2000年以来棕地可持续再开发研究进展——基于可视化文献计量分析

郑 舰

陈亚萍

王国光*

棕地(brownfield)作为与绿地(greenfield)相对应的规划术语，其原本英文含义是指“城市中用来建造住房、办公楼等的用地，过去那里已有建筑物或工业等”。目前，在治理经验成熟的国家中，对棕地的定义主要有2种：美国、加拿大偏向于将棕地定义为废弃且疑似被污染的土地[1-5]；英国的棕地外延更广[1]，最初只包含工业用地、采矿业和垃圾堆积地，后来加入闲置用地和建筑改造项目，至1999年英国在建立国家土地利用数据库时，定义棕地为开发后目前被闲置的土地和建筑物[1-2]，其范围逐步被拓宽。尽管有所区别，但2种定义都强调了棕地是处于“闲置”和“废弃”状态的土地。国内学术界所称的“棕地”一词是对英语单词“brownfield”的直译[6]，对于其明确的概念尚未达成统一[7]，常与“旧城改造”“工业区更新改造”等概念混用[1]。事实上，三者在目的、内容、意义上有所重叠，但又不完全等同。棕地所包含的范围更广(工业、农业、商业、交通用地和物流仓储用地等)，且可能受到污染，需要经过治理才能再次开发。棕地作为已经被开发过的土地，基本的基础设施(给水、排污、供气等)通常存在，是可持续土地管理的潜在资源[8]。有学者认为棕地是按照城市规划政策或城市复兴目标有潜在开发可能的土地[9]，棕地再开发也是土地循环使用的可持续发展战略理念的体现[10]，能对改进城市环境、吸引投资以及振兴当地经济产生积极影响。

1 研究概况

1.1 研究趋势及分布学科

截至2018年4月5日，在Web of Science中跨库搜索“brownfield”主题词，搜索结果中相关论文最早出现在1935年，其后研究成果呈现不稳定增长的趋势。在CNKI中搜索“棕地”主题词，文献最早出现在2001年，2005年之前文献较少且数量平稳，从2007年开始增长趋势显著提升，表明中国对棕地问题的关注较晚，但在近10年内研究论文数量快速上升(图1)。Web of Science中含有主题“brownfield”的论文1 116篇，生态环境科学类的论文占比例最高(57.26%)，共639篇，其次是工程类(34.22%)、农业类(20.60%)、商业经济类(19.19%)和地理类(17.68%)。在CNKI跨库检索中包含“棕地”主题的论文共有469篇，位于前5位的研究学科是：建筑科学与工程(33.45%)、环境科学与资源利用(23.17%)、农业经济(12.02%)、经济管理(8.19%)和行政法及地方法制(6.27%)，说明棕地问题在建筑工程和环境资源学科内的关注度较高。总之，上述数据说明棕地问题得到了国内外多角度的研究[11-12]，但值得注意的是，Web of Science中公共健康类论文占有17.15%，未在CNKI学科分布中出现，可见国内对棕地与公共健康关系方面的研究较少。

在Web of Science样本中，主题和关键词包含的国家和地区名称有中国(15词频)、英国(10词频)、捷克共和国(9词频)、欧洲(9词频)，说明这些国家和地区的棕地问题受关注较多。从发表论文的分布国家中看出，虽然中国和加拿大相关论文出现年份在2007年，晚于美国和英国，但论文发表频次较高。捷克共和国近几年棕地再开发的相关论文数量增长尤其显著，数据反映了国家对棕地再开发问题的重视程度。非中文文献中，对具有棕地再开发成功经验的国家进行经验学习和对比的论文也不在少数。从CNKI的高级检索结果来看，主题包含“棕地”及“美国”的论文106篇，包含“棕地”“德国”的论文19篇，包含“棕地”“英国”的论文16篇，可见这些国家的棕地治理经验被比较的频率较高。例如，美国超级基金制度及法律对我国的启示，以及美国西雅图煤气厂公园、纽约高线公园、罗德岛钢铁工厂院落等棕地案例评述，都是出现频率较高的内容。

1.2 研究热点

图1 CNKI和WOS数据库中“棕地”主题的文献数量和增长趋势对比

图2 CNKI中“棕地”主题论文关键词共词网络

以中文相关论文最早出现时间(2000年)为节点，对国内外文献进行分析梳理。基于共现分析和聚类分析方法，对主题、关键词、引文、地域分布等进行分析，得出研究热点。基于中国医科大学医学信息系开发的BICOMB软件[13]对CNKI样本中的关键词进行定量统计，得出频率最多的有“棕地”“污染场地”“棕地再开发”“可持续发展”“生态修复”等，且在《中国园林》和《国际城市规划》等期刊出现的论文频次居多。将CNKI中棕地主题搜索出的关键词按出现频次排序，选择出现频次大于或等于7次的词作为研究对象，然后利用Ucinet软件的绘图功能，将共现关键词的二值矩阵数据转换为高频关键词网络图(图2)。考虑到极值对网络的影响，分析过程中剔除了“棕地”这个关键词。点度中心度越高，反映其在网络中的地位越高，研究人员的关注度越频繁，越有可能是主题研究中的热点。图2的关键词共现网络分析显示，“棕地再开发”“可持续发展”“土地利用”“城市更新”具有较高的点度中心度。WOS样本在Landscape and Urban Planning中出现138次，Urban Studies中出现116次。关键词中“redevelopment”(再开发)(词频73、中心度0.22)、“sustainability”(可持续性)(词频50、中心度0.07)、“land use”(土地利用)(词频30、中心度0.12)，与CNKI的分析结果近似。由于WOS数据样本较大，为了确保文献分析结果的准确性，基于美国德雷塞尔大学陈超美教授开发的Citespace软件[14]，对主题和关键词的共现情况，以及文献被引情况进行综合计算，得出聚类结构图，节点大小代表总被引次数，颜色由深到浅、由冷到暖代表研究时间的远近，并算出最具代表性的名词短语(图3)，图中黄色斑块节点是“sustainable regeneration”(可持续再生)、“land use pattern”(土地利用布局)、“coal-mine brownfield”(煤矿棕地)等，其中“sustainable regeneration”节点最大，聚类结果证实关键词分析较准确。从表1可以看出，2个数据库的高频率关键词体现出一致性，且样本论文在规划设计类期刊上发表较多。为了进一步确定“棕地再开发”主题下的研究热点，聚类分析WOS核心数据库中“brownfield redevelopment”主题搜索结果(330个样本)和CNKI数据库“棕地再开发”主题搜索结果(159个样本)，输入CiteSpace，分别得到2张聚类分析图(图4、5)。其中，“past trend”“old industrial area”“长春市”“老工业基地”“发生机理”“污染场地”等主题词，反映了棕地所存在的特定时间与空间的研究主题；而“re-use option”“sustainability indicator”“组合评价”“非正式规划工具”等主题词，可以归纳为棕地再开发的分类和评价研究。综合2个数据库样本的共词、聚类分析归纳得出研究热点：1)棕地的时空特点研究；2)棕地再开发的分类和评价研究。

2 研究内容

2.1 棕地时空特点研究

棕地时空特点之所以被众多学者关注，首先，因为棕地根植于某个时间和空间[15]，其形成原因一般与城市化、去工业化和经济结构调整等有关；其次，棕地的时空特点是影响棕地再开发决策的重要因素[16-18]，为实施再开发提供基础数据和驱动力[19]；最后，棕地时空数据的公开化可以增加公众对棕地的了解，加强对土地开发者的监督管理[20]。在相关研究中，棕地数据库的建立和更新、棕地识别和统计的技术突破是关键点。

2.1.1 棕地数据库的建立和更新

数据库应包含棕地现状信息、位置、规模、之前的用地功能、污染状况、更新模式、更新进展等。棕地治理经验成熟的国家普遍建立了棕地数据库，美国环境保护署(EPA)制定了超级基金数据库系统(CERCLIS)管理棕地修复项目；英国按土地用途将棕地分为51类，并建立英国国家土地利用数据库(NLUD)，由当地规划部门每年收集棕地地理位置和土地利用计划等信息；加拿大各联邦实行了棕地的档案和登记制度，要求将土地的档案随同开发方案一起递交给规制部门，档案中包括一份关于土地历史情况和相关污染问题的标准调查表[21]。

图3 WOS中“棕地”主题论文聚类结构图

图4 WOS中“棕地再开发”主题搜索结果关键词聚类分析

图5 CNKI中“棕地再开发”主题搜索结果关键词聚类分析

我国开展了全国性土壤污染调查，“棕地云”平台已在建设，还未大范围投入使用。近5年来，我国相关学术研究尝试提出识别统计棕地的方法和具体建库步骤。有研究以长春市为例，通过用地性质筛选、废弃地块及污染特征筛选，现场勘查进行城市棕地信息识别，并在棕地信息识别和录入GIS数据库后，进行复核、补充和分析[22]；也有研究基于旧工业用地、沿江仓储码头用地、闲置地统计武汉市棕地数量，并分析分布特征和已开发情况[23]。两者都是通过统计城市总体规划中的用地功能置换的土地，筛选出疑似棕地，但初步得到的数据不完全准确，还需要其他补充资料。有研究以深圳福田为例，通过验证环境责任、确认拖欠税款，与工业分类代码进行交叉核对等步骤识别棕地，但是未拖欠税款的关停工厂或企业不能被筛选出来[24]，识别方法也存在缺陷。由于没有完善的棕地识别方法和统一的棕地数据库，目前关于我国棕地时空特点的研究案例仅限少数几个城市。

2.1.2 棕地识别和统计技术

在棕地识别和统计研究中，遥感和卫星技术提供棕地环境监测数据，GIS提供统计棕地信息、地图处理、规划管理、分析与决策支持等技术。2008年，费拉拉通过高光谱遥感技术识别棕地的轮廓，将检测到的数据整合到GIS中[25]；2009年，斯图辛斯基等使用遥感图像处理系统软件，根据工业棕地经常被废弃地和挖掘地所包围的特点，筛选出欧洲27国的工业型棕地[26]；2013年，斯卡拉通过从正射影像地图的时间顺序识别农业型棕地，调查农业设施的演变，但是没有说明具体的遥感观测方法[27]。

除了用遥感观测数据外，国内棕地数据主要来自城区规划图、现状图和道路系统规划图等；国外的数据来源有火灾保险计划(包括地理位置、用地功能和潜在危险等详细信息)和污染企业名录等。在数据管理方面，GIS可随时补充和输出数据，同时也是分析棕地数据的有效工具，有助于厘清空间结构[28-29]。决策方面，在GIS中通过确定指标和评估模型可以确定最佳的土地利用方式[30]。

近几年，网络共享平台开始应用在棕地再生项目中，通过网络为用户储存和提供收集的棕地信息(有关法规、技术手册、工具和案例以及不同类型的棕地再生案例)[31]，不仅省去了查找棕地相关信息的时间，还可以从用户搜索信息的规律中看出不同人群对棕地再生各个环节的兴趣点，从另一个渠道获得棕地相关信息。

2.2 棕地再开发分类和评价研究

2.2.1 棕地再开发分类

棕地再开发的分类与城市发展定位、功能分区、发展效益、原有用地使用性质、区位等多因素相关。不同于欧盟Cabernet的A-B-C模式(根据资金来源)的分类[32]，国内的棕地分类研究一般基于用地功能：居住型开发、商业型开发、绿地型开发、公共设施型开发以及都市工业型开发。

1)居住型开发：棕地开发为居住用地在很多国家被看作是带来经济效益、促进城市复兴的有利方式。据英国政府统计，2007—2008年至少有60%的新建住房建于棕地重建项目中。房地产开发业是英国棕地再生的关键项目，且占有相当高的比重[33]，虽然棕地再开发对周围的住宅价值总体上起到了积极的作用，但城市中的棕地再开发引起的地块高档化迫使原住民搬离，老年人和租户容易受影响[34]。2)商业型开发：考虑到经济效益和投资回报，商业型开发也是开发商的热门选择之一，有利于带动棕地附近的环境活力。3)绿地型开发：城市规划者认为棕地有振兴城市景观的潜力[35-36]，是恢复城市生态的重要方式，具有社会和环境价值。绿地型开发可增加地块的储水和温度调节能力，创建动物栖息地，植被的发达根系可生物降解，维系场地的土壤健康[37]，创建娱乐和休闲空间[33]。1988—1993年间，英国有19%的棕地被转变为绿地[38]。也有学者把未被再开发、但有植被覆盖的棕地归纳为城市绿色基础设施的重要组成部分，可提供生态系统服务[39]。4)公共设施型开发：在合理利用土地资源的同时，此类型开发为公众提供接近和了解棕地的公共空间，如文化主题公园和大地艺术基地等。5)都市工业型开发：不同于传统的工业用地，都市工业型用地无污染、低能耗、低物耗，主要以新型高科技产业、创意产业为主。多项研究表明棕地再开发为住房或商业项目，是大城市中最常见的项目[40-41]，关键因素是经济利润和投资回报快。

不同于一般的土地功能置换，棕地要先进行污染调查和环境风险评价，根据土壤修复情况合理界定土地使用性质。例如居住型开发和商业型开发比其他类型的土壤条件要求高，对于污染严重的地块尽量避免这2种类型的开发。有学者提出以土壤修复方式为依据的用地属性划分，然后再根据区位和交通条件等，确定规划用地性质和设计方案[42]。此外，棕地再开发的类型是否符合当地居民的意愿[43]也很重要。2014年，杨少荣等对湖南、湖北、浙江等地的棕地附近居民发放调查问卷，结果显示最希望棕地被开发成文化与娱乐场所或社区公共设施，其次是住宅区[44]。2017年，纳弗拉迪尔在捷克布尔诺市中已经开发为公共用地的棕地地区发放调查问卷，发现市民对工业棕地和军事棕地再开发为旅游用地的兴趣最高，而对都市工业型用地的期望最小[45]。部分地区的调查结果并不能概括民众意愿，因为居民的棕地再开发偏好因其生活方式、社会地位和棕地所在的区位不同而产生差异[46]。

2.2.2 棕地再开发评价

相关研究主要有棕地再开发评价指标选取研究和指标优化。有学者依据棕地具有复杂、生态属性、利益广泛性的特点[46]选取指标，或是从土地资源管理学、城市规划学和景观生态学等多学科角度出发选取指标，也有通过专家访问等方法建立棕地再开发评价指标体系[47]，为了精确评价结果，在选取初步指标的基础上再进行指标优化[48-49]。在单一因素对棕地再开发的影响研究中，一部分研究从成功的棕地案例中总结经验。棕地原地块的地理性质和空间特性吸引了学者关注，棕地再开发的潜力和开发类型受地理区位(如城市内的位置、邻近的城市中心、靠近高速公路等)的影响[50-52]；经济活动也与棕地再开发存在关联，部分棕地因缺乏市场潜力而得不到开发[53-54]。我国尚未开展全国或省市尺度的棕地普查项目，有关棕地数据的统计分散于环境和土地部门关于土壤污染和废弃地块的统计资料之中，加之目前的国家《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB 50137—2011)采用较粗略的大类、中类、小类3级分类编码系统，不够精确反映土地混合功能的特点，难以提供一个通用的自上而下的框架来确定省、市、县级棕地再生信息，因而难以达到数据资源共享[12]。另一部分研究基于理论模型和社会调研。2017年，比尔斯利用空间决策系统评估重建场景的属性(当地社区基本设施与棕地的接近程度)[55]，探索棕地再开发模式。科赫提出要关注城市中重建棕地过程中微气候的变化，通过对棕地再开发几种模式的微气候模拟结果对比研究，提议将微气候调节等生态系统服务作为棕地再开发的模式选择依据[56]。

值得注意的是，在开发成本有限的情况下，需要基于评价结果合理制定棕地再开发次序。多项研究表明城市棕地全面的环境信息和社会经济属性信息，能有效筛选需要优先开发的棕地[24，29，57]。

有一些棕地类型由于地理位置和产生原因特殊受到学者们的关注，国外研究者直接称为矿业棕地(mining brownfield)、农业棕地(agriculture brownfield)和军事棕地(military brownfield)。在我国，CNKI数据库中以“矿业棕地”“农业棕地”或“军事棕地”为主题的论文寥寥无几，而“废弃地再利用”“农业污染治理”等主题论文中涉及了相关棕地类型。

3 结论与展望

3.1 研究结论

3.1.1 研究热点分布

2个数据库样本的共线、聚类分析结果显示，棕地问题在制度管理层面和技术治理层面受到普遍关注，前者包括“good governance”(优化管理)、“attracting private investment”(吸引私人投资)、“brownfield rehabilitation”(棕地再生)等主题类型(图4)，后者包括“污染场地”“棕地治理”(图5)等主题类型。从文献数量统计上来看，国内对棕地相关问题的关注度在近10年内快速上升，论文关键词“棕地再开发”(brownfield redevelopment)、“可持续性”(sustainability)和“土地利用”(land use)呈现出较高的中心度，且在规划设计类期刊上发表论文数量高，说明在规划设计层面研究凸显。然而，对比2个数据库的计量结果，从关键词频数量、聚类组团数量和聚类主题词的多样化程度等，都显示出国内的相关研究在广度与深度上与发达国家相比还有差距。

表1 WOS中“棕地”主题论文关键词频和中心度

3.1.2 研究时区分布

Citespace的时区视图可以描绘各研究主题随时间的演变趋势和相互影响，便于直观看出某个研究主题研究基础的时间跨度。以WOS样本的研究前沿时区分析得出，“#0 sustainable regeneration”(可持续性再生)研究是2010年以来的研究趋势和热点。从2013年开始，棕地的“#14 land use pattern”(土地利用格局)研究出现。值得注意的是图中“#1 brownfield residential redevelopment”(居住型棕地再开发)论文集中在2004—2013年，与2010年后“#0 sustainabille regeneration”主题的连线较多，说明在这2个时间段内，主题的传承性较强。

3.2 研究展望

国际期刊上对棕地可持续再生的重视，在一定程度上为我国的棕地再开发指明了研究方向。首先，鉴于土地资源稀缺现状，棕地再开发对地方政府来说是一个有吸引力和可行的方法，当务之急要建立我国棕地可持续再生的政策法规体系，核心要义是重建人与自然的和谐关系；其次，建立我国棕地分类体系，探讨如何以扩张的土地使用类别，将棕地分类纳入国家《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB 50137—2011)中[58]，并在国家土地基础地理信息数据库中逐步建立起棕地信息数据库，以提供细致了解棕地重建信息的方式，并依据动态数据实现决策管理精细化；第三，探索棕地再开发评价的理论与方法，提高棕地再开发的效率和效益，目前这方面的中文文献数量明显少于英文，各因素对棕地再开发的影响研究成果较少，我国棕地再开发的评价指标选取大多基于文献梳理，相关研究深度不够；最后，棕地再开发与市民健康风险的相关性，以及棕地再开发中的公众参与也具有研究价值。

注：文中图片均由作者绘制。