大城市高密度中心城区空中花园分布特征与影响因素研究——以广州为例

江海燕

巫俊龙

甄杰沛

李世杰*

存量时期空间规划的核心不是“分土地”，而是在对各类城市规律充分掌握的基础上，不同功能在垂直空间和不同时间的精准配置[1]。发展空中花园及加强立体化连接是未来解决公共空间增量需求与存量空间受限矛盾的重要策略[2-5]。因此，掌握高密度中心城区空中花园分布特征及影响因素，对存量发展阶段垂直空间的精准配置具有重要意义。

空中花园是指位于建筑中间层(平台花园)或屋顶(屋顶花园)的绿色空间[6]。空中花园作为较新型的公共服务设施，不但能提供类似于地面绿地的功能和效益，而且能够最大限度地解决城市高密度地区地面绿色空间不足的问题，因而逐渐成为学术界研究的重点[7]。早期研究主要集中在空中花园的生态效益方面，包括物理环境温湿度的影响[8-9]、绿化植物选种和配置等[10-11]，随后拓展到空中花园造景设计[12-13]、工程与安全[14-16]等。随着研究的深入，研究视角逐渐多元化，如关注空中花园与人的主观感受之间的关系[17-19]等。2019年新冠疫情发生后，空中花园的研究更加细致，包括空中花园的分类特征[20-21]、按照“15分钟城市圈”优先布局绿色屋顶等[22]。其中，空中花园分布的影响因素也是重要研究方向，包括社会经济[23-24]、法规政策[25-26]和物质空间[27-28]等。如Tian等通过对中国香港不同区域屋顶花园数量与地形、屋顶面积、建筑密度、建筑高度、人口密度的相关性分析发现，屋顶面积总体上对屋顶花园数量呈正向影响，建筑高度对屋顶花园数量总体上没有显著影响；
不同因子对中国香港不同区域的影响模式不同，如地形、建筑密度对香港岛和南区呈正向影响，人口密度和建筑密度对黄大仙区和九龙地区呈负向影响；
另外，研究发现中国香港空中花园的发展与城市的发展不相适应，屋顶和平台没有得到充分利用，也没有充分补偿有限的地面绿地[27-28]。

总体而言，由于数据获取难度较大，现有研究大多局限于空中花园的个案研究，而关系到城市总体分布特征及其影响因素的研究相对有限，且多集中于奥地利、中国香港等发达国家和地区，中国大陆相关研究更加缺乏。基于此，本文以广州市中心城区为例，通过高空影像图及现场踏勘获得空中花园和地块形态信息，采用绿比值及差异系数测度空中花园总体分布和发展水平；
建立包括建筑密度、容积率、建筑平均高度、绿地率等反映空中花园所在地块形态特征的指标，采用多元回归模型分析影响空中花园分布的因素，以期为存量阶段通过垂直空间的精准配置获得绿色开放空间增量发展提供理论依据和方法。

1.1 研究范围

选取广州市越秀区、天河区的高密度建成区为研究对象，范围东至科韵路、西至解放中路、北至广园快速路和内环路、南至珠江，面积约42.55km2(图1)。该区域楼宇和人口密集，地面空间有限，增加绿地的潜力较小，常住人口与工作人口密度达2.5万人/km2(第七次全国人口普查数据)，人均公园绿地面积3.95m2，远低于国家公园城市的最低标准(9m2/人)。研究范围内共有空中花园718个，其中屋顶花园516个，平台花园202个(位于裙楼楼顶或中间层平台的记为平台花园，位于建筑最高层楼顶的记为屋顶花园)。

图1 研究范围与对象

1.2 数据获取

本研究采集空中花园的数量、面积及其所在楼顶或平台的面积表征空中花园的分布情况，采集地块总面积、建筑高度、建筑基底面积、建筑密度、人口密度、绿地率和容积率等地块空间形态指标表征影响空中花园分布的物质层面影响因素。数据主要来自谷歌卫星地图的初步识别及实地调研核算，数据获取分为3个阶段：1)业内准备(2020年10—11月)，制定研究计划和调查图表，将研究范围按照市政路划分为7个片区、530个地块，7组风景园林专业学生(每组1名研究生+5名本科生)通过高清影像图初步标记空中花园位置和数量；
2)实地踏勘复核(2020年12月—2021年2月)，每组学生根据初步标记的内容，实地踏勘空中花园所在地，纠正或补充空中花园位置、数量，测量和记录花园所在建筑高度、建筑类型等；
3)业内整理、计算，建立空中花园GIS数据库(2021年3—4月、9—10月)(图2)。

图2 空中花园实地调研照片

1.3 分析方法

1)空间分布的表征方法。

从空中花园的数量和发展水平出发，首先分析空中花园的总体分布特征，进而分析空中花园在不同形态的街区、不同功能的建筑和不同高度的建筑中的分布差异。数量上，采用GIS核密度和分类百分比作为表征指标；
发展水平上，采用平均绿比值R和差异系数CV作为表征指标。其中，平均绿比值R为地块内各空中花园面积Si占其所在屋顶/平台总面积Ai百分比的平均数(公式1)。国内规定屋顶或平台绿化面积应超过50%，才能产生显著的生态效益，绿比值越高，说明空中花园发展水平越高。绿比值差异系数CV为某类建筑屋顶花园绿比值的标准差(公式2)与其均值的百分比(公式3)，反映了该类建筑单个屋顶花园的发展水平与其平均值的偏差。差异系数位于0～15%为小变异，16%～35%为中等变异，大于36%为高度变异，差异系数越大，说明内部发展越不均衡。

2)影响因素的评价方法。

一般而言，影响公共空间的形成因素包括社会经济、政策规范和物质环境3个方面，而建成区物质空间特征及其空中花园分布格局是社会经济、政策规范影响下的综合反映。因此，本研究着重从物质环境层面建构空中花园影响因素指标体系。参考简·雅各布斯经典城市活力理论提出的6个维度11个指标的“简指数”指标体系[29]及Tian等对中国香港空中花园影响因素的研究成果[27-28]，建构由3个维度7个指标组成的影响空中花园分布的指标体系(图3)。3个维度包括地面互补度S(Supplement)、综合需求度D(Demand)和技术难度T(Technology)。地面互补度和综合需求度分别代表传统地面绿地影响的供需2个层面，技术难度代表空中花园这一特定类型相比地面绿地建设面临的特定问题。地面互补度S表征地块对空中花园的补充满足程度，指标包括绿地率xgr和绿地面积xs，均为正向指标。综合需求度D描述地块对空中花园的需求程度，指标包括地块人口密度xpd、建筑密度xbd和容积率xpr，均为正向指标。技术难度T表征空中花园建造施工和管理维护的难度，指标为地块内空中花园所在建筑的平均高度xbh，为负向指标。

图3 大城市中心城区空中花园分布影响因素指标体系

7个变量均为连续变量，所有变量经归一化去量纲后，再进行加权处理，采取相等权重原则，分别计算3个指数(公式4～6)：

采用多元线性回归模型分析影响空中花园分布的因素，选取空中花园个数yN作为因变量，地面互补度S、综合需求度D和技术难度T作为自变量，b0、b1、b2、b3为回归系数(公式7)。

2.1 总体特征

以市政路围合的地块为分析单元，在调查的530个地块中，有346个地块内分布有空中花园。GIS核密度分析表明：空中花园空间分布整体呈“中心双峰+周边多核”的特征。“中心双峰”指空中花园集聚度最高的区域，呈南北向分布在广州大道两侧，包括东山街道东侧及天河南街道、冼村街道、猎德街道西侧；
“周边多核”指空中花园分散在东西区域的多个次级集聚中心，包括棠下街道、员村街道、林和街道南侧、沙河街道、梅花村街道北侧、大东街道西侧和白云街道等。核密度值最低的区域主要是公园绿地和学校，如广州动物园、东山湖公园、广东工业大学东风路校区、广州体育学院、华南师范大学和暨南大学等(图4)。空中花园总体绿比值为47%、差异系数为76%，说明空中花园总体发展水平居中，但各个空中花园的发展水平并不均衡。

图4 空中花园分布的核密度分析

2.2 地块形态与空中花园分布特征

为了解空中花园分布与街区形态的关系，将地块形态按楼层和建筑密度分为4类：平均楼层≤9层、建筑密度≥25%为低层高密度地块，平均楼层＞9层、建筑密度≥25%为高层高密度地块，平均楼层≤9层、建筑密度＜25%为低层低密度地块，平均楼层＞9层、建筑密度＜25%为高层低密度地块。结果表明：44%的空中花园位于高层高密度地块，31%位于低层高密度地块，16%位于高层低密度地块，9%位于低层低密度地块；
分布在高层高密度地块的空中花园最多，分布在低层低密度地块的空中花园最少。在有空中花园的地块中，高层高密度地块平均面积最小，为7hm2，小于低层高密度(10hm2)、高层低密度(9hm2)和低层低密度(12hm2)地块的平均面积(图5)。

图5 地块形态与空中花园分布

2.3 建筑功能与空中花园分布特征

研究区内空中花园所在建筑按照功能可以分为居住、商业、办公、教育、文娱和医疗6种类型。从数量上看，居住建筑的空中花园最多，有412个，占空中花园总量的近六成(57%)；
其次为商业(24%)和办公建筑(11%)，分别有174和79个；
教育、文娱和医疗建筑的空中花园较少，分别为31、10、12个，共占总数的8%(图6-1)。从发展水平来看，各类建筑平均绿比值均在50%上下，居住、办公和医疗建筑小于50%，商业、教育和文娱建筑大于50%。其中，居住建筑最小，为44%；
教育建筑最大，为69%，其增容潜力似乎不明显(图6-2)。但通过绿比值差异系数比较发现，所有建筑类型的CV都超过36%，其中最小为教育建筑(47%)，最大为居住建筑(69%)。

图6 空中花园数量(6-1)和发展水平(6-2)在不同功能建筑的分布特征

2.4 建筑高度与空中花园分布特征

研究区内空中花园所在建筑按照高度可分为3种类型：9层及以下的中低层建筑、10～30层的高层建筑、30层以上的超高层建筑。结果表明，分布在高层建筑的空中花园数量最多，占比45%(325个)；
其次为中低层建筑，占比41%(292个)；
超高层建筑也设置有一定数量的空中花园，占比14%(101个)(图7-1)。从平均绿比值来看，超高层建筑最高，达53%；
中低层和高层建筑的绿比值相当，分别为45%和44%(图7-2)。整体发展水平根据差异系数对比可知，所有类型差异系数均远高于36%，说明空中花园在不同高度建筑中的分布是不均衡的。对于高层和超高层建筑，虽然其差异系数分别达到72%和63%，但需综合考虑屋顶载荷、屋顶设备、经济成本及管理维护等因素。如通过实地调查发现：作为住宅的金东环大厦33层屋顶近一半面积被给排水管网、水箱等设施占用；
按照广州市登革热疫情的防控要求，由于屋顶存在积水问题，位于教育局居住楼18层的屋顶花园被拆除。

图7 空中花园数量(7-1)和发展水平(7-2)在不同高度建筑的分布特征

将530个地块以建筑密度25%为界划分为高密度地块和低密度地块2种类型，分别探究所有地块、高密度地块和低密度地块空中花园分布的影响因素。以归一化后的地块空中花园个数为因变量，以地面互补度、综合需求度、技术难度为自变量，在SPSS 24.0中进行多元线性回归分析，回归结果如表1所示。

表1 广州中心城区空中花园数量影响因素的相关性系数

回归结果表明，就总体样本而言，空中花园数量受地面互补度显著正向影响、受综合需求度和技术难度显著负向影响，并且影响力从大到小依次为：地面互补度、技术难度和综合需求度。就子样本而言，高密度地块的空中花园数量受地面互补度显著正向影响、受综合需求度和技术难度显著负向影响，影响力从大到小依次为：地面互补度、综合需求度和技术难度；
3个因素对低密度地块的空中花园数量影响均不显著。高密度地块3个因素的影响方向与总体样本的分析结果一致，表明空中花园在高密度地块的分布受地面互补度、综合需求度和技术难度的显著影响，是空中花园建设的热点地区，这也与前文高密度地块空中花园占比75%的发现一致。

1)空中花园数量受地面互补度显著正向影响，说明地面互补度越高，空中花园数量越多。从供需视角看，如果地面绿地供给充足，则没有必要通过空中花园来增加绿色空间的供给，空中花园数量应该越少。但在实际中，空中花园的建设与否并不是根据地面绿地的充足水平来决定的，更多是一种自发行为。这就造成了空中花园补充供给与地面绿地供给水平的错配，即空中花园的分布没有很好地与地面绿地充足匹配，造成地面绿地充足的地块空中花园数量也多，而地面绿地不足的地块空中花园数量又不足的现象。空中花园弥补地面绿地的作用没有得到有效发挥，这成为广州城区空中花园发展存在的突出问题。

2)空中花园数量受综合需求度的显著负向影响，说明综合需求度越高，空中花园数量越少。造成该结果的原因可能是综合需求度由人口密度、建筑面积、容积率3个指标共同构成，是通过建成环境特征来表征对于绿色空间的总体需求，而并未具体区分这一需求是针对地面绿地还是空中花园。同时表明，人们对于绿色空间的需求更多还是对地面绿地的需求，而非对空中花园的需求。这一方面是由人们的日常使用习惯决定的，另一方面也与目前空中花园建设管理中存在的突出问题相关，例如可达性不足、可进入性不强、设施不全、缺乏维护保养等(图8)。

图8 广州中心城区空中花园存在的突出问题

3)空中花园数量受技术难度的显著负向影响，说明技术难度越高，空中花园的数量越少。这反映出空中花园这一特殊绿色空间类型受技术条件制约的显著特点，特别是对于高层和超高层建筑而言，建设空中花园所面临的技术挑战是不容忽视的。

4.1 结论

1)广州中心城区空中花园的数量不足、分布不均衡。数量上，2020年广州中心城区空中花园的总数和单位面积个数分别为718个、14.49个/km2，远小于中国香港2011年的2 827个、24.88个/km2，具有很大的提升空间。分布上，虽然与地块形态匹配较合理，但在不同类型、不同高度的建筑间发展并不均衡。尽管高层高密度地块的空中花园数量高于低层高密度和低密度地块，但屋顶平均绿比值与中国香港类似，大部分花园的绿比值都低于50%。按建筑类型来看，教育建筑屋顶绿比值最高，且花园发展较均衡；
而居住和办公建筑屋顶绿比值低且发展不均衡。按建筑层数来看，低层建筑屋顶绿比值最高，且花园发展较均衡；
而高层建筑屋顶绿比值低且发展不均衡。总体上，广州中心城区屋顶并没有被充分利用并发展成为空中花园。

2)空中花园的供需存在一定的错配。首先，空中花园的分布受地面互补度的显著正向影响说明与地面绿地供给的错配，即地面绿地供给充足的地块空中花园数量也多，地面绿地供给不足的地块空中花园数量反而更少，空中花园弥补地面绿地不足的作用没有得到有效发挥。其次，空中花园的分布与综合需求度的显著负向影响说明与潜在人口需求的错配，可能因为人们的日常使用习惯及空中花园存在的问题，使得人们对于绿色空间的需求还是集中在地面绿地而非空中花园，造成综合需求度越高的地块，空中花园数量越少。第三，空中花园的分布显著受制于技术难度，技术挑战主要为高层植物设施暴露易受台风破坏、老旧建筑楼面荷载不足，以及植被养护成本高等，造成楼层越高，空中花园越少；
而高楼层可达地面绿地的机会更少，更需要空中花园的就近补充。

4.2 对策建议

1)针对空中花园数量不足、分布不均衡的问题。根据《广州市关于科学绿化的实施意见(穗办〔2021〕11号)》 提出的“均衡绿地分布要求，积极推动新增公园绿地优先向绿地服务水平低、人口密度高的地区布局”，以及《广州绿地系统规划(2019—2035)》提出的“第五立面”计划，一是对城市更新微改造地区，借鉴英国伦敦国王十字区商业改善区模式(Business Improvement District)，将增加商业和公益性空中花园与开放地面附属绿地和空中花园相结合，成片连片提升以获得改造的利益平衡；
二是对城市更新全面改造地区或新建地区，借鉴美国、新加坡和中国香港私有空间公共化(POPS)的容积率奖励模式，对免费提供空中花园的开发商按照一定比例奖励建筑面积，采用街区一体化设计、多首层设计、垂直城市设计等手法，增加立体开放空间和立体交通的数量及其连通性；
三是对地面绿地特别紧缺的单体建筑、有条件的老旧小区、商业建筑或公共建筑的屋顶进行花园化改造并向公众开放，提升公园绿地服务半径覆盖率和绿地分布均衡性。

2)针对空中花园供需错配的问题。一是规划理念方法上，将绿色空间供需匹配识别的视角由传统二维平面转向三维立体，将供给方的所有绿地类型(地面绿地、空中花园、空中连廊)、需求方的人群类型(不同高度、不同功能建筑内的人群)，以及联系空间与人群的立体交通方式(平面交通、垂直交通)等纳入供需匹配识别分析，以提高空中花园建设决策的科学化水平，使高密度城市在地面空间有限的条件下“向立体空间要绿”，使空中花园补充地面绿地不足的作用得到充分发挥；
二是设计管理上，借鉴美国、新加坡和中国香港等私有空间公共化的做法，通过出台地面-空中花园互补共享激励政策和设计指引等，统一规定基本设计要求、制定空中花园标识系统、根据建筑类型和出资主体确定公共开放程度、设置公共方便可达路线及多元使用功能，以提高可识别性、可达性和可进入性，增强居民使用的便捷性并尽可能满足人们的多元化使用需求，从需求层面提高空中花园的使用率和匹配程度(图9)；
三是加大新技术的推广应用力度，制定严格的屋顶绿化技术标准规范和施工单位认证体系，着力破除空中花园建设的技术障碍。

图9 地面-空中花园互补共享设计示意(9-1 高层高密度地块；
9-2 低层高密度地块)

当然，影响空中花园分布的因素复杂多样，其深层次的作用机理有待深入研究。本研究着重以物质空间要素为切入点，然而空中花园的分布还受社会经济、政策引导等多方面的影响。未来的研究一方面可以补充优化空中花园数据库，如屋顶荷载类型、建筑年代等；
另一方面可以补充调查，了解政府、企业、居民等多元主体对于空中花园的态度，以及在不同楼层居住、工作的人群对于地面绿地和空中花园的使用偏好，不断拓展指标体系，进一步优化分析模型。

注：文中图片均由作者拍摄或绘制。

致谢：感谢广东工业大学2018级风景园林本科班同学对本文基础数据调查作出的贡献。

猜你喜欢高密度绿地花园高密度电法在断裂构造探测中的应用资源信息与工程(2021年5期)2022-01-15高密度电法在寻找地下水中的应用四川地质学报(2020年2期)2020-05-31老城区绿地更新策略——以北京西城区绿地提升为例北京园林(2020年1期)2020-01-18可爱花园少年漫画(艺术创想)(2018年8期)2018-12-06夜晚的花园小学生优秀作文(高年级)(2018年4期)2018-09-11驻马店市绿地内草坪改造及养护管理现代园艺(2017年21期)2018-01-03走进绿地岁月(2017年9期)2017-09-08克拉玛依城市防护绿地树种的选择和配置的探讨现代园艺(2017年11期)2017-06-28城市高密度环境下的建筑学探讨中国房地产业(2016年8期)2016-03-01高密度互连技术强劲发展印制电路信息(2014年12期)2014-03-11

推荐访问:为例 广州 大城市