基于日照分析的行道樹選擇研究
——以山東省日照市為例

尹德淑，徐曉艷，2*，高飛龍，王興梅，2，李 璇，2

(1.日照市園林環衛集團，山東日照276800；2.日照市園林綠化科學研究院，山東日照 276800)

城市道路作為城市的基本骨架，在空間上構建城市網絡，不僅承擔著交通功能，還承擔社會功能、生態功能，是城市面貌變化和城市精神追求的體現。道路景觀是城市景觀的重要組成部分，是人們對城市的首要整體印象。行道樹作為道路綠化的主體，是道路兩側建筑與道路之間的過渡，其獨有的質感及豐富的色彩很好地柔和了鋼筋混凝土建筑的剛硬與生冷，還能讓人愉悅身心、放松心情。目前對于行道樹的研究多集中于交通安全、環境響應、微氣候、應用及調查等方面，對道路走向、道路寬度、兩側建筑高度對行道樹選擇的影響研究較少。該研究選取日照市中心城區10條典型性道路進行實地調查，通過SketchUp 軟件建立模型對道路行道樹進行日照分析，探討行道樹走向、道路寬度、建筑高度之間的關系，為北方城市科學合理選擇行道樹提供借鑒。

1 行道樹調查

日照市為山東省地級市，地處我國大陸沿海中部、山東半島東南部，屬于溫帶季風氣候，四季分明。年均氣溫12.7 ℃，年均濕度72%，無霜期223 d，年均日照時數2 533 h，年均降水量874 mm。

采用實地調查法，選取日照市中心城區有代表性的10條道路的代表性樣段作為調查對象，調查內容包括道路寬度、行道樹種類、高度、胸徑、冠幅及兩側建筑高度等(表1)。使用胸徑尺測量行道樹胸徑，用卷尺測量道路寬度、行道樹冠幅，目測估測行道樹高度及建筑物高度(每層3 m)。

2 日照模擬與分析

日照分析采用太陽高度角hs和太陽方位角2個主要參數。根據日照原理，太陽高度角hs公式為

sinhs=sin·sin+cos·cos·cos

式中，為所在地區的地理緯度;為太陽赤緯角;為太陽時角。

太陽方位角的計算公式為

cos=(sinhs·sin-sin) /coshs·cos

太陽時角與當地時間(即真太陽時)的關系為

=15×(-12)

式中，為當地時間(真太陽時)，以24 h計算；為太陽時角。太陽時角是時間的表達式，用角度測量來表示，上午為負值，下午為正值。在我國采用北京時間，真太陽時=北京時間+時差，時差=(120°-當地經度)/15°。

根據調查數據，結合百度地圖，在SketchUp軟件中建立樣段模型，利用日照大師插件對模型進行日照計算，設置參數位置為山東省日照市(119.52°E，35.42°N)，選擇大寒日為日照標準日。日照掃掠角15°，采樣點間距2 m，采樣時間間隔 8 min。分析結果以不同顏色顯示不同日照時間范圍，從低到高分別為0～<1、1～<2、2～<3、3～<4、4～<5、5～<6、6～<7 h，顏色由紅色逐漸過渡為藍色。圖1、2為10條道路日照時間頂視圖。

表1 10條道路行道樹調查結果Table 1 Survey results of 10 roads street trees

圖1 東西方向道路調查樣段行道樹日照時間計算結果Fig.1 Calculation of getting sunlight time of street trees on east-west road samples

圖2 南北方向道路調查樣段行道樹日照時間計算結果Fig.2 Calculation of getting sunlight time of street trees on south-north road samples

東西方向道路行道樹日照時間統計。對圖1行道樹日照時間進行計算，通過統計可以看出(表2)，東西方向不同道路行道樹最大受日照時間和最小受日照時間有明顯不同，可以推斷，東西方向道路行道樹受道路寬度、兩側建筑高度、樹高等因素的影響。整體上，路北側行道樹最大受日照時間和最小受日照時間普遍比南側長。

表2 東西方向道路行道樹日照時數統計Table 2 The statistics of getting sunlight time of street trees on east-west roads

南北方向道路行道樹日照時間統計。對圖2行道樹日照時間進行計算，通過統計可以看出(表3)，南北方向不同道路上行道樹最大受日照時間和最小受日照時間也有差異，這說明南北方向道路行道樹也受道路寬度、兩側建筑高度、樹高等因素的影響。路東側與路西側行道樹最大受日照時間和最小受日照時間基本沒有差異，這可能是由于太陽高度角一定時，東西兩側行道樹都同時受到日照或同時得不到日照。

表3 南北方向道路行道樹日照時間統計Table 3 The statistics of getting sunlight time of street trees on north-south roads

3 不同因素對行道樹的日照影響分析

為分析道路寬度、建筑高度、樹高3個因素對行道樹的日照影響，將行道樹樹高設為3個等級(10、15、25 m)，道路寬度設為3個等級(20、30、50 m)，兩側建筑高度設為3個等級(10、25、40層，每層以3 m計算)，在SketchUp軟件中建立模型，研究分析各種組合情況下行道樹受日照情況。

設樹高10 m為不變因素(日照市區行道樹10 m高的情況較多)，改變道路寬度和兩側建筑高度，具體分析模型見圖3。設建筑高度10層為不變因素(市區建筑小高層居多)，改變道路寬度和樹高，具體分析模型見圖4。設道路寬度30 m為不變因素(道路兩車道或四車道居多)，改變兩側建筑高度和樹高，具體分析模型圖5。

由圖3～5可判斷，東西方向道路上，路北側行道樹受日照時間明顯長于南側行道樹，且道路兩端的行道路受日照時間明顯高于中間部分。從圖3可知，樹高為10 m時，道路寬度由20 m增加到50 m時，建筑高度為10～40層的北側行道樹受日照時間逐漸增加，南側行道樹受日照時間變化不明顯；道路寬度為20～30 m時，隨著建筑高度的增加，兩側行道樹受日照時間變化不明顯，當道路寬度為50 m時，樹高為10 m的北側行道樹受日照時間隨兩側建筑物高度由10層增加到25層時逐漸降低，但隨著建筑物高度的繼續增加，兩側受日照時間變化不明顯。從圖4可知，在建筑高度一定時(10層)，道路寬度從20 m增加到50 m的過程中，樹高為10、15、25 m的北側行道樹受日照時間明顯逐漸增加，南側變化則較小，道路寬度不變的情況下，隨著樹高的增加，行道樹兩側受日照時間均明顯逐漸增加。從圖5可知，道路寬度一定時(30 m)，隨著建筑高度從10層增加到40層，樹高10、15 m的兩側行道樹受日照時間變化不明顯，而樹高25 m的行道樹北側受日照時間出現明顯減少趨勢，南側變化不明顯，且建筑高度增加到25層以后，兩側行道樹受日照時間變化均不明顯。建筑高度一定的情況下，隨著樹高的增加，兩側行道樹受日照時間均逐漸增加。

圖3 樹高一定下道路寬度及建筑高度不同時行道樹受日照時間分析Fig.3 Getting sunlight time of street trees with different road widths and different building height at a certain tree height

圖4 建筑高度一定下樹高及道路寬度不同時行道樹受日照分析Fig.4 Getting sunlight time of street trees with different tree height and road widths at a certain building height

圖5 道路寬度一定下建筑高度及樹高不同時行道樹受日照分析Fig.5 Getting sunlight time of street trees with different building height and tree height at a certain road widths

同樣設樹高10 m為不變因素，改變道路寬度和兩側建筑高度，具體分析模型見圖6。設建筑高度10層為不變因素，改變道路寬度和樹高，具體分析模型見圖7。設道路寬度30 m為不變因素，改變兩側建筑高度和樹高，具體分析模型見圖8。

由圖6～8可看出，路東、路西兩側行道樹受日照時間差異不大，且從北向南，東西兩側行道樹日照時間逐漸增加。

由圖6可知，樹高為10 m的情況下，建筑高度一定，道路變寬時，行道樹受日照時間有一定程度的增加；樹高一定時，道路寬度為20～50 m，建筑高度由10層增加到25層的過程中，東西兩側行道樹受日照時間逐漸減少，建筑物由25層增加到40層過程中，東西兩側行道樹受日照時間變化不明顯。從圖7可見，建筑高度不變(10層)的情況下，道路寬度相同，隨著樹高的增大，東西兩側行道樹受日照時間增加；樹高不變時，隨著道路寬度增加，行道樹受日照時間增長明顯。從圖8可知，道路寬度為30 m的情況下，樹高一定，建筑高度由10層增加到20層，東西兩側行道樹受日照時間越來越少，由25層增加到40層的過程中，東西兩側行道樹受日照時間變化不明顯；建筑高度不變，隨著樹高的增大，行道樹受日照時間逐漸增加。

在忽略其他影響因素的條件下，通過建模分析，可以得出如下主要結論：東西方向道路，路北側行道樹受日照時間比路南側長。南北方向道路，路東、路西兩側行道樹受日照時間差異不大。道路寬度和樹高一定時，行道樹受日照時間隨著道路兩側建筑高度的增加而減少；道路寬度和兩側建筑高度一定時，行道樹受日照時間隨著樹高增大而增加；樹高和道路兩側建筑高度一定時，隨著道路寬度增加，行道樹受日照時間有一定程度的增加。

4 日照市行道樹選擇建議

目前日照市的行道樹選擇和配置對景觀效果的考慮較多，近幾年也開始綜合考慮立地環境，而對道路寬度、周邊建筑高度等影響行道樹日照時間的因素考慮較少。該研究對行道樹受日照時間的影響應該作為道路綠化樹種選擇的依據。具體可以從以下方面著手：

(1)選擇合適的行道樹樹種和體量。行道樹首先要克服道路上的不良條件，抗性要強，能接受足夠的光照，能最大限度地發揮行道樹的景觀和生態效益，有利于道路景觀的打造和人們的舒適感受。如莒州路等道路較窄，且住宅樓密集的條件下，其行道樹可以選擇體量相對較小的樹種，如櫻花、紫葉李、美人梅、黃櫨等小喬木，不僅不遮擋低樓層住戶采光，還可以避免行道樹樹種選擇上冠大蔭濃的千篇一律，形成春花或秋色葉等特色景觀。在景觀性、實用性的基礎上，根據道路寬度、建筑物高度選擇行道樹樹種和體量是追求長遠、可持續道路景觀發展的前提。

圖6 樹高一定下道路寬度及建筑高度不同時行道樹受日照分析Fig.6 Getting sunlight time of street trees with different road widths and different building height at a certain tree height

圖7 建筑高度一定下樹高及建筑高度不同時行道樹受日照分析Fig.7 Getting sunlight time of street trees with different tree height and road widths at a certain building height

圖8 道路寬度一定下建筑高度及樹高不同時行道樹受日照分析Fig.8 Getting sunlight time of street trees with different building height and tree height at a certain road widths

(2)栽植前統一規劃。要根據道路形式選擇行道樹，道路綠化是根據道路形式設計的，因此整體上呈現出線形特點。如一板兩帶，因為道路比較窄，只有行道樹綠帶、兩側綠帶，無中間分車帶。規劃時既要考慮行道樹不遮擋臨近建筑，又要保證行道樹正常的日照需求。兩板三帶、三板四帶道路通常較寬，可以考慮常綠樹種或2種行道樹來豐富景觀效果。

(3)構建日照市的道路特色。日照市的道路綠化中行道樹樹種相似、灌木栽植種類和手法相似，缺乏識別性。在考慮道路綠化景觀要求的基礎上，根據立地條件、樹木習性、道路寬度、建筑高度等一系列因素，通過行道樹的選擇，體現每條道路的特色，營造“一路一景”的效果，提高道路的“識別性”，給行人留下深刻印象。