綜述:從行人的視角看城市熱島效應:熱環境與舒適度研究中街道景象圖像的系統性回顧
《BUILDING AND ENVIRONMENT》:Seeing urban heat from a pedestrian perspective: A systematic review of street-view imagery in thermal environment and comfort research
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時間:2026年03月03日
來源:BUILDING AND ENVIRONMENT 7.6
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城市街景影像(SVI)為量化街道尺度的熱環境與戶外熱舒適提供新方法,但現有研究分散且缺乏系統性整合。本文基于PRISMA框架篩選571篇文獻,確定48項SVI相關研究,提出“水平×路徑”分析框架(L1-L3與P/P+Ψ/Ψ),揭示SVI主要用于:(1)估算太陽輻射、遮蔭和氣溫場;(2)結合社會脆弱性映射熱暴露與不公;(3)聯合物理與感知指標解釋熱舒適、路徑選擇及行為韌性。研究表明當前研究側重物理-生理路徑,未來需加強多源動態數據、可解釋模型及氣候正義導向的SVI指標開發。
傅曉彤|張泰龍|嚴少軍|齊峰|沈亞梅
浙江農林大學景觀建筑設計學院,中國杭州,311300
摘要
街景圖像為識別行人尺度的城市熱環境和戶外熱舒適度提供了一種新的方法,但現有的研究仍然分散且尚未以系統的方式整合。遵循PRISMA指南,本綜述篩選了Web of Science和Scopus中的571篇記錄,確定了48項使用街景圖像來量化物理熱環境、人類熱環境或街道尺度上的熱感知和行為的實證研究。然后,我們提出了一個結合結果層次和影響路徑的分析框架。研究結果表明,當前基于街景的熱研究主要通過物理-生理路徑進行框架構建:大約五分之四的研究使用SVI(Street View Index)衍生的幾何形狀和陰影來模擬微氣候或人體熱負荷,而熱感知和行為的明確整合相對有限。街景指標主要用于:(1)根據天空視野系數和綠色視野指數估計太陽輻射、陰影模式和空氣溫度場;(2)將熱指數與社會脆弱性相結合,以繪制熱暴露和熱不公的地圖;(3)通過聯合使用物理和感知指標來解釋熱舒適度、路線選擇和活動韌性。基于這些發現,我們認為多源動態街景數據、可解釋的多模態模型以及與規劃決策相關的基于街景的熱指標是將這一研究領域推向更加以人為中心和氣候公正應用的重要方向。
引言
在氣候變暖和快速城市化的背景下,極端熱事件的頻率和強度顯著增加。城市熱環境已成為全球關注的主要挑戰[1,2]。提高戶外熱舒適度(OTC)被廣泛認為是增強城市健康和氣候韌性的關鍵途徑。許多研究和政策倡議現在將改善熱環境和減少熱暴露風險視為建設適應氣候城市的重點目標[3,4]。
在眾多空間尺度中,街道是城市公共空間的基本單元,也是日常戶外熱暴露和適應行為發生的主要場所[5]。近年來,地理信息系統和計算機視覺的發展帶來了基于全景街景圖像(SVI)的新數據采集方法[6]。這些方法提供了高空間分辨率的工具,用于評估街道環境。通過從行人視角捕捉地面附近的元素,如陰影、植被和表面材料,SVI為戶外熱環境和舒適度研究提供了與自上而下的遙感觀測和數值模擬不同的街道尺度信息[7,8]。SVI已被應用于各種研究領域,包括熱暴露特征描述、熱應激指數解釋以及主觀和行為反應分析[9,10]。然而,這一跨學科領域涵蓋了城市氣候、遙感與GIS、計算機視覺、環境心理學和城市規劃等多個視角。鑒于不同研究在結果類型、指標選擇和分析方法上的顯著差異,進行系統綜述對于促進更清晰的比較和綜合是必要的。
現有的綜述已經探討了影響OTC的因素以及街景數據在城市研究中的應用,主要集中在兩個主題領域。一組綜述關注OTC,總結了其主要驅動因素、評估方法和模型框架,但它們通常僅將SVI或街景圖像視為眾多環境暴露變量之一,很少詳細討論基于SVI的指標的具體屬性、優勢和局限性[[11], [12], [13]]。另一組綜述關注SVI和街景感知,總結了如何利用街景或其他街景圖像進行城市綠化評估、視覺感知和街道質量診斷,但它們往往將熱環境視為多個應用領域之一,因此沒有專門針對熱暴露和熱舒適度進行綜合分析[14,15]。然而,目前仍缺乏將“基于SVI的街尺度熱環境和OTC的實證研究”作為核心證據基礎的綜述,并在統一框架內提供多樣化的發現對比。為填補這一空白,我們基于系統的搜索和篩選過程,提出并應用了一個“層次×路徑”框架。該框架將結果層次分為物理環境、熱負荷/生理指數以及主觀/行為反應(L1–L3),并將解釋路徑區分為物理-生理過程、結合物理-心理互動和主要心理過程(P, P+Ψ, 和 Ψ)。這一框架有助于系統地映射SVI視覺元素與熱暴露、主觀感知和行為反應之間的關系,從而支持證據分布、研究差距和可轉移性的比較綜合。
值得注意的是,以人為中心的熱研究涉及三個相互關聯的層次:物理、心理和行為[16,17]。客觀的物理環境為熱暴露提供了基本條件,但主觀的心理感知和行為反應也對實際的熱感知和健康結果產生強烈影響。在相同的熱環境下,由于心理和行為層面的差異,不同群體可能會表現出非常不同的舒適度和風險水平。這種多層次、多路徑的以人為中心的視角為在本綜述中整合物理條件、熱負荷指數和主觀/行為結果提供了理論依據,也為結果層次和解釋路徑的統一分類提供了方法論動機。
鑒于這一背景和研究空白,本文進行了系統綜述,以揭示城市熱環境與SVI之間的跨領域發展模式和內部結構。具體而言,本文的目標如下:首先,描繪SVI在熱環境和OTC研究中的應用全景,總結在不同區域和氣候背景下研究對象選擇、熱指數和SVI特征的共性和差異;其次,綜合關于SVI特征如何解釋熱暴露和反應的主要證據模式,按結果層次和解釋路徑進行分類;第三,提出面向多源感知、可解釋建模和氣候公正的未來研究議程,解決現有文獻中確定的共同挑戰。
部分摘錄
搜索策略和數據來源
本綜述遵循了系統綜述和元分析的優先報告項目(PRISMA)指南。我們在兩個主要的學術數據庫Web of Science和Scopus中進行了全面的文獻搜索,涵蓋了2000年1月至2025年12月的出版物。搜索策略基于改進版的Population–Intervention–Comparison–Outcome(PICO)框架。我們將研究主題分解為三個核心概念組:工具、視角和結果。
領域映射:基于SVI的熱研究分布和基本特征
從期刊出版的角度來看(圖3a),相關研究主要集中在少數幾本城市環境和氣候期刊中。Building and Environment, Urban Climate和Sustainable Cities and Society占了樣本的一半以上,而其余論文分散在建筑與規劃、景觀、公共衛生、交通等領域的相關期刊中。
空間和氣候分布(圖3b, e)更加不均衡
總結與比較:平衡物理和以人為中心的路徑
通過構建一個跨越結果層次和影響路徑的二維分析框架,本綜述系統地映射和編碼了現有的基于SVI的城市熱環境和熱舒適度研究。
樣本研究的層次編碼顯示了當前基于SVI的熱研究的明顯結構模式。盡管以人為中心的適應是城市氣候韌性規劃的核心目標,但研究實踐呈現出明顯的倒金字塔結構。
結論
本綜述以SVI為起點,系統地概述了街道尺度的熱研究,并提出了一個結合結果層次和影響路徑的分析框架。通過對48項研究進行編碼和比較,我們將分散的工作組織成了一個連續的鏈條,從基于SVI的幾何形狀和綠化,到微氣候暴露,再到主觀熱感知和行為反應。我們發現當前的研究主要集中在物理-生理路徑上
作者貢獻
傅曉彤:概念化、方法論、軟件、驗證、初稿撰寫、審閱與編輯、數據管理、形式分析
張泰龍:軟件、數據管理、調查
嚴少軍:資源協調
齊峰:資金獲取
沈亞梅:審閱與編輯、監督、項目管理、資源協調、可視化
CRediT作者貢獻聲明
傅曉彤:審閱與編輯、初稿撰寫、可視化、驗證、軟件、方法論、形式分析、數據管理、概念化。張泰龍:軟件、調查、數據管理。嚴少軍:資源協調。齊峰:資金獲取。沈亞梅:審閱與編輯、監督、資源協調、項目管理。
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