城市道路绿带多维规划模型探讨

陆哲明 张梦晗 赵 彤 马俊峰 赵 鸣*

（1.浙江农林大学风景园林与建筑学院，杭州 311300；2.北京林业大学园林学院，北京 100083；3.北京林大林业科技股份有限公司，北京 100083）

城市道路功能日益复杂，道路绿带很难通过单一维度的思考实现合理的规划。基于已有的相关研究及数据结论，从行进方式与速度、行进感受、驾驶安全等角度切入研究并构建道路绿带节奏维度，满足通行的安全、愉悦；以微气候营造、空气污染处理、噪音消解、通行感受等角度切入研究并构建道路绿带空间维度，实现道路的相应功能；以行进顺畅与安全、空间感知等角度切入研究并构建道路绿带尺度维度，营造怡人的场所尺度。三大维度分别从纵向布局、空间类型、剖面尺寸三个方面思考城市道路绿带规划，并通过三维度的适应性调整以三轴九点方式，构建综合行进感知、环境效益、场所营造等多方思考的城市道路绿带多维规划模型（RSS模型），并可进一步对应出具体的道路绿带纵向序列长度区间、空间类型和剖面尺寸区间，引导城市道路绿带的适宜性规划。

道路绿带；绿化模型；多维度；植物规划；道路景观

《城市综合交通体系规划标准》（GB/T51328-2018，简称《交通规划标准》）采用基于交通功能的道路分级体系，将城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路4级类型体系，并进一步细分成8个小类，城市道路绿带在此分类体系基础上进行下一步的规划、设计。然而，当下城市道路除交通功能外还展现出了生态、景观、休憩等多功能倾向，鉴于城市道路的复杂化特征，国内出现了一些由单一交通视角的分类体系向综合多方位视角多维分类体系推进的探索。刘冰等[1]在交通规划标准分类的基础上，提倡还需将道路功能及通行方式纳入城市道路分类体系中，以“等级—功能—方式”三维度界定的方式定义城市道路，将原来基于单一交通维度界定的4级体系扩展到多维界定，形成如“主干路—风景性—公交优先”“支路—生活性—慢行优先”等道路界定与分类方式；何兆阳[2]提倡以“交通—场所—扩展”三维度界定的方式定义城市道路，以充分体现城市道路的复合功能。国际上也存在道路体系多维化理念，美国不少城市，如纽约等市交通局提倡“完整街道”理念，强调在道路设计中协同考虑交通、社会和环境目标；英国交通部按交通和场所两维度进行通过性、场所性强弱的划分进而界定不同的道路类型等。城市道路体系的多维化研究也促使以此为基础的城市道路绿带规划需有进一步的思考。

1 城市道路绿带模型的多维生成

城市道路绿带具有污染管控、场所营造、微气候调节、交通指引、通行安全等多方面功能和要求，对道路绿带的研究也呈现纷繁复杂的局面。本文以大量已有研究和相关数据为支撑，结合行进安全与行进感受为研究切入角度，构建道路绿化节奏维度以确定道路绿带的平面布局；结合环境污染与环境感受为研究切入角度，构建道路绿化空间维度以确定道路绿带的空间类型；结合通行需求与尺度感知为研究切入角度，构建道路绿化尺度维度以确定道路绿带的剖面尺寸，并以此三维度共同支撑规划模型的构建。

1.1 城市道路绿带节奏维度的生成

基于城市道路的通行性特征，产生了诸多关注城市道路线性特征、行进者感受等方面的研究，有学者从设计美感、线性整体角度出发，认为道路绿带需强调统一性和秩序感[3]。但同时，同类型道路绿带延续过长会形成一种驾驶员逐渐习惯于其中的特殊行驶节奏，从而引起驾驶作业机械化并降低注意力，这种“行车催眠”现象很可能酿成交通事故[4-5]。实践中可进行路侧植被丰富化以增强视觉刺激避免“视觉倦怠”，提升道路景观价值的同时进行视觉刺激，保持行车清醒。但此类设计也需要把握一定的量，过繁的变化在行进过程中会增加驾驶者的疲劳感及烦躁感而影响驾驶安全[6]，因此道路绿带的“事件密度”（即一定时间内驾驶者感官所能接受的刺激数目[7]）需控制在一定的量，既能使驾驶人的注意力处于积极的状态，保持对周围事物的知觉敏锐性，也不易感到疲倦[8]。不仅车行状态需要注意量的把控，虽然速度较低但同样具备行进特征的慢行者也会在行进间对过于细节的绿带出现“一晃而过”和对同一类型线性绿带延续过长产生“审美疲劳”的状态。因此，总体而言道路绿带在纵向长度的规划上需形成既符合安全通行也符合愉悦行进双重要求的节奏变化。

节奏变化在道路绿带规划中最直观的体现是同一绿带类型纵向延续的长度，有研究建议在车行景观单调地区，单一景观长度延续5 km左右后需配置不同类型的景观[8]，如杭州湾跨海大桥采用此距离变换护栏颜色[9]。但不同速度状态下在固定距离内感受到的事件密度显然不同，故而不是绝对距离而是感知时间的长短才是感知环境信息的关键[10]，而在行进特征强烈的道路中认知时间与行进速度息息相关，因此道路绿带纵向延续的长度不应是某个特定的数字，而需与行进速度的快慢相结合，且成正比[11]。若想景物被充分欣赏又不产生视觉干扰，多项研究建议在纵向布局上以在视域内停留5 s实现“眺望”功能来设计绿化带，以营造能让驾驶者留下印象的绿带设计，而非“一闪而过”[4,12-16]。与此同时，为防止“行车催眠”现象的出现，保持驾驶员的兴趣与驾驶注意力，有学者认为视觉环境每隔8～10 min需要有一个变化[4]，也有学者认为大约每5 ～10 min需提供给驾驶员新的视觉吸引点[16-17]，适当降低驾驶员疲劳感[18]。还有学者认为在单调环境中合理刺激点间隔为5～10 min，并从安全驾驶角度思考，建议取值为5 min[19]。刘少宗[20]、贾致荣等[21]认为实现“全景”效果需在视线内至少停留5 s，防止景观单调引起视觉倦怠，同一景观宜每5 min变换一次。本文综合考量认为道路中同一类型绿带纵向长度，即同一绿带序列的长度控制在5 s～5 min之间通过较为合理，根据现行城市道路中常用的不同行进速度[22]测算出这一序列的合理长度区间，在此长度区间内的即为可以留下美好视觉印象（愉悦行进）又不会过于频繁或单调增加事故风险（安全通行）的绿带序列长度，并将其划分成快、中、慢三级节奏（表1）。

表1 绿带序列长度及节奏分级Tab.1 Sequential length and rhythm of street greening

两处相接道路绿带的节奏变化，即变奏体现在色彩、形态、空间三个方面，一条街道上杂乱的空间使人迷惑，而连续的街道空间使人印象深刻[24]，道路绿带的变奏应以色彩、形态为主，空间变化不宜过多，特别是全封闭式绿带突然变成全开敞式绿带时会产生弱化版的“隧洞效应”，影响驾驶安全[25-26]。

1.2 城市道路绿带空间维度的生成

道路绿带的空间类型不能以乔灌草等具体的某种植物形态来划分，种有乔木的绿带不一定是廊状空间，也可能是墙状空间，以灌木为主的绿带不一定是墙状空间，也可以是较好的廊状空间，因此应从弱化个体植物，强化整体绿带的角度定义道路绿带的空间类型。本文借由道路剖面视角下整体绿带所形成的道路天空可见度、立面透视度来定义其空间类型，总体上分为绿墙型空间、绿廊型空间、绿洞型空间（表2，图1）。

图1 绿带空间类型Fig.1 Space types ofroad green belt

表2 城市道路绿带空间分类Tab.2 Spatial type of urban street greening

道路绿带空间产生多方面的影响，从人类感知角度而言，道路绿带能显著降低道路内的温度，营造良好微气候[27]。全遮蔽式道路绿带是提高行人夏季热舒适度的最佳方式[28-29]，同时乔灌草多层次植物降低街道内的风速，为行人提供了“避风港”[30]。在街道绿化与行为方面，多样化文化背景人群无论步行、骑行，其通行、聚集意愿与街道的绿化覆盖率、绿视率等有显著的正相关性[31-33]。但同时，虽然植被密集有利于慢行，但在高速状态下，空间郁闭度高却会对驾驶员造成较大的心理负担[34]。

从环境污染管控角度而言，道路空气污染中不同粒径颗粒物的扩散方式不同，粒径小的受布朗扩散影响，而粒径大于10 μm的颗粒物则主要受湍流撞击影响，植物绿化对粒径较大的颗粒物（TSP和PM10）比粒径小的（PM2.5）具有更好的处理效果[35]，粒径大的颗粒物更容易发生沉降，接触时可直接被粗糙的灌木层植物叶片吸附或者由于撞击作用沉降到地被层植物上[36-38]。而粒径较小的颗粒物主要随气流运行相对较难沉降，尤其是在汽车扰流、街角湍流等多风况相互作用的街道复杂环境中[38]，沉降困难的同时，若再种植了冠幅遮蔽街道顶平面的乔木阻滞颗粒物向高空挥散，即使树冠通过滞尘效应对净化空气产生一定的正向意义[39]，但郁闭度高、层次复杂的绿化将更易在车行道路空间内形成持续的“污染堆积”现象[40-43]，并向人行道溢出，不同于装备空气过滤设备的汽车内环境，直接暴露于空气中的慢行者将更大地受到污染的影响。因此灌木、地被在车行量大的道路空气污染控制方面具有更佳的意义，种植顶平面郁闭度高的乔木群反而有可能恶化街道空气质量[37]，建议交通量大的城市街谷近地处（尤其是行人的呼吸高度附近）有必要借助绿带的隔离与净化作用，来改善非车行道城市街谷近地处的空气质量[44]。同时此高度处有灌木层遮挡也利于道路噪音的衰减[45-47]以及防止车辆眩光污染[48]。将绿带空间的多方影响与三大道路绿带空间类型相对应进行总结，并讨论三大绿带空间在人类感知和环境管控上的优、劣势，同时给出适宜场景建议（表3）

表3 三大空间类型的优劣势及其适用场景Tab.3 Advantages and disadvantages of the three green spaces and applied situation

1.3 城市道路绿带尺度维度的生成

现代城市中通常建筑物较高或街道较宽，常配置绿化来降低与人接触的立面高度或水平宽度以形成宜人的街道尺度[49-50]，因此城市中常常是道路绿化界定了街道高宽比而非建筑[30]。道路两侧围合物（建筑物或植物等）的高度H与道路宽度D形成的街道尺度用高宽比（H/D）来表示，雅克布斯认为高宽比介于1∶2.5～1∶1.1较为合适，日本学者认为该比值在1∶2～1最为理想[51]，国内有学者针对不同类型街道提出了不同的宽高比，总体而言认为高宽比在1∶2～1∶0.75是合理区间[52]。综合而言，本文认为1∶2.5～1∶0.75的高宽比较为合理。除高宽比这样的相对尺度外，道路空间还受到绝对尺寸的影响。基于通行和安全考量将适合各类机动车和各类慢行通行的道路最小净高分别定为4.5 m和2.5 m[53]，单条机动车专用道宽度通常为4 m，非机动车专用道路单向不宜小于3.5 m，双向不宜小于4.5 m，非机动车道最小宽度不应小于2.5 m[22]，各级道路旁的人行道宽度一般为3 m[53]，人行道最小宽度不应小于2 m[22]。

绿带尺度与通行方式、路幅宽度有关，如车行比慢行的枝下净空高度要求高，中间没有绿带间隔的道路路幅越宽则越需要高的绿带。此维度中所讨论的尺度对象不是某一种植物自身的尺寸大小，而是整体绿带植被所围合形成的“林合空间”的大小（图2），结合空间维度中的三大空间类型分别计算“林合空间”尺寸区间，并将其分为大、中、小三级尺度（表4）。

图2 林合空间Fig.2 Space of enclosed byplants

表4 常见路幅宽度与尺度分类Tab.4 Common road width and scale type

2 多维规划模型的构建与运用

2.1 模型的构建

将确定城市道路绿带平面布局的节奏维度（Rhythm）作为模型的Z轴，其快、中、慢三级节奏为Z轴上的三个点；将确定城市道路绿带空间类型的空间维度（Space）作为模型的Y轴，其绿墙、绿廊、绿洞三种类型为Y轴上的三个点；将确定城市道路绿带剖面尺寸的尺度维度（Scale）作为模型的X轴，其大、中、小三级尺度为X轴上的三个点，三轴九点共同构成绿带多维规划模型（RSS模型），并有多样化的组合可能（图3）。

图3 RSS模型Fig.3 RSS model

2.2 模型的运用

（1）与现行道路体系的对接。以《交通规划标准》中部分城市道路类别举例加以说明，A城市某Ⅰ级快速路，该路是城市中的机场快速路，设计时速80 km/h，双向4车道，无中央分车绿带。根据表1，车行80 km/h的时速在绿带节奏维度为慢节奏（序列长度区间110～6 670 m）；连接城区与机场的机场快速路车行交通占绝对主导地位绿带空间维度以绿墙型为宜；4车道幅宽根据表4，绿带尺度维度为大尺度（绿带高度区间6～20 m），因此该快速路的绿带RSS规划模型为慢节奏—绿墙型—大尺度（图4）。B城市某Ⅱ级主干路，该路设计时速50 km/h，以连接B城的城东、城南两大组团区域为主要功能，双向4车道，有中央分车绿带。根据表1，车行50 km/h的时速在绿带节奏维度为中节奏（序列长度区间70～4 170 m）；连接城市大组团以机动车通行为主绿带空间维度以绿墙型为宜；虽为双向4车道但因有中央分车绿带，则实际道路幅宽为2车道，因此根据表4，绿带尺度维度为中尺度（绿带高度区间2.8～9.3 m），该主干路的绿带RSS规划模型为中节奏—绿墙型—中尺度（图5）。

图4 A城某Ⅰ级快速路RSS模型Fig.4 RSS model of class I expressway in A city

图5 B城某Ⅱ级主干路RSS模型Fig.5 RSS model of class Ⅱ arterial road in B city

（2）与三维城市道路分类体系的对应。以“等级—功能—方式”界定的三维城市道路分类体系，形成了“支路—风景性—慢行优先”“次干路—商业性—车行优先”等多种城市道路类别[1]，依据等级、功能、方式的各自特征可将三维城市道路类型转化成RSS模型进行规划落地，如“支路—风景性—慢行优先”型道路，慢行支路的通行方式与速度依据表1在绿带节奏维度属于快节奏；慢行为主的风景性道路宜采用植物层次丰富、微气候条件良好的绿洞型空间；双向慢行支路路幅一般为4.5 m依据表4其尺度维度为中尺度，因此“支路—风景性—慢行优先”的RSS模型为“快节奏—绿洞型—中尺度”（图6）。再如“次干路—商业性—车行优先”型道路，车行优先的次干路依据表1其节奏维度属于中节奏；商业性街道需充分考虑道路与临街商铺之间的视觉通透性，以及为铺旁行人提供良好的微气候决定了空间类型属于绿廊型；次干路通常为2～4车道[22]，依据表4其尺度维度可初步确定为中尺度或大尺度，确认具体车道、路幅数据后可进一步具体划定其尺度类型。因此“次干路—商业性—车行优先”的RSS模型可初步划定为“中节奏—绿廊型—中尺度/大尺度”（图7）。

图6 “支路—风景性—慢行优先” RSS模型Fig.6 RSS model of “branch road-landscape- non-motorized traffic priority”

图7 “次干路—商业性—车行优先” RSS模型Fig.7 RSS model of “sub-arterial road-commerce-vehicle priority”

（3）对道路绿带设计的指引。依据道路特性确定规划模型后，仍需不少细节性设计才能形成最终的道路绿带方案，RSS模型着眼于处理城市道路中的共性化问题，三维度及整体模型具有跨地域的适应性，其强调整体绿带的规划布局而不讨论设计细节，但可为响应城市道路个性化问题的绿带设计指明整体性方向。RSS模型三维度中的规划建议均是区间性数值或框架性形态的建议，确定某种类型后，在后续的绿带设计中仍可通过在此区间及框架内的调整以适应不同城市的具体需求，如节奏维度，运用RSS模型确定某一序列长度区间后，结合道路上相邻交叉路口间距、绿带建设场地状况等现状将绿带进行在这一序列长度区间内的长短调整；空间维度即使同为绿墙型空间，设计中仍有灌草、乔灌或乔灌草①绿墙型空间中的乔木宜采用窄冠幅乔木，如杜松、落羽杉等。等不同的配置方式加以实现；尺度维度，在运用RSS模型确定某一“林合空间”高度区间后，可进一步结合城市特色或实际需求选定不同的植物种类进行在此高度区间内的调节。RSS模型保障绿带满足城市道路主体需求，绿带设计则以此为基础结合城市特征创造更符合当地需求的道路绿带。

总体而言，RSS模型的运用方式为城市道路的交通方式与行进速度决定绿带节奏，可依据表1中的行进速度确定道路绿带的纵向序列长度区间；交通方式与道路功能倾向决定绿带空间，可依据表3中的功能优劣确定道路绿带的空间类型；交通方式与路幅宽度决定绿带尺度，可依据表4中的相关数据确定道路绿带林合空间高度的尺寸区间。以此三个维度划定城市道路绿带的纵向序列长度区间、空间类型和剖面尺寸区间，在此基础上再结合不同城市道路的具体需求进行绿带设计。

3 结语

城市街道是市民日常活动的重要空间，其中的绿带作为高可达性的城市绿色空间，与市民日常生活息息相关。尽管RSS模型无法在绿带设计阶段提供十分明确且数值固定的指标，也不能为道路绿带确定具体的植物种类。但适用于绿带规划阶段的RSS模型能将复杂多样的道路绿带相关研究总结提炼成简洁可用的模型，将绿带作为一个整体进行考虑，提供序列上的长度区间、空间上的对应类型和高度上的尺度区间，与上游城市道路分类系统可进行简洁衔接，过程中能将生态、交通、人本等多方面的主要因素作为模型中维度的一部分充分纳入考量中，并形成简洁模型，进而为结合各道路具体特征的下游道路绿带设计明确总体框架和设计目标。

注：文中图表均由作者自绘。