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工业化、城镇化和全球化背景下化石燃料的大量使用和土地利用的急速变化使能源消耗与碳排放不断提高,城市集中了全球75%的碳排放,而且其空间形态对能源消耗发生着结构性的作用。从城市形态角度探讨其对能源消耗的影响,是各个国家完成节能减排目标的重要路径。我国多山地丘陵,众多城市发育由于受地理环境和交通条件等因素限制,呈现出带状的空间形态特征。研究带状城市结构形态及其对能源消耗的影响,既可以明晰典型城市形态节能减排的路径,也能对国家新型城镇化背景下城市形态低碳化规划提供理论指导。 带状城市的形成演进包括受自然因素限制延展平伸,为交通干线引导绵延拓展和受规划活动干预轴向生长三种过程,其由中国传统“方城直街,城外延厢”的格局逐步拓展平伸成带状的城市。论文以全国2000年和2010年两期30m土地覆被数据为基础,辅以Google Earth当期高清的各地级城市市辖区影像,确定城市市辖区建设用地的轮廓范围,提取城市形态指数和紧凑度指数,进而将全国地级以上城市分为带状城市、单中心团块状城市和多中心组团状城市,在此基础上比较研究带状城市的空间结构特点。带状城市具有城市土地经济的一般性特征,但就其特殊性而言,带状城市核心边缘特征十分明显,人口高度集中于核心城区,城市非核心区人口密度较低。带状城市居住与交通用地供应不足,而对外交通与仓储用地比重较高。带状城市交通主干道运力负荷较大,远距离通勤现象突出。另外,带状城市接近自然,景观游憩廊道明显,而且其结构清楚,城市意象深刻。 通过提取带状城市2000-2010年边界邻接指数,比较圆形率和紧凑度指数的变化,对我国带状城市空间演进特征进行分类。研究发现2000-2010年间我国带状城市以边缘带状延伸为主导,城市圆形率和紧凑度不断下降,城市形态愈发扁平。对带状城市而言,边缘带状延伸的土地经济成本最低,但这使得城市用地日趋分散。边缘圈层扩张多发生于带状多中心组团型城市,城市各组团向心发展,城市用地更为复杂;而内部填充型多发生于经济发展阶段较高城市和资源型城市,这些城市的用地局限性较大,或者其公共投资减少。 运用自下而上的方法估计2000-2012年全国地级以上城市市辖区居民直接能源消耗总量,研究发现城市能源消耗总量和人均能源消耗持续提高,不同形态城市之间的人均能耗量与增长速度差距不大,说明单纯从城市形态角度比较中国城市能源消耗多寡的解释力度不足,中国城市能源消耗的主要因素仍是经济增长所拉动的能耗需求。我国城市能耗总量呈现从东部向西部递减的特点,城市的能耗与自身经济发展规模表现出了很大的相关性。从规模等级角度考虑,中国城市能源消耗表现出明显的规模等级特征,城市规模等级越高,城市人均能源消耗总量越高。这反映出人口规模越大、经济发展水平越高,人均可支付电器成本、电力成本、交通出行成本的意愿越强,其能源消耗需求越大。带状城市人均交通能耗比重较高,不同空间演进类型的能耗效应不同,内部填充型发展的能源消耗要远远高于边缘带状延伸和边缘圈层扩张型城市。 带状城市主要是通过土地利用政策与密度变化对能源消耗施加影响,具体作用要素包括交通出行行为和住宅能源消费。带状城市通过密度变化影响出行距离和分布、出行方式选择、交通出行结构来影响交通能耗;其次,带状城市通过房屋类型供应、热岛效应而作用于建筑能耗。运用LMDI的方法分析各形态城市规模效应、空间效应和强度效应对能源消耗变动的影响。研究发现,带状城市能源消耗变动的因素主要为规模效应,其次为能源空间支持系数和人均居住面积所体现的空间形态效应,再次为能耗强度所代表的强度效应。与单中心和多中心的城市相比,带状城市空间形态对能耗的影响更为突出。在此基础上,提出节能降耗目标下带状城市形态的优化对策,包括土地利用-交通规划先行,同时注重土地混合利用和多样化开发。在不同的城市演进战略下,城市节能措施也有所不同。内部填充发展应注重实施POD、TOD的交通出行模式与绿色建筑,而带状城市向外扩张时应加强高密度与多样性控制,抑制城市无序蔓延。