劉夢萱 楊春俠 范兆祥

城市的快速發(fā)展和擴張對生態(tài)環(huán)境造成了破壞，由此產(chǎn)生的城市問題受到人們的廣泛關(guān)注。微氣候是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，適宜的規(guī)劃和設(shè)計能改善城市環(huán)境的微氣候。并且，微氣候是影響城市戶外空間使用的關(guān)鍵因素之一，人們選擇舒適的微氣候環(huán)境進行戶外活動。因此，良好的城市戶外空間環(huán)境可以促進人們進行自發(fā)性活動和社交性活動，進而增加城市空間使用效率，提升城市活力。

目前，國內(nèi)外針對微氣候的研究多聚焦于微氣候與城市形態(tài)、景觀綠化之間的關(guān)系，如城市街道形態(tài)[1-2]、肌理形態(tài)[3-4]、空間要素布局[5]、植被[6]等對微氣候的調(diào)節(jié)作用。此外，已有研究者針對微氣候、熱舒適等領(lǐng)域進行系統(tǒng)的文獻分析，梳理出該領(lǐng)域較為完善的發(fā)展歷程[7-8]。相比之下，微氣候與人群行為關(guān)系的研究則剛剛起步。Elnabawi和Hamza[9]從城市空間的使用行為角度，對2009—2019年的戶外熱舒適文獻進行綜述，總結(jié)出微氣候與主觀熱感覺、人群行為關(guān)系的綜合框架。本研究試圖從微觀角度出發(fā)，從微氣候、空間和行為三方面挖掘研究熱點，并在既有研究的基礎(chǔ)上，提出值得探索的議題。本研究有助于研究者和設(shè)計者更加充分地了解城市微氣候環(huán)境對人群行為的作用機制，從人本角度出發(fā)，科學合理地規(guī)劃和設(shè)計城市公共空間，提升城市空間的使用效率。

1 研究文獻概述

本研究以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫為主要文獻來源，輔以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫作為補充和對比，從城市空間微氣候與人群行為關(guān)系的相關(guān)文獻中尋求研究脈絡(luò)及熱點。文獻檢索日期為2021年8月12日，時間跨度為1998—2021年，英文文獻檢索主題為TS= Microclimate AND (Behavior OR Activity* OR Adaptation OR Pedestrian*)，并將類別限定于建筑學（Architecture）、城市研究（urban studies）等相關(guān)領(lǐng)域，在對檢索結(jié)果進行人工篩選后，最后共獲取文獻209篇。中文文獻檢索主題為（“微氣候”O(jiān)R“小氣候”）AND（“行為”O(jiān)R“活動”），剔除不相關(guān)文獻及新聞資訊等條目后，共獲得文獻159篇。

1.1 研究數(shù)量分析

從文獻數(shù)量年度分布來看（圖1），城市空間微氣候與人群行為關(guān)系的相關(guān)研究呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。截至2021年，大致可以分為3個階段：第一階段為2006年前，該階段研究文獻數(shù)量很少，僅有2篇英文文獻，未出現(xiàn)中文文獻；第二階段為2006—2014年，研究數(shù)量有所增加；第三階段為2015—2021年，研究開始呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，在2020年達到頂峰（79篇），且中文文獻的比重開始逐步上升，可見國內(nèi)外研究者對該研究的關(guān)注度在不斷提高。

1 城市空間微氣候與人群行為關(guān)系研究在不同數(shù)據(jù)庫的文獻數(shù)量分布圖Distribution of the number of literature in different databases on the relationship between urban spatial microclimate and crowd behavior

1.2 機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析

城市空間微氣候與人群行為關(guān)系研究的英文文獻發(fā)文量較多的學術(shù)機構(gòu)有香港理工大學（中國）、佩魯賈大學（意大利）、新加坡國立大學（新加坡）等，并且形成了以慕尼黑工業(yè)大學（德國）和香港理工大學（中國）為主的2個較大的合作網(wǎng)絡(luò)，二者均針對各自所在的地區(qū)展開研究。前者的研究多關(guān)注不同熱環(huán)境下人群的行為偏好，如人群對遮陰設(shè)施的選擇等[10-12]，后者則更為關(guān)注地域化的人體舒適度模型的建立[13-14]。中文文獻發(fā)文量較多的學術(shù)機構(gòu)有哈爾濱工業(yè)大學、同濟大學、西安建筑科技大學和華南理工大學等，但還未形成較大的合作網(wǎng)絡(luò)。

1.3 主要期刊分析

城市空間微氣候與人群行為關(guān)系研究的英文文獻共來源于43種期刊和會議論文集，研究集中在建筑學、城市規(guī)劃學科，其中Building and Environment發(fā)文量最多，達到65篇；Sustainable Cities and Society發(fā)文量次之，為26篇；Energy and Buildings、Urban Forestry and Urban Greening、Landscape and Urban Planning也同樣為發(fā)文量較大的期刊，發(fā)文量分別為20篇、8篇、8篇。中文文獻來源于中國16所大學的碩博論文和26種期刊，其中發(fā)文量最多的院校為哈爾濱工業(yè)大學，占總發(fā)文量的16.98%；西安建筑科技大學和華南理工大學次之，分別占總發(fā)文量的6.92%、5.03%；發(fā)文量前3位的期刊為《中國園林》《風景園林》和《建筑科學》。

2 研究脈絡(luò)分析

對文獻的共被引分析能夠得出研究的知識基礎(chǔ)[15]。由此可以看出（圖2），現(xiàn)有的研究脈絡(luò)主要可以劃分為兩大部分，即客觀熱舒適指標的延伸和環(huán)境行為學的延伸。

2 微氣候與人群行為關(guān)系的研究脈絡(luò)圖Research context diagram of the relationship between microclimate and crowd behavior

2.1 客觀熱舒適指標的延伸

早期研究在探討微氣候與人群行為的關(guān)系時多通過能量平衡模型制定人體熱舒適的客觀評價指標，這些指標多以室內(nèi)空間為基礎(chǔ)建立。隨著人們對城市熱環(huán)境越來越關(guān)注，研究者希望將這種熱舒適指標擴展至室外空間。起初研究者試圖將室內(nèi)的指標直接用于室外，但在進行了大量的實地調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)這種依賴實驗室建立的客觀指標往往不能真實地反映室外空間的熱舒適度，更不能反映實際空間的使用情況。人群在真實的物質(zhì)空間中的行為選擇是復雜的，人們選擇合適的場所進行活動，其追求的應是更多樣化的熱舒適狀態(tài)。因此，一部分學者開始針對當?shù)氐膶嶋H情況，對客觀熱舒適指標進行修正[16-19]；而另一部分學者，則開始關(guān)注微氣候、熱舒適等要素是如何影響戶外空間使用的，并探究其影響模型。

2.2 環(huán)境行為學的延伸

此類研究是從空間與行為的關(guān)系方面開展的。研究者在關(guān)注物質(zhì)空間形態(tài)對行為影響的同時，發(fā)現(xiàn)在這種影響機制中，微氣候也是其中重要的因素，從而展開相應的研究。揚·蓋爾[20]最早研究了戶外微氣候、熱舒適和行為之間的關(guān)系，克萊爾·庫珀·馬庫斯等[21]在《人性場所》中提出陽光、氣溫、風速等微氣候因素對廣場中使用者的舒適性產(chǎn)生重要影響，并表明人對微氣候的反應是無意識的，這常常導致不同氣候條件下人們對城市空間使用方式的不同。與客觀熱舒適指標的延伸不同，環(huán)境行為學的延伸不但關(guān)注微氣候?qū)θ巳盒袨榈挠绊?，也更加關(guān)注空間和微氣候?qū)θ巳盒袨榈墓餐绊憴C制。目前，此方面的研究大多集中在空間評價體系的建立[22-23]和空間的設(shè)計方法[24-26]等方面。

3 研究熱點內(nèi)容辨析

保羅·貝爾等[27]提出的環(huán)境知覺-行為的理論模型，是對環(huán)境與行為互動關(guān)系較為全面的理論解釋（圖3）。其認為在客觀物理環(huán)境刺激下，人群通過知覺獲取環(huán)境信息，喚醒感知，進而影響人采取相應的行為。目前，微氣候與行為關(guān)系的研究均在一定程度上基于此理論模型，其中客觀物理環(huán)境可以劃分為微氣候環(huán)境和物質(zhì)空間環(huán)境兩部分，而人的感知則受到所處行為狀態(tài)的影響，因此本研究從微氣候、空間、行為3個方面總結(jié)目前研究中的熱點內(nèi)容（圖4）。

3 環(huán)境知覺-行為理論模型[27]Environmental perception–behavior theory model[27]

4 研究熱點分析Research hotspot analysis

3.1 微氣候方面研究熱點

3.1.1 綜合指標

由研究脈絡(luò)的分析可知，目前大部分針對微氣候與人群行為關(guān)系的研究是從客觀熱舒適指標，即反映微氣候舒適度的綜合指標中發(fā)展出來的。

1998—2002年，歐盟曾在“城市開放空間場地再發(fā)現(xiàn)”（rediscovering the urban realm and open spaces, RUROS）[28]項目中發(fā)現(xiàn)：在實地調(diào)查中，被81%的人認為“舒適”的城市環(huán)境，在通過“預測平均投票”（predicted mean vote, PMV）計算后，僅有60%的人會感到舒適?？梢姡巳簩τ诔鞘锌臻g的實際熱舒適評價與客觀熱舒適指標所預測的熱指數(shù)并不相同，由此研究者開始逐步探索人群實際熱舒適條件與客觀熱舒適指標的聯(lián)系，從而預測空間中人群的使用行為[29]。目前常用的綜合指標包括生理等效溫度（physiological equivalent temperature, PET）、濕球黑球溫度①（wet bulb globe temperature, WBGT）、通用熱氣候指標（universal thermal climate index, UTCI）等；人群實際熱舒適評價主要通過調(diào)查問卷獲取，常用的調(diào)查問卷形式有熱舒適投票（thermal comfort vote, TCV）、熱 感 覺 投 票（thermal sensation vote, TSV）和熱偏好投票（thermal preference vote, TPV）3種。

此外，已有學者在研究中調(diào)查、觀察不同微氣候條件下的空間使用和人群的熱適應行為，并與舒適度指標建立關(guān)系。如Lin[30]提出在炎熱潮濕氣候區(qū)，在寒冷季節(jié)的PET與廣場使用人數(shù)呈正相關(guān)，而在炎熱季節(jié)呈負相關(guān)，在感到過熱時，70%以上的人選擇去樹蔭下避暑。并且，后續(xù)研究中Yang等[31]發(fā)現(xiàn)在新加坡，當感到過熱時，80.8%的人選擇移動至陰影處，32.5%的人選擇打開遮陽傘或戴帽子。

3.1.2 分項要素

對戶外空間行為產(chǎn)生影響的微氣候分項要素主要包括空氣濕度、溫度、風環(huán)境及太陽輻射4個方面。多數(shù)研究顯示，濕度對人群行為的影響權(quán)重較小，但在高溫高濕的環(huán)境下，濕度的影響權(quán)重卻明顯提升[32]；溫度是影響人群活動水平和類型的重要變量[33]。Oliveira等[34]在對地中海氣候的里斯本進行調(diào)查后提出：溫度對于人群的影響很難與其他熱環(huán)境因素分開，尤其會受到風環(huán)境的影響，并且溫度的影響會因季節(jié)的改變而不同。如在寒地城市哈爾濱，在季節(jié)交替時影響人群出行意愿的是日照條件，而在冬季則是室外溫度[35]。此外，多數(shù)研究證明風環(huán)境和太陽輻射是影響人群行為的重要因素。Yang等[36]提出風環(huán)境對城市公共空間的休閑運動、坐憩等行為均有一定影響，其中風環(huán)境又包括風速、風向、風頻等要素，它們共同對人群活動產(chǎn)生影響。因此，在目前的研究中多提取一段時間內(nèi)的平均風速及最大風速為指標，分析其對人群行為的影響；太陽輻射多以平均輻射溫度為指標，該指標可以通過實測的總輻射、黑球溫度②（black globe temperature）等進行計算，或利用Rayman等工具通過輸入當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)、天空可視因子（sky view factor, SVF）進行估算[37-38]。并且，為公共空間提供遮陰設(shè)施是降低太陽輻射量的最佳方式，陰影區(qū)域最大程度可減少432 W/m2的太陽輻射量[39]，在炎熱季節(jié)，超過75%的用戶更喜歡留在陰影區(qū)域，駐留時間也比在陽光下更長[40]。

此外，目前許多研究將分項要素與綜合指標相結(jié)合，從而更加全面地闡釋城市空間微氣候?qū)θ巳翰煌袨轭愋偷挠绊懀ū?）[30,41-46]。

表1 微氣候分項要素和綜合指標相關(guān)研究內(nèi)容總結(jié)[30,41-46]Tab. 1 Summary of research contents related to microclimate sub-elements and comprehensive indices[30,41-46]

3.2 空間方面研究熱點

城市空間要素與微氣候環(huán)境作為物質(zhì)空間要素共同作用于人群行為，在探討微氣候?qū)π袨榈挠绊憰r，往往不能忽略空間要素的影響作用，本研究將之概括為宏觀空間和微觀空間2個層面。

3.2.1 宏觀空間層面

以往的研究中，對行為產(chǎn)生影響的宏觀空間要素包括路網(wǎng)密度、開發(fā)強度等，對微氣候產(chǎn)生影響的宏觀空間要素包括建筑密度、建筑高度與建筑面寬等，鮮有人驗證空間、微氣候與行為三者之間的復雜關(guān)系。目前的研究中，宏觀層面的行為數(shù)據(jù)多以大數(shù)據(jù)調(diào)查的行人流量和人類活動強度為基礎(chǔ)，如Kim等[47]提出微氣候?qū)π腥肆髁康挠绊懸蛲恋乩梅绞蕉?，其中住宅區(qū)比商業(yè)區(qū)及混合功能區(qū)具有更多顯著影響行人流量的微氣候因素。

3.2.2 微觀空間層面

通過總結(jié)既有文獻中微觀空間層面微氣候與人群行為的互動關(guān)系，將對其產(chǎn)生影響的空間要素概括為空間布局、綠地景觀和服務(wù)設(shè)施3個部分（表2）[48-56]。

表2 微觀空間要素總結(jié)[48-56]Tab. 2 Summary of microscopic spatial elements[48-56]

值得注意的是，以往的研究常常量化服務(wù)設(shè)施對人群行為的影響，如座椅數(shù)量和密度可在一定程度上增加駐留的人數(shù)，但將微氣候?qū)π袨榈挠绊懣紤]進去后，研究者提出相較溫度和陽光2個因素而言，座椅的設(shè)置數(shù)量重要性較低[53]。Teixeira[50]提出植被雖然可以降低地表溫度，提升微氣候舒適度，但對人群行為產(chǎn)生影響的并不是綠地和植物數(shù)量，而是植物配置模式。此外，雖然屋頂綠化可以為城市提供良好的生態(tài)環(huán)境，但其并不會對人群行為產(chǎn)生影響[57]。

3.3 行為方面研究熱點

人群對微氣候的適應行為受到個體差異的影響，主要包括心理因素差異和生理因素差異2個方面。其中，心理因素包括熱偏好[58]、個人對天氣的期望[59]等，生理因素則包括人群活動狀態(tài)[55]、代謝量[46]等方面，并且心理因素和生理因素與個體年齡[60-61]、性別[61]等方面呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性，以上要素與微氣候要素、空間要素共同作為自變量影響著空間的使用。在目前的研究中，針對空間使用的熱點行為類型包括游憩行為、體力活動和步行行為3種。

3.3.1 游憩行為

探討微氣候與游憩行為的關(guān)系旨在提高旅游景區(qū)、城市公共空間的吸引力、訪問量和駐留人數(shù)等。該方面的研究多與旅游資源管理學科交互，微氣候作為重要的影響因素被納入旅游資源系統(tǒng)中，以促進旅游經(jīng)濟發(fā)展。研究者通過探討微氣候與客流量變化的關(guān)系，確定景區(qū)的開發(fā)策略、景觀設(shè)置、開放時間；通過調(diào)查游客的舒適度閾值，建設(shè)既滿足行為舒適度需求，又可高效使用的旅游環(huán)境，如陳睿智等[42]提出，當WBGT小于30 ℃時，舒適度宜人，游憩行為更多受其他要素決定；當WBGT在30 ℃和31 ℃之間時，對游憩行為產(chǎn)生負面影響；當WBGT大于31 ℃時，將不再有游憩行為產(chǎn)生。

此外，游客和當?shù)鼐用竦挠雾袨閷ξ夂虻倪m應有明顯的差異，Xi等[62]通過對哈爾濱市冬、夏兩季人群戶外熱適應行為的調(diào)查證明，在相同的微氣候環(huán)境下，游客和當?shù)鼐用竦幕顒铀?、活動時間和服裝選擇均有顯著差異，對此應在后續(xù)研究中予以區(qū)分。

3.3.2 體力活動

體力活動是促進公共健康的重要途徑之一。早期體力活動往往依賴室內(nèi)環(huán)境，而隨著城市空間的不斷發(fā)展，研究者希望通過優(yōu)化戶外公共空間的方式，吸引更多的人群在戶外進行體力活動，提升人群的體力活動水平。微氣候條件也成為其中重要的吸引要素之一，既有研究證明，溫度[63]、風速[36]、太陽輻射[64]等氣候要素均會對人群的體力活動水平產(chǎn)生影響。相較于游憩行為，體力活動更關(guān)注行為持續(xù)的時間、頻率、代謝量、強度等方面，如趙曉龍等[46]通過對春季寒地城市公園的調(diào)研，表明溫度、風速、太陽輻射與人群的體力活動水平有顯著的關(guān)聯(lián)性，在低溫、低濕、高太陽輻射量的條件下能夠促進中強度體力活動的發(fā)生，并且提出適應于不同強度體力活動的植物群落結(jié)構(gòu)配置模式[65]。

此外，還有部分學者對老年人[66]、兒童[67]、大學生[68]的體力活動特征展開了系統(tǒng)的研究，針對性地提出相應的微氣候優(yōu)化、環(huán)境設(shè)計策略。

3.3.3 步行行為

步行行為可分為休閑步行行為和交通步行行為。其中，對休閑步行行為的觀察研究多從城市綠道、公園等層面展開，如Liang等[54]利用機器學習對冬季濱水廣場中的步行行為進行提取分析，認為人群平均步行速度與體感溫度呈負相關(guān)，且活動設(shè)施作為空間吸引點，可以在個人意愿層面引發(fā)空間內(nèi)行人步行速度的突變。

而對交通步行行為的研究多從街道空間、高架人行步道等層面展開。研究顯示，改善微氣候環(huán)境一方面可以鼓勵更多的居民采用步行的交通方式，另一方面也能更多地激發(fā)選擇性、社交性行為的產(chǎn)生。Montigny等[69]研究了加拿大9個城市11月至次年5月之間的監(jiān)控錄像，將統(tǒng)計的步行人數(shù)與微氣候數(shù)據(jù)進行回歸分析，證明溫度、陽光照射面積、降水量與步行人數(shù)具有顯著的相關(guān)性，并且每當溫度提高5 ℃，人流量將提升14%。

4 總結(jié)與展望

4.1 對既有研究的總結(jié)

通過對微氣候與行為關(guān)系的相關(guān)文獻進行梳理和分析后，可以看出該方面的研究呈現(xiàn)以下趨勢。

1）研究數(shù)量呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢。其中，中文文獻在該方面的研究晚于英文文獻，但近幾年開始不斷增多，所占比例明顯上升，但未形成大范圍機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。

2）研究脈絡(luò)主要向2個方向延伸。一是客觀熱舒適指標的延伸：客觀熱舒適指標向多樣化的人群熱感覺發(fā)展后，逐步擴展至對人群行為的影響。二是環(huán)境行為學的延伸：從環(huán)境行為學的角度出發(fā)，發(fā)掘物質(zhì)空間形態(tài)與微氣候要素對人群行為的共同作用機制。

3）從微氣候、空間和行為3個方面總結(jié)現(xiàn)有研究熱點。其中，微氣候方面的研究可以分為綜合指標（如PET、WBGT等）對人群行為的影響和分項要素（如溫度、太陽輻射等）對人群行為的影響兩方面；空間方面的研究則包括宏觀和微觀2個層面；行為研究方面，目前研究中針對的主要行為類型包括游憩行為、體力活動和步行行為3種，研究內(nèi)容包括空間使用人數(shù)、活動水平、人流量等方面。

4.2 對未來研究的展望

在上述分析研究的基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合既有研究提出3個值得探索的方向。

1）微氣候、空間、行為互動關(guān)系的系統(tǒng)研究。微氣候環(huán)境依附于空間環(huán)境展開，人群行為受到二者的共同作用，三者密不可分。目前，將微氣候、空間、行為進行協(xié)同研究的文獻數(shù)量還較少。因而如何在后續(xù)研究中平衡過往研究中的指標體系，排除無關(guān)要素的影響，建立全新的要素體系和影響模型，將是后續(xù)研究中的難點。此外，通過量化分析手段，定量地探討微氣候和空間要素對行為的影響機制將是可拓展的研究方向之一。

2）新方法、新技術(shù)的運用。目前研究中，對于微氣候及行為數(shù)據(jù)的獲取常需耗費大量的人力物力，而基于大數(shù)據(jù)的方法往往難以獲取較為精確的數(shù)據(jù)（表3），因此導致該方面的研究多集中于較微觀的領(lǐng)域[72-73]。如何借助新方法、新技術(shù)去獲取更準確、更大量的人群行為及微氣候數(shù)據(jù)？目前已有部分研究將微氣候?qū)θ巳盒袨榈挠绊懠{入行為模擬系統(tǒng)中，試圖將這種影響可視化，同時預測微氣候影響下的空間使用情況[74]。類似的新方法、新技術(shù)的應用，將為該方面的研究提供更多的數(shù)據(jù)支持和發(fā)展方向。

表3 行為數(shù)據(jù)獲取方法總結(jié)[30,41,47,70-71]Table 3 Summary of behavioral data acquisition methods[30,41,47,70-71]

3）各氣候區(qū)及地區(qū)間研究探索的平衡。目前的研究中對于不同氣候區(qū)域及地理位置的關(guān)注度較不均衡。英文文獻中對于亞熱帶城市的關(guān)注度較高，相關(guān)文獻占比為47%；對于熱帶城市的關(guān)注度較為薄弱，文獻占比為20%。國內(nèi)的研究更多圍繞東北地區(qū)的寒地城市展開，相較而言，對于華北、華中及華南地區(qū)的關(guān)注度有待提升。在日后研究中可增加對上述地區(qū)戶外活動在不同空間環(huán)境中變化規(guī)律的探索，探討如何通過改善微氣候環(huán)境以提升戶外空間的使用率，并細化對于老人、兒童等特殊群體的關(guān)注和研究。以此形成針對不同氣候區(qū)城市環(huán)境設(shè)計的策略補充，使各氣候區(qū)及地區(qū)間的研究探索更為平衡。

綜上，城市微氣候的研究已經(jīng)逐步向精細化發(fā)展，微氣候與人群行為關(guān)系的研究成為其中重要的組成部分之一，其對提升公共空間活力、促進城市的可持續(xù)發(fā)展等方面起到關(guān)鍵性的作用。后續(xù)研究可通過新方法和新技術(shù)的運用，彌補現(xiàn)有研究的不足，并且可將更多的研究成果運用在實際的規(guī)劃設(shè)計中，通過理論和實踐共同推動研究的發(fā)展和進步。

注釋(Notes)：

① 濕球黑球溫度（WBGT）：早期為美國職業(yè)安全與健康研究中評估炎熱環(huán)境安全性的指標，后續(xù)研究者將其改良為適宜當?shù)貧夂颦h(huán)境舒適度評價的綜合指標。

② 黑球溫度：又名實感溫度，即人或物體在熱環(huán)境中受輻射熱和對流熱綜合作用時的實際感受溫度，實測得到的黑球溫度略高于一般空氣溫度值。

圖表來源(Sources of Figures and Tables)：

圖3根據(jù)參考文獻[27]繪制；表1根據(jù)參考文獻[30] [41]～[46]繪制；表2根據(jù)參考文獻[48-56]繪制；表3根據(jù)參考文獻[30][41][47][70]～[71]繪制；其余圖表均由作者繪制。