术语体系、概念分类和定量测量框架 [10], [16], [17], [18]。然而，这些框架主要提供对城市形态的一般描述，尚未系统综合个别指标与特定微气候结果之间的跨案例实证关联。其他综述整理了相关问题，包括影响室外热舒适度的因素 [19]、缓解高温的形态策略 [20]、面向性能的城市形态生成与优化 [21]、机器学习 [22] 和计算模拟 [23]。在更直接关注城市形态指标的综述中，Lin 等人 [5] 考察了土地利用强度、建筑形态、峡谷几何、空间围合度和植被等城市设计指标对行人层面室外热环境的影响，指出这些影响随时间、季节、当地气候和城市背景而变化。Marey 等人 [24] 进一步标准化了某些城市形态指标的术语和计算方法，并总结了这些指标的应用尺度及其与各种微气候参数的关系。这些研究为理解城市形态与微气候之间的关系奠定了重要基础。然而，其范围涵盖从建筑到城市的空间尺度，并涉及地表温度、气温、热舒适度、风环境、空气质量和建筑能耗等环境绩效结果变量。目前仍缺乏以街区为分析单位、整合其空间形态指标及其组合、并使用一致规则比较指标在统一热环境中跨案例实证关联的综述研究。

为使这一比较更具实用性，本综述首先将证据库的地理范围限定为中国。随着快速城市化，许多中国城市采用了高强度发展模式，从而加剧了城市地区的热相关风险 [25], [26]。近年来，随着城市发展从增量扩张转向存量更新，规划重点逐渐从粗放式建设转向现有建成环境的精细化管理和绩效提升 [27], [28]。在此背景下，传统的单维度城市形态指标难以充分表征街区复杂的多维度空间形态及其热环境变化。因此，有必要系统回顾街区空间形态指标及相关证据，为面向形态的城市设计提供依据。同时，中国幅员辽阔，涵盖多种气候区，为考察形态与热环境关系的气候相关变化提供了丰富的样本基础。

基于上述定义的地理范围，并为进一步确保研究之间的可比性，本综述统一将结果变量和观测背景限定为遥感获取的夏季白天地表温度（LST）。这一决定基于三个考虑因素。首先，夏季白天通常是城市热风险最显著的时期之一，因此是降温研究的主要时间背景。其次，在相关实证研究中，LST 是表征城市热环境最常用的代理变量，且案例研究数量相对较多，为跨案例评估提供了证据基础。最后，遥感观测提供了连续、高分辨率的空间覆盖，适合街区尺度的大样本分析。

基于上述内容，本综述提出了两个相互关联的研究问题：
研究问题 1（RQ1）：在中国城市夏季白天 LST 的研究中，现有研究使用了哪些街区空间形态指标，以及这些指标如何组合以表征街区空间形态？
研究问题 2（RQ2）：在符合条件的实证案例中，哪些指标在关联强度或模型重要性方面始终排名靠前，以及这种跨案例一致性在不同主要气候区有何差异？

通过回答这些研究问题，本综述旨在通过考察不同指标的使用和组合，并评估其与 LST 的跨案例实证关联的一致性，建立一份夏季白天 LST 的街区空间形态指标清单。这将为未来街区尺度 LST 研究中城市形态指标的选择提供更科学的证据基础。具体而言，本文分为五个部分。第 1 节是引言；第 2 节描述了用于收集数据和综述文献分析的方法。第 3 节展示了研究结果并总结了结论，包括初步指标筛选和指标间的跨案例关联。第 4 节讨论和第 5 节结论分别是讨论和结论部分。

材料收集
为了全面理解街区空间形态指标在与夏季白天 LST 相关方面的使用情况和相对重要性，本综述按照 PRISMA 指南 [29] 进行，该指南已应用于城市研究综述 [30], [31], [32]。在主题上，本研究主要关注使用指标描述街区形态并考察其与热环境关系的定量实证研究。需要澄清的是

纳入文献的基本信息
首先检查了纳入文献的基本信息。图 3a 显示了纳入文献的发表日期。可以看出，关于街区空间形态指标及其性能的最早出版物出现在 2019 年，且在 2023 年之前该领域受到较少关注，平均每年仅有 2.8 篇出版物。2024 年之后这一趋势发生转变，年出版物数量急剧上升。2024 年和 2025 年分别有 10 篇和 18 篇出版物。

跨案例高层级识别及其意义
在 65 个城市街区空间形态指标中，本研究将 BD、FAI 和 MBH 归类为高识别率组，比率分别为 66.82%、52.53% 和 38.50%。在核心层级识别率方面，BD 的核心层级识别率高于 FAI 和 MBH。这些结果表明，在纳入的夏季白天 LST 案例中，BD 更频繁地排在指标之首，在案例内排名中占据最高的相对层级，而 FAI 和

结论
本综述综合了 43 篇文章（涵盖 46 个独立案例）的证据，系统考察了中国城市街区空间形态与夏季白天 LST 之间的关系。共识别出 65 个街区空间形态指标，并归类为五个形态维度：开发强度、垂直波动、空间开放性、形态与边界复杂性以及空间布局。结果表明，建筑密度（BD）、容积率（FAR）、平均

关于稿件准备过程中生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明
在准备本工作期间，作者使用 Trae 协助数据可视化，并使用 GPT 提高可读性。在使用这些工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。

CRediT 作者贡献声明
吴子浩（Zihao Wu）：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。
佟子宇（Ziyu Tong）：写作 – 审阅与编辑，监督，项目管理，方法论，资金获取，概念化。
于智超（Zhichao Yu）：调查。
曹思雯（Siwen Cao）：调查。

利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本论文中报告的工作。

致谢
本研究得到国家自然科学基金（52578026）和江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX25_0331）的支持。此外，作者感谢匿名审稿人和编辑提出的详细且有价值的意见和建议。

吴子浩 | 佟子宇 | 于智超 | 曹思雯