城市道路肌理形態(tài)多維指標(biāo)的微氣候影響分析

姜允芳 韓雪梅 石鐵宋 丹然

摘要：不同歷史背景和規(guī)劃理念下形成一個城市的不同道路肌理形態(tài)，不同的道路肌理形態(tài)又影響作用于城市微氣候因子而形成了獨特的局地微氣候，以上海老城廂、古北社區(qū)、安亭新鎮(zhèn)和新江灣城4個城市肌理為研究對象，利用ENVI-met4.3模擬軟件對4個區(qū)域的微氣候進行模擬，進而從中觀與微觀方面對比分析城市道路肌理的微氣候狀況，在中觀層面分析了路幅寬度、走向、間距和連通性與氣候環(huán)境的關(guān)聯(lián)性：在微觀尺度分析了道路的貼線率、高寬比（H/w）和天空開闊度（sVF）指標(biāo)對道路的微氣候因子分布特征的影響，這一尺度的微氣候特征比較分析研究對城市設(shè)計及空間形態(tài)優(yōu)化方面將提供氣候適應(yīng)性發(fā)展的有益建議。

關(guān)鍵詞：城市道路肌理：微氣候：道路形態(tài)指標(biāo)：ENVI-met

中圖分類號：TUll9+，4文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/jissn，1000-5641.201941004

0引言

近些年，城市的氣候環(huán)境發(fā)生著劇烈的變化，城市空間形態(tài)因子的影響研究成為城市氣候研究重要內(nèi)容，這一領(lǐng)域的研究基本上包括3個空間維度，中尺度、局地尺度和微尺度，局地尺度研究范圍在1-A0km以內(nèi)，研究該尺度范圍內(nèi)整體的熱環(huán)境、風(fēng)環(huán)境以及城市形態(tài)對局部微氣候的影響作用，微尺度是街道尺度，范圍在0.1-A km之間，城市局地尺度微氣候的研究正在成為城市氣候研究的重點和難點。

城市空間肌理形態(tài)是由路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與街區(qū)尺寸等結(jié)構(gòu)要素和城市建筑單體、綠化、水體、不同材質(zhì)的地表面等肌理元素組成，城市道路路網(wǎng)形態(tài)和模式作為構(gòu)成城市肌理形態(tài)的主要空間組成，其微氣候也是城市局地微氣候優(yōu)化研究的主體內(nèi)容，當(dāng)今，城市微氣候的研究在空間尺度上基本呈現(xiàn)了兩端分布的狀態(tài)，大部分是城市層面和街區(qū)層面的研究，在宏觀上，主要研究了城市下墊面性質(zhì)和形態(tài)組成對城市局部氣候的影響;在微觀上，研究主要集中在街道峽谷規(guī)劃布局的小氣候效應(yīng)模擬和風(fēng)環(huán)境特征研究，在局地空間尺度上，城市形態(tài)學(xué)指標(biāo)的微氣候影響研究仍然較少，有關(guān)研究提出包括密度、粗糙度、多孔性、彎曲率、緊湊度、封閉性、完整性、連續(xù)性等一套城市肌理描述指標(biāo)，基于這一指標(biāo)體系，在香港城區(qū)層面，提出了完整高寬比、封閉性、粗糙面高度、首層平面設(shè)置高度、總建筑體積/建筑數(shù)量和高度標(biāo)準(zhǔn)偏差6個空間形態(tài)影響氣候質(zhì)量指標(biāo)，基于城市景觀模型監(jiān)測，2km×2km面積的東京案例研究中，指標(biāo)變量包括建筑基底面積、建筑容積、建筑面積比、建筑平均高度、單位用地的建筑物表面積等，城市多維指標(biāo)對地面溫度的影響作用，基本反映出三維空間指標(biāo)的重要影響，研究表明道路走向、道路高寬比（H/w）、天空開闊度（sVF）、綠化因子對微氣候產(chǎn)生不同程度的作用，綜合來看，前期研究多數(shù)關(guān)注建筑群體的物質(zhì)構(gòu)成特性，對于外部空間肌理的規(guī)劃管制指標(biāo)，特別是道路網(wǎng)絡(luò)的整體空間結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)微氣候效應(yīng)的影響作用方面，很少有相關(guān)研究成果，本研究結(jié)合道路系統(tǒng)規(guī)劃常規(guī)的空間描述指標(biāo)進行微氣候作用的關(guān)聯(lián)分析，

不同歷史脈絡(luò)和不同空間尺度的連續(xù)區(qū)域通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，最終形成了不同年代背景影響下的當(dāng)代城市空間肌理，這些不同類型城市形式和結(jié)構(gòu)建立起城市系統(tǒng)的復(fù)雜性，本文以上海不同年代城市空間發(fā)展演替背景下形成的4個典型不同的城市道路肌理作為研究對象，從局地尺度分析不同城市肌理中道路空間形態(tài)指標(biāo)影響下的微氣候分布狀況，探討不同道路格局特征與街道微氣候的關(guān)系，從而為今后城市空間和道路網(wǎng)絡(luò)形態(tài)優(yōu)化方面提供氣候適應(yīng)性發(fā)展的參考性建議。

1研究區(qū)域和方法

1.1研究區(qū)域選取與概況

隨著不同階段的歷史演變，上海城市形成了不同的聚居核心單元和分區(qū)模式，在17世紀(jì)已建鎮(zhèn)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的“上海之根”老城廂地區(qū)，在上海不同時期空間功能演進、空間形態(tài)演替發(fā)展中扮演著上海中心的角色;改革開放，上海虹橋開放區(qū)承接居住與國際貿(mào)易交流的需要，在多種文化沖擊下形成古北國際社區(qū)，是20世紀(jì)90年代上海另一個對外展示的城市窗口;2000年，上海的近郊區(qū)域選址設(shè)置了緩解城市中心擁堵的居住新城，安亭新城就是上?！耙怀蔷沛?zhèn)”規(guī)劃的現(xiàn)代小鎮(zhèn)代表;21世紀(jì)10年代上海劃定了江灣一五角場副中心，人居新“城”區(qū)典范的新江灣城應(yīng)運而生，正是城市不同時期區(qū)域肌理的空間形態(tài)，構(gòu)成了上海這個多元文化并存、充滿活力的大都市區(qū)域，這4個區(qū)域代表了上海不同時代背景下形成的城市空間肌理形態(tài)。

本研究選取了上海老城廂、古北社區(qū)、安亭新鎮(zhèn)和新江灣城這4個典型城區(qū)，結(jié)合4個“城”區(qū)的相關(guān)資料檢索，并通過Google Earth下載4個空間肌理形態(tài)在2017年5月27日分辨率為0.51m/像素的衛(wèi)星影像圖（http：//earth，google，com），獲取包括下墊面水泥、瀝青、水體、綠化植被，以及建筑物布局等數(shù)據(jù)信息，建筑高度是通過建筑層數(shù)乘以每層的高度，這里默認層高為3m，通過地圖和現(xiàn)場勘察獲取建筑層高，圖1為衛(wèi)星影像圖和區(qū)域道路網(wǎng)絡(luò)的疊加，可以清晰地看出4個案例選擇區(qū)域的空間肌理形態(tài)結(jié)構(gòu)和路網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)。

4個區(qū)域的城市道路肌理和空間格局相關(guān)指標(biāo)情況見圖1和表1.（1）老城廂位于上海中心城區(qū)，具有獨特的老城廂低容積率高密度的空間格局，其道路網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，路網(wǎng)密度大，道路狹窄彎曲，交叉路口多且非正交，其中，市區(qū)性交通道路寬度可達40m，內(nèi)部主要街道寬度為7～8.5m，而里弄寬度多為3-5m，內(nèi)部建筑為傳統(tǒng)的里弄形式，層高在2-4層，（2）古北社區(qū)位于上海市長寧區(qū)，街區(qū)形式為典型的開放圍合式，建筑由多層和高層圍合構(gòu)成周邊式圍合開敞空間和行列式兩種形態(tài)布局模式，其區(qū)內(nèi)主要道路大體呈格網(wǎng)狀分布，具有良好的交通通達性，綠化形態(tài)為大型和小型斑塊綠地分散布局，（3）安亭新鎮(zhèn)位于上海西部嘉定區(qū)，占地5km²，而本研究的范圍為安亭新鎮(zhèn)西區(qū)2km²以內(nèi)，主體街坊為周邊圍合式，建筑層高為4-5層，其道路格局呈不規(guī)則環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)布局，內(nèi)部道路呈“井”字道路并形成風(fēng)車形的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主干道寬度為28～40m，街坊內(nèi)部路為15m，路網(wǎng)和綠化相交成網(wǎng)狀，（4）新江灣城占地9.45km²，本研究的新江灣城區(qū)域面積為1.31km²，新江灣城規(guī)劃主要是打造生態(tài)型的花園城市其主體道路格局為尺度較大的傾斜方格網(wǎng)模式，綠化形態(tài)為集中大型綠地和綠網(wǎng)結(jié)合，

1.2研究方法

1.2.1數(shù)值模擬微氣候因子分布

目前，數(shù)值模擬方法成為研究城市微氣候的有效方法，其中ENVI-met是1998年德國的Bruse和Fleer教授開發(fā)的一種基于三維流體非靜力模型的數(shù)值模擬軟件，能夠在不同中尺度或微尺度條件下模擬城市地表一植被一空氣的微氣候相互作用，本文研究范圍是局地尺度的城市微氣候，區(qū)域面積在1^-2km²范圍內(nèi)，采用的是ENVI-met4.3版，模擬日期是2017年7月23日，氣象數(shù)據(jù)采用的是23日當(dāng)天虹橋氣象站監(jiān)測的氣象數(shù)據(jù)（htips：//www，wunderground，com/），地面粗糙度反映了地面與空氣的摩擦力，4個區(qū)域表面主要為混凝土，粗糙度一般為0.01.具體的初始輸入的氣象參數(shù)值見表2.初始溫度是根據(jù)23日一天平均溫度設(shè)置的，由于每個區(qū)域的規(guī)模大小、特征不一樣，因此，建模時的網(wǎng)格設(shè)置和參數(shù)設(shè)置也不一樣，詳細的參數(shù)設(shè)置見表3.

1.2.2道路形態(tài)指標(biāo)和氣象因子

（1）道路形態(tài)指標(biāo)

在城市中觀尺度道路整體網(wǎng)絡(luò)形態(tài)指標(biāo)方面，選取了道路寬度、走向、間距、道路連接度作為空間形態(tài)指標(biāo)，道路寬度根據(jù)道路等級來劃分，分為干道和支路，道路走向分為東西走向和南北走向，道路間距是城市道路交叉口之間的距離，通過測量計算出4個區(qū)域各道路的平均間距，道路連接度是衡量道路網(wǎng)絡(luò)化程度的指標(biāo)，連接度越高，說明道路網(wǎng)絡(luò)程度越高，具體計算公式為公式中，β為連接度系數(shù)，L為路網(wǎng)總路段數(shù)，V為路網(wǎng)節(jié)點數(shù)。

在微觀街道構(gòu)成要素影響作用方面，研究道路構(gòu)成的特征因子包括道路貼線率、道路高寬比（H/w）、道路的天空開闊度（sVF），

具體指標(biāo)計算方法如下：

①天空開闊度（SVF）指的是地面上指定一點可見天空與整個天空圓頂?shù)谋壤?，可以表征所研究區(qū)域地面所吸收太陽輻射的能力，這個指標(biāo)通過ENVI-met軟件根據(jù)研究區(qū)域的實際情境進行模擬計算，得出各點的SVF平均值。

②道路貼線率（t）是道路臨街建筑物的長度與道路紅線長度的比值，表征道路建筑物的連續(xù)程度，根據(jù)上海市道路網(wǎng)這個指標(biāo)的統(tǒng)計分析情況，在本研究中分為5個等級，t≤0.5為五級控制區(qū);0.50.8為一級控制區(qū)。

③道路高寬比（H/w）是道路兩邊建筑物高度與道路寬度之間的比值，表征道路的開闊度情況，

（2）氣象要素指標(biāo)與熱舒適性指標(biāo)

在微氣候狀況描述方面，研究討論了道路肌理空間的空氣溫度、風(fēng)速和熱舒適性指標(biāo)，空氣溫度、風(fēng)速采用道路空氣溫度和風(fēng)速的平均值，熱舒適性指標(biāo)采用預(yù)測平均熱反應(yīng)（PMV）數(shù)值，用以表示人體熱量預(yù)算差異，通常說來，PMV的值在4-+4的范圍內(nèi)，當(dāng)PMV值在2-+2的范圍內(nèi)，表示熱舒適性比較好。

在道路間距和街道三維空間形態(tài)指標(biāo)的微氣候效應(yīng)關(guān)聯(lián)分析過程中，為了減少每一個研究區(qū)域不同景觀環(huán)境的影響作用，關(guān)聯(lián)指標(biāo)采用了空氣溫度差、風(fēng)速差、PMV差值，由于道路連接度是體現(xiàn)整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征，因此在分析道路連接度與微氣候效應(yīng)關(guān)系時，可以用溫度、風(fēng)速和PMV的變異系數(shù)（coefficient of Variation）去整體分析不同連接度的道路氣候因子和熱舒適性數(shù)值的離散程度，可以從中觀層面體現(xiàn)整體道路網(wǎng)連通特點對微氣候指標(biāo)的影響作用效果，變異系數(shù)具體的計算公式為其中，CV為變異系數(shù)，SD為標(biāo)準(zhǔn)差，MN為平均值。

1.2.3模擬方法的精度驗證

結(jié)合現(xiàn)場實測，將其結(jié)果與模擬值進行對比，從而驗證ENVI-met模擬的精度，選擇老城廂為實測地點，分別布置了10個監(jiān)測點，包括不同的道路級別和不同位置，見圖2.利用手持氣象儀（kestrel5000）在2018年8月10日進行實測上午10：00時地面1.5m處的氣象狀況，每個監(jiān)測點將分別測出5個數(shù)據(jù)，算取平均值，作為監(jiān)測點實測數(shù)據(jù)。

對模型的驗證方法采用均方根誤差法（RMSE），RMSE是驗證實測值和模擬值之間偏差的有效方法，當(dāng)RMSE值很大時，則表示模擬值和實測值之間的誤差很大，反之亦然，計算公式為其中，RMSE是均方根誤差，Xobs，i表示一點的實測值，Xmodel，i表示一點的模擬值，n表示實測點的數(shù)量。

通過10個監(jiān)測點的實測值和當(dāng)日模型模擬值進行對比，見圖3a，可以看出10個監(jiān)測點的實測值與模擬值的溫度變化趨勢基本一致，通過計算，見圖3b，10個監(jiān)測點的實測值與模擬值溫度的線性擬合度為0.85.RMSE為0.7℃，實測值與模擬值差異很小，驗證了該軟件模擬微氣候環(huán)境的可行性。

2結(jié)果分析

2.1中觀層面道路肌理形態(tài)指標(biāo)與微氣候因子分布

考慮到人們出行的最佳戶外活動時間，選擇9：00這個時間點，從空氣溫度、風(fēng)速以及熱舒適性指標(biāo)PMV值分析4個城市肌理的道路在地面1.5m處道路等級、走向、間距和連接度對微氣候影響作用。

2.1.1道路肌理形態(tài)指標(biāo)與空氣溫度分布

圖4為4個肌理9：00的空氣溫度分布圖，結(jié)合提取道路的空氣溫度模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，整體來看，老城廂的道路平均空氣溫度最高，為35.63℃，其次為古北社區(qū)，道路平均空氣溫度為35.59℃，第三是安亭新鎮(zhèn)，道路平均空氣溫度為35.57℃，新江灣城的道路平均空氣溫度最低，為35.47℃。

表4呈現(xiàn)了4個區(qū)域道路不同走向和不同等級與空氣溫度的關(guān)系，結(jié)果顯示：①相同道路走向，老城廂、古北社區(qū)和新江灣城道路干道空氣溫度高于支路空氣溫度，結(jié)合圖4.發(fā)現(xiàn)道路越寬，寬道路中心與邊緣的空氣溫度差異也越大;安亭新鎮(zhèn)的道路僅為支路，不做贅述，②道路走向來看，老城廂、古北社區(qū)和新江灣城同一等級的道路，南北走向空氣溫度低于東西走向空氣溫度，由于早上9：00.太陽直射東邊，使得南北走向的道路東邊地物遮擋形成陰影，道路整體溫度偏低，安亭新鎮(zhèn)同一等級的道路東西向溫度低于南北向空氣溫度，安亭新鎮(zhèn)東西向道路有一定程度的傾斜，為順風(fēng)向，南北向道路為背風(fēng)向，當(dāng)太陽高度角較低時，順風(fēng)向的走向優(yōu)勢一定程度彌補了東西走向空氣溫度的劣勢。

道路間距指標(biāo)對空氣溫度因子的影響分析采用路幅空間范圍內(nèi)空氣溫度差值來關(guān)聯(lián)道路間距的影響效應(yīng)，表5呈現(xiàn)了4個區(qū)域不同道路路口間距的溫度差值變化情況，同一個區(qū)域，道路的間距越大，道路上的溫度和區(qū)域整體溫度差異越大，尤其是安亭新鎮(zhèn)和新江灣城，這種現(xiàn)象更為明顯，從圖4也可以看出，這兩個區(qū)域道路密度低，路網(wǎng)間距整體較高，溫度差異較明顯。

道路路幅范圍內(nèi)部空氣溫度的波動性采用氣溫變異系數(shù)來反映離散程度，表6為連接度不同的4個區(qū)域的溫度變異系數(shù)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，道路連接度越高，道路溫度的變異系數(shù)越小，說明路網(wǎng)越發(fā)達，道路溫度分布越均勻，波動越小，此外，從圖4可以看出，通達性較好的交叉口處也是空氣溫度低值區(qū)，

2.1.2道路肌理形態(tài)指標(biāo)與風(fēng)速分布

圖5為4個肌理9：00風(fēng)速分布圖，結(jié)合提取道路的風(fēng)速模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，整體來看，古北社區(qū)的道路平均風(fēng)速最高，為1.50m/s，其次是老城廂，道路平均風(fēng)速為1.41m/s，新江灣城的道路平均風(fēng)速為1.33m/s，安亭新鎮(zhèn)道路平均風(fēng)速最低，其平均風(fēng)速值為1.11m/s。

表7為4個區(qū)域道路不同走向和不同等級與風(fēng)速的關(guān)系，結(jié)果顯示：①相同道路走向，老城廂和古北社區(qū)干道風(fēng)速大于支路的風(fēng)速，結(jié)合圖5看出，尤其是老城廂，內(nèi)部支路道路普遍較窄，風(fēng)速普遍較低;新江灣城南北走向干道風(fēng)速大于支路風(fēng)速，且差異較大，而東西走向的支路的風(fēng)速大于干道風(fēng)速，由于道路傾斜角不同，新江灣城道路東西走向干道與風(fēng)向的夾角大于東西走向支路與風(fēng)向的夾角，②從道路走向來看，老城廂同一等級的道路，南北走向的風(fēng)速普遍高于東西向的風(fēng)速;古北社區(qū)、新江灣城道路干道南北走向的風(fēng)速高于東西走向的風(fēng)速;支路上，古北社區(qū)、新江灣城和安亭新鎮(zhèn)均表現(xiàn)為南北走向風(fēng)速低于東西走向的風(fēng)速，這3個區(qū)域支路的彎曲方向均為東西順風(fēng)向，南北背風(fēng)向，顯而易見，順風(fēng)向風(fēng)速高于背風(fēng)向風(fēng)速。

道路間距指標(biāo)對風(fēng)速因子的影響分析采用路幅空間范圍內(nèi)風(fēng)速差值來關(guān)聯(lián)道路間距的影響效應(yīng)，表8呈現(xiàn)了4個區(qū)域不同道路路口間距的風(fēng)速差值變化情況，結(jié)果顯示：同一個區(qū)域，道路的間距越大，道路風(fēng)速與區(qū)域的風(fēng)速差值越大，從圖5可以看出在道路交叉口處道路的風(fēng)速偏高。

道路路幅范圍內(nèi)部風(fēng)速的波動性采用風(fēng)速變異系數(shù)來反映離散程度，表9為連接度不同的4個區(qū)域的風(fēng)速變異系數(shù)值，結(jié)果為道路連接度越高，道路風(fēng)速差異系數(shù)越大，說明路網(wǎng)越發(fā)達，道路的風(fēng)速波動越大，老城廂和古北社區(qū)路網(wǎng)發(fā)達，道路交叉口多，因此道路風(fēng)速分流多，使得不同路段的風(fēng)速不同，另外，圖5中可以發(fā)現(xiàn)，4個區(qū)域的道路兩邊有行道樹的路段，風(fēng)速也會相對較低。

2.1.3道路肌理形態(tài)指標(biāo)與熱舒適性因子PMV分布

圖6為4個肌理9：00PMV分布圖，結(jié)合提取道路的PMV模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，整體來看，老城廂道路平均PMV為4.93.PMV值最高，熱舒適性最差，其次是安亭新鎮(zhèn)，PMV值為4.68.然后是古北社區(qū)，PMV值為4.57.新江灣城的熱舒適最好，PMV值為4.54。

表10呈現(xiàn)了4個區(qū)域道路不同走向和不同等級與PMV值的關(guān)系，結(jié)果顯示：①相同道路走向，老城廂、古北社區(qū)和新江灣城道路干道的PMV值高于支路的PMV值，且從圖6可以看出，老城廂的道路越寬，道路中心與道路兩邊的PMV差異越大，②從道路走向來看，老城廂、古北社區(qū)和新江灣城的同一等級道路，南北走向PMV值低于東西走向的PMV值;而安亭新鎮(zhèn)南北走向和東西走向的PMV值整體相似，結(jié)合溫度和風(fēng)速，東西順風(fēng)向的風(fēng)速優(yōu)勢彌補了東西向暴露于太陽直射的劣勢，一定程度上改善了熱舒適性。

道路間距指標(biāo)對PMV值的影響分析采用路幅空間范圍內(nèi)PMV差值來關(guān)聯(lián)道路間距不同等級標(biāo)準(zhǔn)的影響效應(yīng)，表11呈現(xiàn)了4個區(qū)域不同道路路口間距的PMV差值變化情況，可以看出，在同一個區(qū)域，表現(xiàn)為間距越大，道路PMV值與區(qū)域PMV值差值越大，安亭新鎮(zhèn)和新江灣城間距整體大于老城廂和古北社區(qū)，這種現(xiàn)象更為明顯。

道路路幅范圍內(nèi)部PMV的波動性采用PMV變異系數(shù)來反映離散程度，表12為連接度不同的4個區(qū)域的PMV變異系數(shù)值，可以看出，道路連接度越高，道路PMV值變異系數(shù)越小，說明道路的熱舒適性分布越均勻，波動越小，此外，從圖6中看出，4個區(qū)域種植有行道樹的道路，其兩邊的PMV值都非常低，這說明綠化能夠很好地改善道路熱舒適性。

2.2微觀層面道路肌理形態(tài)指標(biāo)與微氣候因子分布

2.2.1道路形態(tài)指標(biāo)與微氣候因子的相關(guān)性分析

在微觀層面研究道路貼線率、H/w、SVF對道路空間微氣候的影響采用定量的線性回歸分析，利用Excel的CORREL和Stata軟件的相關(guān)分析對4個區(qū)域的道路形態(tài)指標(biāo)與之對應(yīng)的空氣溫度、風(fēng)速和PMV建立相關(guān)性和一元回歸關(guān)系，進而確定道路形態(tài)指標(biāo)與微氣候因子和熱舒適性PMV的關(guān)系，為不同形態(tài)指標(biāo)的道路氣候環(huán)境分布提供直觀解釋。

2.2.1.1道路形態(tài)指標(biāo)與空氣溫度關(guān)系的相關(guān)性分析

通過計算4個區(qū)域的道路形態(tài)指標(biāo)與空氣溫度的相關(guān)性，經(jīng)一元線性回歸分析，所得結(jié)果見表13.

從表13中可以看出，老城廂道路空氣溫度與貼線率顯著性最強，呈顯著負相關(guān)關(guān)系，雖然H/w值與空氣溫度值相關(guān)系數(shù)很高（r=-0.920），但無顯著性，解釋性不強，SVF值與空氣溫度有正相關(guān)關(guān)系，但顯著性也不太高，老城廂內(nèi)部道路狹窄密集，容易導(dǎo)致熱量集聚在內(nèi)部無法散熱，H/w值對空氣溫度影響有關(guān)聯(lián)而不顯著，古北社區(qū)道路貼線率相近，影響道路空氣溫度的主要指標(biāo)是SVF值，呈顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.921.p=0.02），安亭新鎮(zhèn)和新江灣城的道路H/w值是影響空氣溫度的主要因素，H/w與空氣溫度呈顯著負相關(guān)（r=0.847.p=0.03），新江灣城SVF值低的道路，空氣溫度值也相對較低，但結(jié)果不顯著，主要因為新江灣城道路周圍良好的景觀綠地環(huán)境對道路的影響作用。

2.2.1.2道路形態(tài)指標(biāo)與風(fēng)速關(guān)系的相關(guān)性分析

通過對4個區(qū)域的道路指標(biāo)與風(fēng)速的相關(guān)性和一元線性回歸分析，研究每個區(qū)域的道路形態(tài)指標(biāo)對風(fēng)速的影響作用，計算結(jié)果見表14.

對于對風(fēng)速的影響來說，老城廂道路的貼線率、SVF和H/w對風(fēng)速都有顯著影響，其中貼線率和H/w值與風(fēng)速呈顯著負相關(guān)，SVF值與風(fēng)速呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)都在0.8以上，p<0.01.道路H/w與風(fēng)速的相關(guān)關(guān)系更強，古北社區(qū)的道路風(fēng)速主要與道路形態(tài)指標(biāo)的SVF值有關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.934.顯著性很高，安亭新鎮(zhèn)的風(fēng)速與SVF值呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.989.p值為0.01.新江灣城的道路風(fēng)速與H/w值和SVF值都有關(guān)，且都呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)都在0.8以上。

2.2.1.3道路形態(tài)指標(biāo)與PMV關(guān)系的相關(guān)性分析

通過對4個區(qū)域的道路指標(biāo)與PMV值的相關(guān)性和一元線性回歸分析，研究每個區(qū)域的道路形態(tài)指標(biāo)對PMV值的影響作用關(guān)系，計算結(jié)果見表15。

老城廂的道路貼線率和SVF值是影響道路熱舒適性的主要因子，道路貼線率與道路熱舒適性PMV值呈顯著負相關(guān)（r=0.916.p=0.02），道路SVF值與PMV值呈顯著正相關(guān)（r=0.908.p=0.03），古北社區(qū)的道路SVF值與PMV值的關(guān)聯(lián)性更強，相關(guān)系數(shù)0.914.呈正相關(guān)，顯著性很強（p=0.005），安亭新鎮(zhèn)這3個道路形態(tài)指標(biāo)中，SVF值是影響道路熱舒適性的主要因子，SVF值與PMV呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.910.顯著性較高（p<0.05），H/w值與PMV呈負相關(guān)關(guān)系，但顯著性弱，解釋力不強，新江灣城道路PMV值主要與H/w和SVF值有關(guān)，其中H/w與PMV值呈顯著負相關(guān)（r=0.982.p=0.01），SVF值與PMV值呈顯著正相關(guān)（r=0.954.p=0.03），H/w與道路熱舒適性的相關(guān)性更高。

2.2.2道路形態(tài)指標(biāo)與微氣候因子描述性分析

通過選取4個研究區(qū)域不同道路等級和走向的若干典型道路，對比分析不同構(gòu)成形態(tài)指標(biāo)f貼線率、高寬比H/w和天空開敞度SVF）因子的路段空間微氣候指標(biāo)因子空間分布數(shù)情況，從而從平面和垂直維度的空間特征構(gòu)成方面分析空間形態(tài)要素因子各項指標(biāo)的微氣候影響作用（見圖7），

2.2.2.1道路形態(tài)指標(biāo)與空氣溫度關(guān)系描述性分析

比較分析4個區(qū)域不同道路走向和級別的形態(tài)指標(biāo)與空氣溫度的關(guān)系，可以看出其空間指標(biāo)微氣候影響作用特征，見圖7。

（1）東西走向的城市干道

這一類型的城市干道，老城廂的人民路南貼線率很低（0.5以下），道路整體開闊，因而SVF值很高，其道路空氣溫度數(shù)值最大，老城廂復(fù)興東路的貼線率相對較高（0.5～0.8），空氣溫度呈現(xiàn)較低，這一規(guī)律某種程度上體現(xiàn)貼線率在影響空間氣溫變化，新江灣城干道殷行路貼線率低，SVF值高，其空氣溫度數(shù)值也很大，古北社區(qū)干道虹橋路其道路SVF值較低，空氣溫度也相對較低。

（2）東西走向的城市支路

這一類型的城市支路，當(dāng)貼線率相同時，可以看出H/w和SVF影響其空氣溫度的作用非常明顯，古北社區(qū)在道路貼線率和H/w值相近的情況下，呈現(xiàn)為SVF值越高，空氣溫度越高，老城廂受到道路貼線率作用影響明顯，貼線率數(shù)值在0.8以上時空氣溫度始終是高于貼線率為0.5的道路，安亭新鎮(zhèn)貼線率和H/w值高、SVF值低的空氣溫度較低，如安禮路，而安德路南、安德路北受道路綠化降溫作用，其H/w和SVF值對空氣溫度的作用不明顯，雖然其SVF值不同，但空氣溫度相同且較低，同樣，新江灣城國帆路道路H/w值高，SVF值低，空氣溫度最低。

（3）南北走向的城市干道

這一走向的城市干道，古北社區(qū)古北路和新江灣城淞滬路具有貼線率和H/w相近且數(shù)值較低的特征，其SVF數(shù)值越大，路段空間的氣溫越高，老城廂的河南南路和新江灣城的淞滬路具有相近的H/w和SVF數(shù)值，河南南路的貼線率在0.5～0.8之間，空氣溫度出現(xiàn)低值，結(jié)合老城廂復(fù)興東路東西向城市干道的這一特征分析，可以體現(xiàn)貼線率在一定閾值范圍起到降溫作用。

（4）南北走向的城市支路

這一走向的城市支路，其路段的表現(xiàn)為H/w與空氣溫度呈負相關(guān)，SVF值與空氣溫度呈現(xiàn)正相關(guān)特征;貼線率0.5～0.8區(qū)間，其貼線率影響程度大于SVF指標(biāo)的影響作用，當(dāng)老城廂H/w相近時，SVF數(shù)值高，一般呈現(xiàn)路段氣溫高值，但侯家路和其他兩條支路相比，其SVF值高時，貼線率在0.5～0.8之間，出現(xiàn)了路段氣溫低值，說明貼線率的影響更為顯著，新江灣城的江灣城路和政和路兩者具有相同的貼線率和SVF，道路H/w越高，空氣溫度越低，古北社區(qū)呈現(xiàn)貼線率和H/w相近時，SVF值越高，空氣溫度越高。

2.2.2.2道路形態(tài)指標(biāo)與風(fēng)速關(guān)系描述性分析

比較分析4個區(qū)域不同道路走向和級別的形態(tài)指標(biāo)與風(fēng)速的關(guān)系，見圖7.可以看出如下空間關(guān)系特征。

（1）東西走向城市干道

這一類型的城市干道風(fēng)速呈現(xiàn)老城廂>古北社區(qū)>新江灣城，老城廂人民路南和新江灣城殷行路的貼線率和SVF相同，人民路南的H/w值高，但貼線率低，路段開闊，風(fēng)速更大，古北社區(qū)虹橋路和新江灣城殷行路貼線率和H/w值相近，虹橋路的SVF值高，風(fēng)速亦更大，新江灣城干道殷行路的行道樹對風(fēng)的阻擋作用，導(dǎo)致風(fēng)速相對較低。

（2）東西走向城市支路

這一類型的城市支路風(fēng)速呈現(xiàn)新江灣城>古北社區(qū)>安亭新鎮(zhèn)>老城廂，新江灣城的道路整體比較開敞，風(fēng)速相對較高，其中風(fēng)速最低的為國帆路，綠化和建筑的阻擋作用，風(fēng)速相對較低，古北社區(qū)支路在貼線率低、道路H/w高的情況下風(fēng)速主要與道路SVF值有關(guān)，SVF值越小，風(fēng)速越低，安亭新鎮(zhèn)貼線率一致的情況下，道路風(fēng)速主要受道路H/w和SVF值的影響，道路H/w值和SVF值高的風(fēng)速更大，老城廂支路風(fēng)速主要與道路的貼線率有關(guān)，貼線率在0.8以上的風(fēng)速很低，且道路H/w值越高，風(fēng)速會更低，這和老城廂支路道路寬度較窄有關(guān)。

（3）南北走向城市干道

這一走向的城市干道風(fēng)速呈現(xiàn)古北社區(qū)>老城廂>新江灣城，古北社區(qū)干道H/w低、SVF值高的風(fēng)速越大，新江灣城H/w值低，風(fēng)速相對較低，老城廂干道SVF值相同，貼線率和H/w值越低，風(fēng)速越大。

（4）南北走向城市支路

這一走向的城市支路風(fēng)速呈現(xiàn)新江灣城>古北社區(qū)>老城廂>安亭新鎮(zhèn)，新江灣城支路貼線率和SVF值一致，H/w值高的風(fēng)速越大，其中由于道路綠化對風(fēng)的阻擋作用，江灣城路風(fēng)速最低，古北社區(qū)在貼線率低、H/w值較高的情況下，SVF值越高風(fēng)速越大，老城廂在貼線率很高、H/w值一致的情況下，SVF值越大，風(fēng)速越大，安亭新鎮(zhèn)道路SVF值越低，風(fēng)速越低，其中，安勇路的風(fēng)速最低，其道路綠化的種植進一步降低道路風(fēng)速。

2.2.2.3道路形態(tài)指標(biāo)與PMV關(guān)系描述性分析

比較分析4個區(qū)域不同道路走向和級別的形態(tài)指標(biāo)與PMV因子關(guān)系，見圖7.可以看出如下空間關(guān)系特征。

（1）東西走向城市干道

這一類型的城市干道PMV值呈現(xiàn)老城廂>新江灣城>古北社區(qū)，這和空氣溫度的關(guān)系規(guī)律一致，老城廂人民路南和新江灣城殷行路貼線率和SVF值相同時，H/w值高，PMV值越高，古北社區(qū)虹橋路和新江灣城殷行路貼線率相同，殷行路的H/w值低，SVF值高，其PMV值更高。

（2）東西走向城市支路

這一類型的城市支路PMV值呈現(xiàn)老城廂>古北社區(qū)>安亭新鎮(zhèn)>新江灣城，老城廂支路貼線率和SVF越高，PMV越高，古北社區(qū)藍寶石路和其他支路比較，在貼線率和H/w相近時，SVF值影響突出，SVF數(shù)值越低，PMV值越低，新江灣城支路整體路段PMV值最低，H/w低、SVF值高的道路，PMV值相對較高，其中國帆路PMV值最低，其道路綠化有效的改善了區(qū)域的熱舒適性。

（3）南北走向城市主干道

這一走向的城市干道PMV值呈現(xiàn)老城廂>古北社區(qū)>新江灣城，這和空氣溫度規(guī)律有所不同，總體特征呈現(xiàn)路段PMV值受到H/w和SVF值的一定程度影響，而與貼線率的關(guān)系不明顯，道路H/w低、SVF值高，道路PMV值就高，新江灣城干道淞滬路道路綠化的作用一定程度也降低了其道路PMV值。

（4）南北走向城市支路

這一走向的城市支路PMV值呈現(xiàn)安亭新鎮(zhèn)>老城廂>新江灣城>古北社區(qū)，安亭新鎮(zhèn)安勇路和古北社區(qū)水城南路貼線率相近，安勇路的H/w值更高，SVF值低，其道路PMV值更低，老城廂侯家路和古北社區(qū)伊犁南路道路H/w值相近，侯家路貼線率和SVF值均高于伊犁南路，其PMV值更高，新江灣城當(dāng)貼線率與SVF值一致時，H/w值高的PMV值較低。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

選取上海市不同歷史文脈背景下形成的4個區(qū)域道路空間形態(tài)模式，采用三維數(shù)值模擬方法進行微氣候影響作用比較分析，在城市道路整體網(wǎng)絡(luò)形態(tài)指標(biāo)方面，道路寬度、道路走向、道路網(wǎng)間距和道路網(wǎng)連通性共同作用于道路網(wǎng)絡(luò)肌理的微氣候因子效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管城市干道通風(fēng)好，但其道路溫度和PMV值高于支路，整體微氣候效應(yīng)不佳;道路南北走向的微氣候效應(yīng)整體優(yōu)于東西走向;道路間距越大，道路溫度和熱舒適性越差，但路網(wǎng)通風(fēng)效果更好。

在微觀街道構(gòu)成要素指標(biāo)方面，貼線率、高寬比和天空開闊度共同影響了道路的熱環(huán)境，道路的貼線率主要與空氣溫度有關(guān)，當(dāng)貼線率在0.5以下和0.8以上時，空氣溫度較高;H/w和SVF影響道路氣候因子分布作用明顯，普遍在H/w的高值區(qū)和SVF值低值區(qū)，基本上是3個氣候因子指標(biāo)的低值區(qū)，此外，中觀層面道路形態(tài)指標(biāo)也同時控制影響著具體每條道路的形態(tài)指標(biāo)微氣候效應(yīng)，兩者是協(xié)同效應(yīng)作用的關(guān)系。

3.2討論

對4個城區(qū)微氣候特征的比較分析，結(jié)論是顯而易見的，老城廂原生水網(wǎng)系統(tǒng)的破壞，在城市化發(fā)展轉(zhuǎn)型時期，城市道路網(wǎng)絡(luò)的更新只是拓寬城市干道，滿足快速發(fā)展的城市交通各種需求，但整體的路網(wǎng)肌理在傳承保護與發(fā)展演替過程中面臨著更新需求，其空間環(huán)境的舒適性亟須改善，對安亭新鎮(zhèn)和古北社區(qū)兩個區(qū)域的空間形態(tài)比較，發(fā)現(xiàn)古北社區(qū)建筑形態(tài)和道路布局更加有利于改善微氣候，安亭新鎮(zhèn)這一典型德國風(fēng)貌的低密度住宅區(qū)，道路H/w低，貼線率、SVF值高，道路微氣候比古北社區(qū)差，新江灣城主要是以打造生態(tài)花園城為主，其區(qū)域內(nèi)道路設(shè)計與園林設(shè)計都強調(diào)生態(tài)效應(yīng)，結(jié)果也證實新江灣城的微氣候最佳，這說明城市外部空間肌理的有效改進需要道路肌理和內(nèi)部開敞空間的整合發(fā)展。

本文利用ENVI-met軟件對上海4個區(qū)域的微氣候環(huán)境進行數(shù)值模擬研究，主要研究了道路空間肌理形態(tài)的微氣候環(huán)境狀況，道路綠化對街道微氣候也會產(chǎn)生影響，僅考慮了綠化與建筑整體開敞空間形態(tài)指標(biāo)SVF指標(biāo)對微氣候的影響，對研究區(qū)域綠化植被類型、綠化率等指標(biāo)未做具體分析，在今后的研究中，可以深入研究街道整體空間肌理結(jié)構(gòu)形態(tài)（包括綠化因子）對微氣候及熱舒適性的互動影響作用。