城市通風(fēng)廊道研究進(jìn)展

基金項目：云南省教育廳科學(xué)研究基金項目“昆明城市公園綠地冷島效應(yīng)及其影響因素研究”（編號：2023J0709）

摘要"隨著城市環(huán)境問題的日益突出，通風(fēng)廊道作為改善城市微氣候的方法引起廣泛關(guān)注，但缺乏系統(tǒng)性梳理研究。利用CiteSpace對Webof Science核心數(shù)據(jù)庫中1997—2024年的487篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化處理，總結(jié)了研究進(jìn)展和熱點(diǎn)，為后續(xù)相關(guān)研究提供科學(xué)參考。結(jié)果表明，城市通風(fēng)廊道研究合作薄弱；研究方法較為單一且缺少合理的方法組合；研究區(qū)存在分類問題；研究方向相對單一；研究與現(xiàn)實的關(guān)聯(lián)相對薄弱且缺乏解決實際問題的具體策略。未來研究應(yīng)突破技術(shù)層和策略層的界限，更注重在系統(tǒng)思維層面上構(gòu)建多樣化的城市通風(fēng)廊道結(jié)構(gòu)，深入挖掘電路理論、后向軌跡模擬、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)等新研究模式，并在逆向思維和健康、經(jīng)濟(jì)等新命題背景下，探尋新的研究方向。

關(guān)鍵詞"城市通風(fēng)廊道；CiteSpace；可視化；城市微氣候；計算流體力學(xué)

Abstract With the intensification of urban environmental challenges， ventilation corridors have garnered increasing attention for their role in improving urban microclimates.However， existing research remains fragmented and lacksa systematic synthesis.This study employs CiteSpace to visuallyanalyze 487 publications on urban ventilationcoridors indexed in the Web of Science Core Collection from 1997 to 2024.The review summarizes major research trends and thematic hotspots. Results indicate limited cooperation among researchers andinstitutions.The researchmethodsarerelatively simplisticand lackareasonable combination of methods.There is aclassification problem in the research area，and the research direction is relatively single.Thecorrelation between the research and reality is relativelyweak.The research lacksa specific strategy for solving the practical problems. Futureresearch should prioritize bridging the technical-strategic divide through systemlevel thinking for diversified ventilation coridor configurations. Researchers willhave to dig deeper into new research paradigms such as circuit theory，backward trajectory modeling， and deep reinforcement learning （DRL）.Inaddition，new research directionsare explored in thecontext of reverse thinkingand new propositions in health and economics.

Keywords Urbanventilation corridors; CiteSpace;Visualization;Urban microclimate;Computational fluiddynamics

文章亮點(diǎn)

1）從歷史演進(jìn)的角度系統(tǒng)分析城市通風(fēng)廊道研究方法的優(yōu)勢與缺陷，并在此基礎(chǔ)上提出宏觀一微觀尺度結(jié)合的方法框架構(gòu)想與新的研究模式；2）以城市問題為導(dǎo)向進(jìn)行研究對象的精準(zhǔn)分類，在逆向思維層面與社會性新命題下拓寬通風(fēng)廊道研究方向。

在城市化快速發(fā)展的大背景下，建筑密度大幅提升，城市環(huán)境問題嚴(yán)重影響居民的生活品質(zhì)與身體健康。越來越多的研究證明城市通風(fēng)廊道對提升城市熱舒適度、減少城市空氣污染等具有重要意義[1～3]。相關(guān)研究將城市冠層、下墊面粗糙度與城市幾何形態(tài)等作為數(shù)值模擬的研究對象[4-6，在改善微氣候?qū)用鏋槌鞘械囊?guī)劃設(shè)計提出科學(xué)性指導(dǎo)。因此，有必要對城市通風(fēng)廊道的研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)梳理、分析，這有助于進(jìn)一步推動該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究發(fā)展，為城市微氣候改善提供更堅實的支撐。本文利用CiteSpace軟件，通過對相關(guān)文獻(xiàn)的知識聚類、合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)與突現(xiàn)分析的可視化，總結(jié)城市通風(fēng)廊道近二十年的研究特征和發(fā)展脈絡(luò)，并進(jìn)一步對研究的熱點(diǎn)和局限性進(jìn)行討論，以期為后續(xù)相關(guān)研究和城市規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)指引。

1研究設(shè)計

本文聚焦于“城市通風(fēng)廊道”，于2024年9月對WebofScience（WOS）核心數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。以“通風(fēng)廊道（VentilationCorridor）”為主題，初步篩選發(fā)布于1997年—2024年的文獻(xiàn)，隨后以“城市透氣性（CityBreathability）”“行人風(fēng)環(huán)境（PedestrianWindEnvironment）”“城市通風(fēng)（UrbanVentilation）”“城市通風(fēng)廊道（UrbanVentilationCorridor）”“風(fēng)廊（WindCorridor）”等為關(guān)鍵詞進(jìn)行二次檢索，并剔除與研究主題無關(guān)的文獻(xiàn)，最后篩選出英文文獻(xiàn)487篇。將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)輸入CiteSpace后，以作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞作為分析節(jié)點(diǎn)類型，選擇尋徑網(wǎng)絡(luò)算法（Pathfinder）對文獻(xiàn)進(jìn)行可視化處理，簡化文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)并突出其重要結(jié)構(gòu)特征。作為能夠多角度進(jìn)行信息對比交互的工具，CiteSpace揭示了數(shù)據(jù)深層的聯(lián)系[。

2研究進(jìn)展分析

2.1文獻(xiàn)計量分析

據(jù)統(tǒng)計，截至2023年城市通風(fēng)廊道相關(guān)文獻(xiàn)總數(shù)為438篇。本文根據(jù)年發(fā)文量劃分城市通風(fēng)廊道的研究階段，故以438篇文獻(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行計量分析，可得出2010年為城市通風(fēng)廊道研究萌芽期和發(fā)展期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖1）。

1997一2010年的文獻(xiàn)總數(shù)為24篇，年均發(fā)文量約為1.71篇，表明該階段對城市通風(fēng)廊道的研究處于萌芽期。此階段又可分為2個部分：1997-2002年，相關(guān)研究局限于城市大氣候與城市污染，并未系統(tǒng)性地將城市通風(fēng)情況與人居環(huán)境相聯(lián)系；2003一2010年，由于嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征的襲擊[8，相關(guān)領(lǐng)域開始將研究縮小至人體感官舒適尺度，城市通風(fēng)廊道研究層面從宏觀城市氣候向微觀行人風(fēng)環(huán)境轉(zhuǎn)變。

2011一2023年的文獻(xiàn)總數(shù)為414篇，年均發(fā)文量約為31.85篇，表明該階段相關(guān)研究處于發(fā)展期。該階段城市化進(jìn)程加劇導(dǎo)致城市通風(fēng)問題日益凸顯，這引發(fā)了社會的高度關(guān)注。2015年，推動“城市和人類居住區(qū)具有氣候韌性和可持續(xù)性”成為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之一[9]，城市微氣候尺度層面的研究日益深化，進(jìn)一步帶動了城市通風(fēng)廊道研究的發(fā)展。

2.2核心作者及機(jī)構(gòu)合作情況分析

利用可視化工具獲取城市通風(fēng)廊道研究的作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖2）以及核心機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖3）。圖譜顯示，在1997—2024年，參與研究的300位核心作者之間存在395種合作關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)密度值為0.0088；而291個核心機(jī)構(gòu)之間存在336種合作關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)密度值為 0.008 可見作者之間和機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系均較為薄弱。

2.2.1核心作者

從圖2中可直觀發(fā)現(xiàn)，作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分別以杭建（HangJian）、吳恩融（NgEdward）、大岡涼三（OokaRyozo）為中心，形成了3個相對顯著的合作集團(tuán)。經(jīng)統(tǒng)計，中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的杭建教授發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)28篇，其主要研究區(qū)域為廣州，研究側(cè)重于通過數(shù)值模擬的方法探索城市結(jié)構(gòu)對氣候的影響機(jī)制，為調(diào)節(jié)室外熱環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)[3]。香港中文大學(xué)建筑學(xué)院的吳恩融教授發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)13篇，研究集中于城市通風(fēng)評估和規(guī)劃，且多次聚焦于香港的通風(fēng)策略設(shè)計[5，8，10]。暨南大學(xué)環(huán)境與氣候?qū)W院的王雪梅教授對相關(guān)領(lǐng)域的研究起步于2020年，但發(fā)展較快，同樣運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究建筑等對城市通風(fēng)的影響機(jī)制[11～12]。可見相關(guān)研究人員的研究方向和方法較為統(tǒng)一。但統(tǒng)計得到的研究區(qū)域多為研究人員所屬高校的所在城市或高密度城市，如廣州、香港、北京、深圳等，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的地緣特征，跨區(qū)域合作較為缺乏，學(xué)術(shù)聯(lián)系強(qiáng)度有待提升。

2.2.2核心機(jī)構(gòu)

在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜中，機(jī)構(gòu)名稱的字號越大，表示該機(jī)構(gòu)在數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的頻次越高。在CiteSpace的細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)中，僅出現(xiàn)4次的中國科學(xué)院大氣物理研究所（InstituteofAtmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences）的中心性（Centrality，C值）高達(dá)0.17，而出現(xiàn)37次的香港理工大學(xué)（HongKongPolytechnicUniversity）和中山大學(xué)（Sun Yat-senUniversity）的C值僅為0.05，這表明研究存在高頻次與低影響的錯位；香港大學(xué)（TheUniversityofHongKong）出現(xiàn)32次，香港中文大學(xué)（TheChineseUniversityofHongKong）出現(xiàn)21次，C值均為0.15，表明這2所機(jī)構(gòu)在相關(guān)研究中起到較為重要的作用。僅香港大學(xué)與另外3所發(fā)文量較高的機(jī)構(gòu)存在薄弱的合作關(guān)系，可見發(fā)文量較高的核心機(jī)構(gòu)之間雖存在跨機(jī)構(gòu)合作，但合作數(shù)量少，交流開放度有限。雖然城市通風(fēng)廊道研究的起步時間早，但于2016年才步入平穩(wěn)發(fā)展階段，這也從側(cè)面反映了該研究領(lǐng)域正處于探索期。

圖11997—2023年城市通風(fēng)廊道發(fā)文量分布 Fig.lAnnual publication trends in urban ventilation corridors research （1997—2023）

2.3文獻(xiàn)熱點(diǎn)分析

2.3.1關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

在城市通風(fēng)廊道關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖4）中，289個關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)存在共現(xiàn)關(guān)系的連線數(shù)量E為584，網(wǎng)絡(luò)密度值為0.014，這表明在1997—2024年，該領(lǐng)域相關(guān)研究主題較為廣泛、分散。

節(jié)點(diǎn)的半徑和字號越大，其對應(yīng)的關(guān)鍵詞頻次越高；節(jié)點(diǎn)外圈為紫色表明該關(guān)鍵詞在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的重要性強(qiáng)，且紫色圈越粗，節(jié)點(diǎn)越重要。分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)“cfdsimulation”（計算流體力學(xué)模擬）、“pollutantdispersion”（污染物擴(kuò)散）、“citybreathability”（城市透氣性）、\"pedestrianwindenvironment\"（行人風(fēng)環(huán)境）和“urbanventilation”（城市通風(fēng)）是頻次領(lǐng)先的5個節(jié)點(diǎn)，頻次分布在79～109，C值分布在0.01～0.14 ；而“buildings”（建筑）、\"computational fluid dynamics\"（計算流體力學(xué)）、“comfort”（舒適度）、“airflow”（氣流）、“naturalventilation”（自然通風(fēng)）是中心性領(lǐng)先的5個節(jié)點(diǎn)，C值分布在 0.23～0.43 ，頻次分布在 31～41_c 其中，計算流體力學(xué)（ComputationalFluidDynamics，CFD）共出現(xiàn)2次。結(jié)合文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)研究主要側(cè)重于對方法（尤其是數(shù)值模擬）的深入挖掘，而缺乏解決實際城市環(huán)境問題的具體通風(fēng)策略。同時，中心性較高的關(guān)鍵詞，絕大多數(shù)頻次較低。二者重疊度小，說明關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次和重要性無直接聯(lián)系，即城市通風(fēng)廊道的研究現(xiàn)狀和重點(diǎn)存在一定程度上的偏差。

2.3.2關(guān)鍵詞聚類時序分析

各個聚類中文獻(xiàn)在時間維度上的跨度；而突現(xiàn)詞所在的文獻(xiàn)與對應(yīng)時間段引文的激增相關(guān)聯(lián)[13]，能夠直觀呈現(xiàn)出研究熱詞持續(xù)的時間。

聚類模塊性指數(shù)（Q值）大于0.3表明聚類結(jié)構(gòu)顯著；平均輪廓值 （S值）大于0.7時，聚類則是高效率且令人信服的[14]。在時間線視圖（圖5）的11個聚類的信息中，Q值為0.7501，表明每個聚類都有清晰的輪廓；S值為0.8976，意味著聚類結(jié)果可進(jìn)一步分析。

視圖中排名前6的聚類分別為中 ^?#0 airpollution（空氣污染）”“#1frontalareaindex（FAI，鋒面面積指數(shù)）” ⁶⁴#2 thermal comfort （熱舒適性）” urban heat island （UHI，城市熱島）” ⁶⁶#4 computational fluiddynamics\" ⁶⁶#5 turbulencemodel（湍流模型）”。其中，與研究方法相關(guān)

圖2城市通風(fēng)廊道研究作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) Fig.2 Co-authorship networkof keyscholarsinurban ventilationcorridors research

CiteSpace的時間線視圖突出了的關(guān)鍵詞主題占半數(shù)：FAI為評估下墊面粗糙度和分析城市通風(fēng)廊道的重要參數(shù)；CFD為數(shù)值模擬方法，而湍流模型被定義為CFD仿真中的重要方面。而空氣污染和城市熱島是城市通風(fēng)性能降低后的主要環(huán)境問題。可見相關(guān)研究持續(xù)關(guān)注城市空氣污染問題和熱島效應(yīng)，并且重視研究方法。

圖3城市通風(fēng)廊道研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Institutional collaboration network inurban ventilation corridor research

2.3.3關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

在突現(xiàn)分析中設(shè)置 ^*γ[0，1]=1.0³ 得到14個突現(xiàn)主題詞，不同類型的突現(xiàn)詞表明城市通風(fēng)廊道是流體力學(xué)、大氣物理學(xué)、建筑學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、城市學(xué)等多學(xué)科交叉的研究熱點(diǎn)。突現(xiàn)結(jié)果呈現(xiàn)了城市通風(fēng)廊道的研究前沿（近三年突現(xiàn)強(qiáng)度為 4.21～4.67 ），包括“windcorridor（風(fēng)廊）”“temperature（氣溫）”“city（城市）\"“urbanization（城市化）”。“HongKong”作為突現(xiàn)詞中唯一的地標(biāo)性名詞，在2017—2018年受到了高度關(guān)注（突現(xiàn)強(qiáng)度為4.05）。在487篇相關(guān)文獻(xiàn)中，出現(xiàn)頻次較高且具有代表性的研究區(qū)還有日本新潟、深圳、南京、北京、武漢、廣州等城市，這也從側(cè)面映射出研究多聚焦于高密度城市，需求導(dǎo)向明顯。

前14個突現(xiàn)詞中存在3個與研究方法相關(guān)的突現(xiàn)詞—“models”（模型，突現(xiàn)時間為2007—2017年，強(qiáng)度為4.82）、“cfd”（突現(xiàn)時間為 2010—2014年，4.66）與“l(fā)argeeddysimulation”（大渦模擬，突現(xiàn)時間為2016—2018年，強(qiáng)度為4.1），進(jìn)一步突出了數(shù)值模擬等研究方法對通風(fēng)廊道的研究進(jìn)程的影響。其他突現(xiàn)詞多與理論相關(guān)，如“field pollutantdispersion”（現(xiàn)場污染物擴(kuò)散，突現(xiàn)時間為2015—2020年，強(qiáng)度為3.83）、“pedestrianwindenvironment”（突現(xiàn)時間為2014—2019年，強(qiáng)度為6.8）、“prediction”（預(yù)測，突現(xiàn)時間為2012—2018年，強(qiáng)度為6.73）、“dispersion”（擴(kuò)散，突現(xiàn)時間為2010—2015年，強(qiáng)度為4.18）、“flow”（流動，突現(xiàn)時間為2008—2014年，強(qiáng)度為4.1）等，表明相關(guān)研究側(cè)重于模型優(yōu)化與城市通風(fēng)廊道的評估，研究的現(xiàn)實意義有待加強(qiáng)。

圖51997—2024年關(guān)鍵詞時間線視圖 Fig.5Keywords timeline clustering map （1997—2024）

分析發(fā)現(xiàn)城市通風(fēng)廊道研究多服務(wù)于大城市，但城市通風(fēng)廊道專項研究存在大片空白，研究的針對性強(qiáng)而普適性弱。

3研究方法進(jìn)展與分析

3.1通風(fēng)廊道早期研究方法局限

評估下墊面粗糙度是定位城市通風(fēng)廊道的要點(diǎn)之一。早期測量時，粗糙度評估依賴于歷史數(shù)據(jù)的集合，如AlanG.Davenport[15]與JonWieringa[16創(chuàng)建的針對不同土地利用類型的粗糙度參考表，但視覺評估易導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析的主觀錯誤，且受風(fēng)向制約。為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的可靠性，利用不同高度的傳感器獲得數(shù)據(jù)的微氣象學(xué)方法興起[17]。然而，該方法成本高，需大量觀測數(shù)據(jù)[18]且對誤差的敏感度高，并受相關(guān)法律限制而難以采集研究區(qū)的相關(guān)樣點(diǎn)。

3.2CFD的發(fā)展和局限

傳統(tǒng)觀測方法（野外測量、熱遙感等）在城市通風(fēng)廊道研究的微氣候分析中占主導(dǎo)地位[19]，但隨著計算資源的進(jìn)步，數(shù)值模擬方法崛起[20]。2004年開始，CFD 越來越多地被應(yīng)用于模擬城市風(fēng)環(huán)境的研究[21]。CFD 的優(yōu)勢在于其可在微觀尺度上模擬氣流的多向運(yùn)動情況[22]，提供整個計算域中任何被研究的變量的信息[23]，從而直觀顯示出城市通風(fēng)廊道的分布情況。且CFD能夠?qū)⑺俣葓雠c溫度場進(jìn)行耦合，從而更加精準(zhǔn)高效地選擇通風(fēng)廊道節(jié)點(diǎn)。然而，精細(xì)化的特點(diǎn)導(dǎo)致其計算成本過高且受制于計算機(jī)的性能，因此CFD只能在極小區(qū)域內(nèi)（單個建筑、小型社區(qū)等）實施。此外，風(fēng)洞法也能夠?qū)饬鞯燃?xì)節(jié)上的變化進(jìn)行客觀而真實地記錄，但同樣受實驗成本高、模擬范圍有限等限制[24]

CFD模擬的理想城市區(qū)域僅包含簡單的建筑物形狀，而真實城市的復(fù)雜性通常遠(yuǎn)超理想城市，構(gòu)建相應(yīng)的模型更為艱難，其驗證過程更具挑戰(zhàn)性，需要依賴現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)。此外，多數(shù)研究采用雷諾平均納維-斯托克斯（ReynoldsaveragedNavierStokes，RANS）方程或大渦模擬（LargeEddy Simulations，LES）[25]。由于 LES 的計算要求高，RANS又能夠基本滿足研究需求，在LES被證實在精度層面優(yōu)于RANS模擬的前提下，絕大多數(shù)研究仍采用RANS方程[2。Yamada and MellorE-ε是微氣候模擬工具ENVI-Met中唯一可用的湍流模型選項，因此，盡管相關(guān)指南中[27～28]并未明確推薦，其依舊是CFD 中常用的湍流模型。目前已出現(xiàn)更多改進(jìn)過并被驗證在某些方面性能更好的湍流模型，但它們在相關(guān)研究中的應(yīng)用率相對較低。

綜上所述，研究應(yīng)聚焦于LES的改進(jìn)與更多湍流模型的優(yōu)化、驗證和使用，讓CFD能夠適應(yīng)多樣化的城市情況。

3.3地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和局限

2010年，基于地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）的方法在城市通風(fēng)廊道領(lǐng)域的研究中快速發(fā)展[29]。該方法通過計算下墊面粗糙度分析城市通風(fēng)環(huán)境，結(jié)合FAI和最低成本路徑（LeastCostPath，LCP）來定位城市區(qū)域的主要通風(fēng)廊道，突破了前文2種數(shù)值模擬方法在范圍上的局限。其中LCP指兩點(diǎn)間阻力最小的路徑，通常以粗糙度、植被面積和水域等為依據(jù)定位通風(fēng)廊道；FAI則綜合考慮了建筑物的高度、寬度（正面面積）和風(fēng)向。與微氣象方法相比，F(xiàn)AI無需借助高塔或儀器測量數(shù)據(jù)[，F(xiàn)AI 的值越大，風(fēng)阻越大，通風(fēng)潛力越低[30]。該方法具有計算效率高、過程便捷和結(jié)果直觀的優(yōu)點(diǎn)，但LCP只分析阻力最小的通風(fēng)廊道，在增加風(fēng)口數(shù)量后，廊道會出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，難以分離有效信息[24]。

3.4新方法的興起

基于電路理論[31]的分析方法嘗試突破上述方法的不足，將城市冠層中的空氣阻力類比成電路中的阻力值，風(fēng)的出入口分別代表低電位和高電位，2個電位之間形成的電流代表通風(fēng)的概率和質(zhì)量。此方法能夠分析大尺度城市通風(fēng)環(huán)境，并避免進(jìn)行空氣動力學(xué)復(fù)雜計算，但因電流僅代表通風(fēng)概率，該方法不能和CFD模擬一樣精確呈現(xiàn)建筑周圍的氣體流動情況。另有鄰域歸一化電流模型（NN-CM）使用鄰域歸一化來改進(jìn)基于電路理論的城市通風(fēng)廊道識別方法，降低了結(jié)果的主觀性[32]。此外，還有基于激光雷達(dá)（LightLaserDetectionandRanging，LiDAR）數(shù)據(jù)觀察垂直風(fēng)廓線從而識別通風(fēng)廊道的新方法[17]。該方法在形態(tài)計量分析中對粗糙度參數(shù)（粗糙度、長度和位移高度）以及孔隙率進(jìn)行研究，為研究提供了更高精度的地形特征，如地形起伏與障礙物屬性（類型、尺寸及孔隙率）等。

4討論

城市通風(fēng)廊道研究缺乏以相關(guān)理論為科學(xué)指導(dǎo)，解決實際城市熱島效應(yīng)及通風(fēng)問題的具體策略和建議，且研究區(qū)、研究方法具有較大發(fā)展空間。既往研究并未全面考慮溫度和盛行風(fēng)等因素的變化對通風(fēng)廊道的影響，研究方向也存在局限，這使得研究在全球城市范圍的適用性較弱。基于此，未來城市通風(fēng)廊道的研究應(yīng)探索更多方法，深挖研究區(qū)域，以多樣化的方式連接廊道，并展開多學(xué)科和多地域的合作。

4.1通風(fēng)廊道研究方法探索

前文提到CFD計算成本高且只能在極小范圍內(nèi)進(jìn)行模擬，因此，除嘗試多樣化的湍流模型與優(yōu)化LES之外，建議在前期模型建立階段，通過“點(diǎn)”驗證、“點(diǎn)”評估的形式，結(jié)合實地測量與影像數(shù)據(jù)，將CFD模型用于小區(qū)域通風(fēng)廊道潛力的驗證與廊道策略的評估。如嘗試?yán)靡延械母叻直媛薀峒t外衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)對CFD模型預(yù)測的地表溫度進(jìn)行檢驗，通過偏差率大小評估模型預(yù)測微氣候的能力[33]，更精準(zhǔn)地指導(dǎo)補(bǔ)償空間和通風(fēng)廊道節(jié)點(diǎn)的選擇。而較大區(qū)域的通風(fēng)廊道則考慮通過遙感（Remotesensing，RS）與GIS評估通風(fēng)條件[34]。

在中期通風(fēng)廊道生成階段，優(yōu)先選擇LCP、電路理論等成本相對較低、能夠快速形成策略的方法。但LCP模型捕捉的通風(fēng)廊道路徑不等同于氣流軌跡，氣流無法根據(jù)風(fēng)量、風(fēng)速等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地沿著累積風(fēng)阻最小的路徑進(jìn)行流動[35]，因此在形成通風(fēng)廊道的過程中不能精準(zhǔn)地選擇合適的節(jié)點(diǎn)。而電路理論將“氣流”類比為“電流”進(jìn)行仿真模擬，理論上存在突破上述方法瓶頸的可能，但其在相關(guān)領(lǐng)域的研究中存在較大空白，應(yīng)對其模型優(yōu)化與模擬結(jié)果的驗證進(jìn)行深入探索。因此在末期形成不同策略時，考慮將二者形成的路徑均作為結(jié)果選項，利用CFD進(jìn)行結(jié)果評估，對比出最優(yōu)項或?qū)⒍咝纬傻穆窂竭M(jìn)行合理擬合，即用關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)出2種方法形成的不同路徑，然后利用CFD選擇較優(yōu)點(diǎn)，最后將這些點(diǎn)連線形成唯一的路徑策略，通過反復(fù)的驗證和修改，直至路徑策略達(dá)到較優(yōu)結(jié)果（圖6）。

在CFD驗證方面，目前大多數(shù)實地氣溫測量活動的數(shù)據(jù)適用性仍存在局限，這是氣象條件的復(fù)雜多變性導(dǎo)致的。氣溫測量活動不僅需要精確測量大量參數(shù)（在模擬中用作邊界條件），且需對城市區(qū)域范圍、測量精度等信息進(jìn)行詳盡記錄，否則將無法進(jìn)行全面的驗證演算[23]。因此，若同一地區(qū)的相關(guān)機(jī)構(gòu)能夠加強(qiáng)合作，完成繁瑣龐大的數(shù)據(jù)收集工作，也能更高效地形成較為完整的共享數(shù)據(jù)庫。

大尺度與微尺度研究的需要，但現(xiàn)有研究極少關(guān)注中尺度大氣環(huán)流對地面通風(fēng)性能的影響。而區(qū)域通風(fēng)廊道（RegionalVentilationCorridor，RVC）對大氣環(huán)流敏感度高，考慮氣候因素將使通風(fēng)廊道的研究更加全面。王偉文等[1]以北京為研究區(qū)提出了一種基于FLEXPART-WRF模型對空氣塊進(jìn)行后向軌跡模擬從而識別RVC的新方法，該方法能夠有效識別中尺度大氣環(huán)流下RVC的邊界層，以及城市冠層通風(fēng)在天氣尺度和季節(jié)尺度上的時空差異。該耦合模型已被廣泛應(yīng)用于污染物擴(kuò)散研究[36]，但很少被用于識別通風(fēng)廊道，其能夠在一定程度上彌補(bǔ)目前在氣候、季節(jié)層面下通風(fēng)廊道動態(tài)變化的研究空缺。

此外，在人工智能興起的當(dāng)下，張秉超等[37于2024年提出一種以智能城市捕風(fēng)器為基礎(chǔ)的新框架，研究抓住香港廣告牌密集的特性，將其設(shè)計為“捕風(fēng)器”，利用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（Deep ReinforcementLearning，DRL）模型進(jìn)行訓(xùn)練，從而達(dá)到實時改善風(fēng)環(huán)境的效果。然而，目前DRL的方法仍面臨樣品利用效率低下、計算成本高等問題，且該方法是否能夠應(yīng)用于真實城市仍有待驗證。因此，在研究城市通風(fēng)廊道層面，除出現(xiàn)次數(shù)較多的CFD、GIS、RS等方法外，電路理論、后向軌跡模擬、DRL等新興研究模式也存在巨大的研究空白和價值，有待深入挖掘。

4.2通風(fēng)廊道研究區(qū)深挖

自前通風(fēng)廊道相關(guān)研究對研究區(qū)的分類局限于規(guī)模大小、氣候差異等基本形態(tài)層面，但這種劃分方法并不準(zhǔn)確。不同規(guī)模的城市在構(gòu)建通風(fēng)廊道時所用的方法并無明顯差異，真實城市面臨的主要環(huán)境問題才是研究區(qū)的分類依據(jù)，如“火爐城市”武漢[38等較傾向于利用通風(fēng)廊道緩解城市熱島效應(yīng)，改善人口密集地區(qū)的風(fēng)環(huán)境；香港[39]、深圳[40～41]傾向于改善城市建筑密集區(qū)的風(fēng)環(huán)境格局；北京則聚焦于空氣污染等問題。在面臨相似問題的地區(qū)展開合作顯然更為合理，但既往研究并未對研究區(qū)的異質(zhì)性進(jìn)行合理分類，這也導(dǎo)致相關(guān)合作無法高效對接并展開。

圖6宏觀-微觀尺度通風(fēng)廊道研究方法框架構(gòu)想

Fig.6 Conceptual framework for macro-micro scale method for urban ventilation corridor research

此外，目前大多數(shù)策略方案均以緩解城市熱島效應(yīng)為出發(fā)點(diǎn)[1，42]，但熱島效應(yīng)并非全無好處。如緯度較高的地區(qū)，熱島效應(yīng)能夠在一定程度上減少其在寒冷天氣的能源消耗。此外，部分地區(qū)如昆明，在多風(fēng)季節(jié)的行人風(fēng)環(huán)境較差且城市空氣污染加重[43]，因此需要進(jìn)行風(fēng)環(huán)境格局優(yōu)化，解決“風(fēng)多風(fēng)大”的問題。然而，“加強(qiáng)寒冷地區(qū)熱島效應(yīng)”“以降低通風(fēng)性能為目標(biāo)的通風(fēng)格局優(yōu)化”這2個逆向思維層面的命題存在較大研究空白。相關(guān)領(lǐng)域?qū)ρ芯啃枨蟮恼J(rèn)知不清晰導(dǎo)致研究區(qū)域類型相對單薄，而研究區(qū)的局限又帶來研究方向的局限。

如今越來越多的研究將通風(fēng)廊道的概念應(yīng)用于真實城市的規(guī)劃設(shè)計中，因此，研究區(qū)域的選擇與研究目標(biāo)的拓展變得十分重要。部分城市將通風(fēng)廊道研究作為區(qū)域綠地規(guī)劃策略的優(yōu)化措施之一，如針對東北遼陽城市綠地格局優(yōu)化的研究強(qiáng)調(diào)了城市風(fēng)場對綠地功能的影響，以通風(fēng)廊道的形式優(yōu)化氧氣擴(kuò)散格局，并提出新的氧氣源和通風(fēng)廊道[2]。同時少部分研究開始聚焦于城市規(guī)劃設(shè)計在通風(fēng)層面的其他現(xiàn)實意義，如在COVID-19爆發(fā)后，部分研究開始以通風(fēng)為落腳點(diǎn)改善住宅區(qū)布局[44]。2021年王品等[45]以香港為研究區(qū)突破性地將城市空氣通風(fēng)與自然死亡率進(jìn)行關(guān)聯(lián)性研究；同年，黃煥春等[46提出城市熱島對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，并以北京為研究區(qū)，將通風(fēng)廊道作為降低城市空間健康風(fēng)險的措施之一。這類研究為促進(jìn)城市規(guī)劃在健康格局層面的進(jìn)展提供了重要的指導(dǎo)意義。

因此，研究區(qū)的擴(kuò)大應(yīng)著眼城市的實際問題，在生態(tài)、環(huán)境等中心議題的基礎(chǔ)上，將不同地區(qū)的通風(fēng)廊道與健康、經(jīng)濟(jì)等主題相結(jié)合，這不僅具有現(xiàn)實意義，而且是存在較大空白的研究方向。

4.3通風(fēng)廊道連接多樣化

通風(fēng)廊道研究應(yīng)綜合考慮“線與線”和“點(diǎn)與線”2種連接方式。城市為“面”，通風(fēng)廊道則為“線”，“線與線”的連接為城市通風(fēng)廊道之間的連接。在連接問題上，除了確保通風(fēng)廊道之間的連續(xù)性外，潔凈空氣、冷空氣補(bǔ)償空間（森林、草甸、湖泊等）的識別應(yīng)作為解決城市通風(fēng)問題的源頭而受到重視。因此，通風(fēng)廊道與補(bǔ)償空間的聯(lián)系也必不可少，即實現(xiàn)點(diǎn)與線的有效連接。

同時要綜合考慮城市通風(fēng)廊道內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性。將各通風(fēng)廊道的性能、影響范圍以及城市建設(shè)成本等納入評估標(biāo)準(zhǔn)，形成合理的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。并在設(shè)計單個城市通風(fēng)廊道時，考慮其與周圍其他城市通風(fēng)廊道的連接，以形成更廣闊的外部通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

此外，應(yīng)根據(jù)城市的不同情況因地制宜地構(gòu)建通風(fēng)廊道，確定城市通風(fēng)廊道的節(jié)點(diǎn)與補(bǔ)償空間的主要類型（開空間、水體或綠地）。例如，相關(guān)研究利用研究區(qū)（位于韓國世宗特別自治市）擁有大量風(fēng)生成林（wind-generatingforests，WGF）、風(fēng)擴(kuò)散林（wind-spreading forests，WSF）和風(fēng)連接林（wind-connecting forests，WCF）的特性建立風(fēng)廊森林，使夜間產(chǎn)生的新鮮空氣能夠流向城市開發(fā)地區(qū)的森林，克服了對區(qū)域發(fā)展不利的風(fēng)條件，有效改善城市的風(fēng)環(huán)境[47]。

4.4展開多學(xué)科、多地域合作

通風(fēng)廊道的研究需結(jié)合不同類型數(shù)據(jù)的空間分布圖（如風(fēng)量風(fēng)速、溫度和污染值）與CFD模型進(jìn)行效果評估[35]，即CFD的驗證仍是獲得模型可靠結(jié)果的必要步驟。因此，相關(guān)研究應(yīng)進(jìn)行實地測量，獲得可用于驗證的數(shù)據(jù)，從而確定通風(fēng)廊道的策略在真實城市區(qū)域的應(yīng)用效果。而且野外測量活動能夠提供更多的合作機(jī)會，發(fā)展多樣的合作模式，加強(qiáng)跨地域、跨學(xué)科的合作。然而，CFD研究方法多用于大氣科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域，城市通風(fēng)廊道的構(gòu)建卻更多以風(fēng)景園林、景觀、建筑、城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境設(shè)計等專業(yè)為主，這類學(xué)科往往使用GIS、電路理論等更簡便的方法。

從核心機(jī)構(gòu)與作者的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可知，核心作者中出現(xiàn)頻次較高的中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的杭建教授與暨南大學(xué)環(huán)境與氣候?qū)W院的王雪梅教授均更傾向于運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究城市通風(fēng)的機(jī)制，而非構(gòu)建通風(fēng)廊道；香港中文大學(xué)建筑學(xué)院的吳恩融教授則集中于研究城市通風(fēng)評估和規(guī)劃。因此，可推測合作網(wǎng)絡(luò)薄弱的原因是技術(shù)層與策略層的割裂，技術(shù)層研究聚焦于模型的構(gòu)建與評估，缺乏對其實際應(yīng)用的延伸；策略層研究則聚焦于構(gòu)建通風(fēng)廊道，缺少對其合理性的數(shù)據(jù)支撐。未來研究可更多地與大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程等相關(guān)學(xué)科合作，形成技術(shù)與策略的互補(bǔ)，將城市氣候?qū)W的研究成果運(yùn)用到建筑和城市設(shè)計中。

5結(jié)論

本研究利用CiteSpace將城市通風(fēng)廊道相關(guān)文獻(xiàn)的多維度數(shù)據(jù)可視化，展現(xiàn)了研究的進(jìn)程與熱點(diǎn)：城市通風(fēng)廊道研究以2010年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)分為萌芽期和發(fā)展期；研究具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，但方向和方法較為統(tǒng)一；研究聚焦于運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對城市微氣候進(jìn)行模擬，確定城市通風(fēng)廊道的位置并評估其性能；目前仍側(cè)重于探索微觀尺度，對宏觀尺度的探索僅為研究的發(fā)展趨勢。同時，城市通風(fēng)廊道研究存在局限：作者和機(jī)構(gòu)的合作薄弱；研究方法較為單一且缺少合理的方法組合；研究區(qū)的地緣特征強(qiáng)，較少依據(jù)城市問題對研究區(qū)進(jìn)行分類；對研究方向和實際意義的拓展不足，并未全面考慮溫度和盛行風(fēng)隨時間變化對通風(fēng)廊道的動態(tài)影響；缺乏解決實際城市通風(fēng)問題的具體策略和建議。因此，城市通風(fēng)廊道未來研究可考慮以下4個方面：1）因地制宜地選擇補(bǔ)償空間與廊道節(jié)點(diǎn)，在策略層面綜合考慮“線與線”和“點(diǎn)與線”2種城市通風(fēng)廊道連接方式，以及通風(fēng)廊道內(nèi)部與外部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的相互影響。2）將不同的研究方法組合分析，并深入挖掘電路理論、后向軌跡模擬、DRL等新研究方法和模式。3）以問題為導(dǎo)向劃分城市研究區(qū)，在逆向思維層面以及健康、經(jīng)濟(jì)等新議題的背景下，拓寬通風(fēng)廊道的研究方向。4）以數(shù)據(jù)庫共享的形式加強(qiáng)研究機(jī)構(gòu)間的聯(lián)系，并在技術(shù)層和策略層進(jìn)行跨學(xué)科交流。

本研究在數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)上，較為系統(tǒng)全面地梳理了城市通風(fēng)廊道研究方法的發(fā)展歷程，并提出宏觀-微觀尺度上通風(fēng)廊道研究方法框架構(gòu)想；融合相關(guān)研究案例提出新的研究模式；深挖研究合作薄弱的原因與研究方向的局限，并提出合理建議，為后續(xù)研究提供新的科學(xué)思路。然而，相關(guān)數(shù)據(jù)僅來源于WOS數(shù)據(jù)庫的487篇文獻(xiàn)，且提出的研究方法組合構(gòu)想并未得到充分的數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)支撐，可能影響結(jié)論的準(zhǔn)確性。

注：圖片均由作者自繪。

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作者簡介：

李谷一/2004年生/女/浙江溫州人/西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院（昆明650224）/在讀本科生/專業(yè)方向為風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計

徐茹蕓/2003年生/女/湖北鄂州人/西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院（昆明650224）/在讀本科生/專業(yè)方向為風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計

喬孟托/1999年生/女/山東濟(jì)南人/西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院（昆明650224）/在讀碩士研究生/專業(yè)方向為風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計

張龍（*通信作者）/1990年生/男/河南濮陽人/博士/西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院（昆明650224）/講師/研究方向為城市微氣候、風(fēng)景園林遺產(chǎn)保護(hù)/E-mail：zhanglong@swfu.edu.cn