浅谈城区空间结构低碳效益评估——基于LEED ND的类推架构

1 研究意义

1.1 空间结构的低碳效益

空间结构包括城区规模、形态、密度、功能布局、用地与交通网络互动等

，实践中已被世界自然基金会的“CIRCLE”原则

、“C40”成员低碳建设模式

等重视。空间结构可由交通、建筑、工业等影响城市化边际碳排，是统筹减排和发展的重要载体

，间接决定区域能源系统是否集约高效，与城市运营的需求侧减排和“虚拟能源”密切相关

。空间结构管理有利于前期调配和整合资源，是成本效益较高的“碳中和”路径

；由于行为的“锁定作用”，不利空间结构导致的排放增长较难通过技术抵消

。因此，空间结构是低碳愿景的重要支撑。

1.2 评估需求和方法

作为我国现行空间规划体系的基础性要素，城区空间结构可系统影响区域低碳战略，其低碳效益是面向“后京都时代”和“30·60”目标的关键议题

，相关评估需强化公共性、前馈性、稳定性等决策需求，并体现空间要素管控要点。建设适宜性评价、场地分析等定量工具已广泛用于实践，但缺乏通则性模式

；低碳效益评估准则、得分尺度、综合方式等尚未形成共识

，法定规划对相关指标控制的关注有限

。当前的理论、经验、工具等可为空间结构低碳效益评估的针对性完善提供思路，其中包括LEED ND等系统技术方案。

(2)加强管理。目前，煤炭建设项目在控制和激励体制方面还不够完善。由于控制不足，导致设计方案和工程造价质量不高，因此，需要建立健全一套严格的标准来控制其质量。另外，还需要有良好的激励制度，以调动设计人员和造价人员的工作积极性，达到有效控制工程造价的目的。

2 评估架构

2.1 LEED ND概述

“能源与环境设计先锋”（LEED）试点项目被普遍证明具有环境和能源增益，部分体系至少约72%的得分有助于实现“碳中和”。为转变社区发展理念，促进绿色竞争和绿色供应，由美国绿色建筑协会、新都市主义代表大会和自然资源保护协会开发的“社区规划与发展”体系（LEED ND）注重将建筑与社区融合，并联系周边区域，参考了规划、建筑、土木、交通、机电、景观、动植物等专业最新成果，并随理论、实践、政策、市场等不断发展更替，这在科学和哲学上提升了其内核可靠性

。

理论课程应进行期末考核。考核分为考试和考查，其中考试主要针对核心课程，在出题形式、试题难度、题量方面都有较为严格的要求；考查则更为灵活，考核时间较短，学生复习的压力也较小，可根据实际情况安排。测试使用的语言原则上应该是英语，但对于经济学、管理学、法学等有一定难度的专业课程，允许以中英文结合的形式进行考核。

2014年6月推出的LEED ND最新版（V4）针对能源环境正效益的区域目标，在精明选址与社区联通（SLL）、社区布局与设计（NPD）和绿色建筑与技术（GIB）构建指标层，含12个必选项、43个得分项和1个附加项（满分110分），通过分层要求、可选路径、必选项和得分项条件关联等有序分解系统问题。待评项目在满足所有必选项前提下，根据总得分获得铂金级、金级、银级、认证级等评级

。

由于各单因子间共线性不显著

，以一般因子加权线性累加和刚性因子合并进行分类综合

，以综合适宜性指数（CSI）量化空间结构的低碳效益。

2.2 单因子评估

空间结构低碳化可关联紧凑城市、混合用地、公共交通等

；容积率、功能混合度、建筑密度、人口等影响城区基准负荷，建筑高度、体形、围护结构等显著影响建筑负荷

。针对低碳空间结构，宣蔚等提出地块尺度、住宅式样与职住比、公共服务可达、功能有效混合等控制要点

；潘海啸等提出交通与用地、密度控制、功能混合等实施建议

；丁成日提出土地利用密度、土地功能混合、土地交通整合、职住平衡、公交引导等强化重点

。地块布局、基础设施、建筑、交通、服务配套等低碳效益因素正为实践公认

。

由上述要素和设定意向的低碳语汇，本文选取SLL品质交通设施（Access to Quality Transit）得分项、SLL岗位居住邻近（Housing and Jobs Proximity）得分项、NPD地块紧凑开发（Compact Development）得分项和必选项、NPD混合使用社区（Mixed-Use Neighborhoods）得分项、NPD开放联通社区（Connected and Open Community）得分项和必选项、NPD绿植遮荫街景（Tree-Lined and Shaded Streetscapes）得分项、GIB热岛效应削减（Heat Island Reduction）得分项和GIB建筑日照朝向（Solar Orientation）得分项，将得分项和必选项分别作为一般因子（分值为i）和刚性因子（R 0），基础数据可通过网络平台提供（见图1）；一般因子相对权重由设定意向的低碳语汇比重结合专家咨询估算

。

(1)初始化。设定初始标称值x，u;初始波动w0，x0;控制时域p,优化时域m,计算时长k；权系数Q;卡尔曼增益系数Kf。

评估时段的77个单元14.3%（按数量，下同）为R 0[CD]，主要为高校和成片待建项目；9.1%为R 0[COC]，主要位于片区边缘。R I、R II、R III、R IV和R V分别占2.6%、35.1%、15.6%、16.9%和29.9%；较高等级（R I和R II）占相当比例，主要分布于发展轴和交通干线附近。

基础隐喻和关联隐喻是莱考夫阐述的算术的两种认知能力(隐喻能力和概念整合能力)中的隐喻能力。根据莱考夫的观点，隐喻能力是对算术的扩展，这种能力使人们对算术的认知能力不再仅仅局限于数量顿识、数数和最简单的加法和减法。隐喻能力处于核心地位。因此，莱考夫对隐喻能力进行了详细的研究。[2]54 他阐述了算术的四种基本的基础隐喻：物体集合隐喻，对象建构隐喻，量尺隐喻和沿线运动隐喻。本文主要阐述的也是莱考夫的基础隐喻思想，对于他的关联隐喻思想不作进一步的阐述。

新加坡的土地资源十分有限，该国正在创新水资源的获得方法。新加坡人口大约有86%居住在高层建筑上，他们安装轻型屋顶作为集水区，把收集的雨水保存在屋顶上单独的水箱内，用于非饮用目的。新加坡樟宜机场的雨水收集利用系统，将飞机跑道及其周围绿地的降雨径流导入两个池塘中，其中一个池塘用于平衡同时发生的较大径流和潮汐入流，另一个池塘用于收集径流，其蓄水主要用于消防和冲厕等，这种收集和处理的水占总用水量的28%～33%。

2）SLL岗位居住邻近得分项考虑地块内居住单元数（/全职岗位数）和距中心指定路程内全职岗位数（/居住单元数和轨交站）是否协调。以步行路网（含地块中心到出入口连线）测算居住类地块中心800 m覆盖的全职岗位数（≈建筑基底面积×层数/人均商办建筑面积），以大于等于地块内居住单元数为达标；类似测算非居住类地块中心800 m覆盖的居住单元数（按建筑面积分摊户数）和轨交站数，以前者大于等于50%地块内全职岗位数且后者大于等于1为达标；分别按原区间检索i[HJP]

。

3）NPD地块紧凑开发得分项考虑住宅密度或容积率。测算居住类地块住宅密度（hm

，≈居住区户数/地块面积）或非居住类地块容积率（≈建筑基底面积×层数/地块面积），分别按原区间检索i[CD]。NPD地块紧凑开发必选项要求i[AQT]≥2时居住类住宅密度≥30 hm

或非居住类（绿地除外）容积率≥0.8，不满足的地块为R 0[CD]

。

1）SLL品质交通设施得分项考虑多数居住单元和非居住设施指定路程内公共交通的单向频次。以步行路网（含地块中心到出入口连线）得出公交站（按地址检索以归并双向）400 m覆盖区，覆盖地块内≥50%居住单元或非居住设施（按覆盖≥50%建筑面积）的为有效公交站，用800 m步行距离类似筛选地块的有效地铁站，统计各有效站点工作日累计频次最大值，按原区间检索i[AQT]

。

LEED ND V4关注边界明确且有生活、交通、服务等基本功能的已建或部分（≤25%建筑面积）新建项目，至少含2栋住宅且规模≤6.07 km

。为延续LEED ND V4原理规则，本文将集建区内的地块作为评估单元，由区域地块集合实现空间异质评估。

值得一提的是，虽然熊庆来的弟子众多，但这些弟子和他都不是简单的师生关系，在学习之外，都得到过他极大的帮助。比如华罗庚本是店员出身，没有熊老的支持，他根本不可能到大学读书;是熊老送严济慈去法国留学，并负担他的学费的。

由本文的基础数据接口，考虑土地覆盖类型、用地性质、公交站、地铁站、道路网、建筑体、出入口、公服设施等数据共同时效，以2020年作为评估时段（仅考虑2020年已建要素，不考虑在建、待建的地铁站、商办楼宇等）。片区全部位于城市开发边界集建区内，由路网和部分产权划出77个地块，其基本属性符合延续LEED ND V4原理规则的要求。

5）NPD开放联通社区得分项考虑指定距离内功能性节点密度。以自身和周边400 m缓冲区测算地块出入口和路网交叉口总数，由相应面积得到有效连接点密度（km

），按原区间检索i[COC]。NPD开放联通社区必选项要求周边400 m有效连接点密度≥35 km

，不满足的地块为R 0[COC]

。

6）NPD绿植遮荫街景得分项考虑外围步道行道树（长势好且非入侵植物）密植或提供遮荫的长度比例。由街景识别地块路侧有乔灌复合或大蓬径乔木区段，由相应周长测算外环密植行道树比例，由分类影像得出地块外围植被覆盖段并类似测算外环遮荫比例，默认按规范可满足其他要求，两类比例按原区间检索i[TS]

。

7）GIB热岛效应削减得分项考虑下垫面植被遮荫、高反射等缓解措施的面积比例。由分类影像得出植被覆盖区，由高辐射能波段反演3年太阳能反射比，标准化至0.05~0.80后筛选≥0.28的区域，以地块内两者并集占比得到热岛缓解区域面积比例，按原区间检索i[HIR]

。

8）GIB建筑日照朝向得分项考虑长宽比和朝向合理的内围护结构建筑面积比例（冬至日正午南立面满足最低采光）。将朝向∈[0.0,15.0]∪[165.0,195.0]∪[345.0,360.0)作为南北向立面，其余为非南北向立面，南北向立面长大于1.5倍非南北向立面长的为合理朝向，默认按规范可满足其他要求，统计地块内合理朝向建筑面积比例（无建筑地块为100%），按原区间检索i[SO]

（见表1）。

2.3 综合评估和分区

他再次发出了一声暴吼，像绝命的凶徒。扣住敌人脖颈的手，食指、中指、拇指凑成鹰爪的姿态，狠命地掐在了敌人气管的位置。他告诉自己，只要捏爆那根管，自己便是胜者。

本统计期（2018年12月20日—2018年12月26日）内三大股指持续下跌，权重股表现萎靡，5G概念、创投股表现活跃。从近期两市融资余额来看，两市融资余额12月14日跌破7700亿元之后暂未收复，仍处于低位徘徊状态，期末再创新低报收于7628.85亿元。

对一般因子i(0,H)（i[AQT]、i[HJP]、i[CD]、i[MUN]、i[COC]、i[TS]、i[HIR]和i[SO]），(0,H)表示对应项得分范围，H为最高分，w为相对权重

；对刚性因子R 0{0,1}（R 0[CD]和R 0[COC]），对应必选项满足时取值为1，否则为0。累乘结果为1即满足所有必选项（先决条件），此时CSI越大评估单元的空间结构低碳效益越高；(H-i(0,H))·w反映对应得分项对CSI的增分潜力，越大越宜作为决策重点

。

3 案例应用

3.1 评估对象

新江湾城位于上海市杨浦区北部，由闸殷路、政立路、何家湾铁路、军工路等围合，总面积约9.0 km

，经生态重建已成为上海市中心区最大的生态型社区，近十年被评为国际生态型示范社区、联合国环境友好城市生态城区、上海市园林街镇、第三代国际社区等；街道目前普遍实行绿色低碳建设策略，“东森-涵碧-尚浦-仁恒”社区群入选市级低碳社区创建试点。

4）NPD混合使用社区得分项考虑多数居住单元指定路程内公共服务类型数。以步行路网测算居住类地块出入口400-D（m）覆盖的公共服务类型数（D为出入口到各居住单元距离的中位数），统计各出入口的最大值；测算非居住类地块供给的公共服务类型数；公共服务“POI标签”与Criterion Planners INDEX“使用类型”范围近似，故按类型数缩放原区间并检索i[MUN]

。

3.2 结论和建议

由2020年基础数据得出1~77单元的计分参数测算一般因子分值和刚性因子见图2，由综合评估划定低碳效益等级分区见图3。

作为先决条件，R 0[CD]应实现住宅密度/容积率与有效站点最大累计频次的适配，R 0[COC]应补齐有效连接点密度的短板，如61单元的有效连接点密度、7单元的容积率均须增至相应最低标准。CSI较低的地块宜作为重点关注对象，低于目标等级者须做优化，同一地块宜重视增分潜力(H-i)·w较高的项目及其计分参数，如12单元补齐i[HJP]、i[CD]等相关计分参数即可升为R I（图4）。

4 讨论和展望

4.1 评估架构的合理性

基于LEED ND对低碳正效益的管理经验，上述空间结构低碳效益评估具有合理性。

根据教育部官方数据调查显示，中国农村“留守儿童”数量超过了6100万人（相当于英国人口的总和）。其中，57.2%的留守儿童在父母一方外出的家庭成长，42.8%的留守儿童在父母同时外出的家庭成长。79.7%的留守儿童是由爷爷、奶奶或外公、外婆抚养长大，13%的留守儿童交于亲戚、朋友抚养，7.3%的留守儿童的监护人处于不确定或无人监护状态。长此以往，未随父母进城的农村留守儿童在祖父母或亲戚监护下成长，父母的关爱的缺失，心理问题出现后疏导不及时，导致了家庭教育的问题频频发生，家庭教育并未承担起应有的责任。

空间到碳排放的系统动力体系对精准施策提出了挑战。LEED ND基于实践校验不断强化“指标-目标”的因果结构，计分参数关注基线调控以实现既有效益的保值增值，通过数据模型将宏观目标转译为前馈控制

。其类推评估架构能弥补单向渐进式规划的盲区，引导相对稳定的响应措施，与空间结构公共性、托底性等决策特征适配

。

LEED ND的设立和发展囊括了专家学者、工程师、开发商、环保社团等集体倡议，兼顾环境友好、社会公平和经济可行，某因子调整一般不会消极影响其他因子，通过系统协调全方位驱动项目初期确立的绿色愿景或定位

。其类推评估架构涵盖各子系统的协同和权衡，有利于各事权主体达成共识，体现空间要素事理管控的全覆盖

。

空间结构之于低碳愿景如同国土空间之于发展战略，低碳目标管理亟须提升空间类基础性要素配置和管制实效。本评估架构的计分参数与总体规划、详细规划等存在契合点，提供了衔接现行纲领的低碳效益量计算法则，有助于精确统筹相关资源并落实绩效管理，强化前期决策的系统理性

。

4.2 不确定性和展望

首先，本文为延续LEED ND V4原理规则将原项目规模的地块作为评估单元；但在可塑性面积单元、空间自相关、变异半径等空间异质性规律下

，地块尺度对某些因子影响不可忽略。其次，本文按计分参数原区间检索分值，默认LEED ND实践的情况、战略、行业等适用于所有评估地区；但不同国家、不同地区上述因素存在差异，碳转移补偿也提供了公共政策区域分异的可行性

，评估、核查等标准有待地区性适应和修正

。

本评估架构的计分参数及其要素可为空间减碳提供方案校验和比选路径

；由计分参数必要性和权重可制定补充图则，弥补当前法定规划专项短板

。为提升资源配置决策力，未来可借助数据库语言、城市信息系统和一体化平台

，将空间与产业、金融等代偿指标结合，进一步赋能城区的低碳需求侧管理，并为项目准入和管控标准提供信息接口

。

5 结语

空间结构是低碳愿景的基础底板，其结构合理、功能高效、关系协调等低碳内涵具有系统重要性，亟须显化为合理有效的评估指标和准则。LEED ND为空间结构低碳效益提供了系统认知途径，由此并结合对象特征、数据来源等类推的评估架构存在相对合理性，得出的低碳效益指标分解、绝对水平等有一定的规划决策意义；在评估单元划分、计分参数区间、应用场景挖掘等层面存在进一步优化的可能。

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