高密度城市研究綜述與量化指標分析

王 輝，楊 眉

（1.陜西綠色建筑規劃設計院有限公司，陜西 西安 710049； 2.西安交通大學，陜西 西安 710049）

高密度是當今全球城市化進程中的重要趨勢。由于城市化、人口增長和經濟發展等因素的影響，越來越多的城市正在面臨高密度化的挑戰。以低密度為傲的歐洲，近年來在中心城市出現了密度的加速增長[1]，而對于中國和絕大多數高密度人口的亞洲國家來說，就人口密度和適宜居住的有限用地這兩項制約因素來考慮，必須接受緊縮的城市空間和發展模式[2]。依據上海市2022 年鑒，黃浦區土地面積20.46k㎡，人口密度28451 人/k㎡，高層建筑總面積2542 萬㎡，占總建筑面積的64.2%，八層以上高層建筑數量1360 幢[3]。像黃浦區這樣的高密度城區普遍存在于我國大城市，給城市管理帶來了嚴峻挑戰。本文回顧全球高密度城市研究成果，梳理觀點與脈絡，旨在更好的推動高密度城市健康可持續發展。

1 高密度城市概念與現狀

1.1 高密度城市概念

“城市密度”是城市各要素在空間分布上的疏密特征及配置強度，在一定程度上不僅衡量土地資源供需的協調度，更是城鎮化水平的重要指標，以綜合評判城市的發展態勢。高密度城市定義為：建成區范圍內，由集聚效應的顯著作用乃至加劇推動而引起以人口集聚為核心，伴隨土地利用、經濟、交通等高密度的要素交錯復合，呈現出緊湊、集約運營狀態的城市[4]。

1.2 全球高密度城市

全球化和城市化的進程加速了人口向城市的流動。根據聯合國經濟社會事務部數據，截止2020 年，全球人口總量為75 億多，約55%的人口居住在城市；預計2050 年，全球人口總量將超過97 億，68%的人口將居住在城市。4000 萬人口的超級城市將出現[5]。GaWC 全球城市分類等級中 （程遙等，2018），倫敦、紐約等Alpha++級城市以及香港、新加坡、上海、北京等Alpha+級城市均被歸類為高密度城市（表1）。在排名前十中，八個城市的市域平均人口密度均超過每平方公里1,300 人。

表1 城市密度及基礎設施Table1 Urban density and infrastructure

2 不同尺度空間的高密度表現

2.1 城鎮群層面

城市化的一個集中體現即是密度的激增（張為平，2009），高密度是我國快速城鎮化進程中城鎮群發展的重要特征。早在2015 年中國社會科學院發布的《城市藍皮書No.8》中就提出中國實行多中心網絡開發戰略，積極培育壯大世界級、國家級和區域級城市群，推動形成全國三級城市群結構體系。包括長三角、珠三角、京津冀、長江中游等4 個世界級城市群，山東半島、海峽西岸、遼中南、哈長等10 個國家級城市群，以及冀中南、東隴海、太原、呼包鄂等9 個區域級城市群。這些城鎮群以一個或兩個超大城市為中心，多個不同性質、類型和等級規模的城市在一定區域范圍內高度集聚而形成的規模龐大、彼此緊密聯系的城市網絡群體。以北京、天津為中心的京津冀地區、以上海為中心的長三角地區、以廣州、深圳為中心的珠三角地區和以重慶、成都為中心的成渝地區這4 個最重要的世界級城鎮群地區，巨型化、高密度的特征非常突出，城鎮連綿發展帶來巨大的空間壓力。2021 年中科院發布的《城市藍皮書： 中國城市發展報告No.14》指出，中國城鎮化水平由1949 年的10.64%提高至2020 年的63.89%，資源約束趨緊、公共健康問題加大等挑戰日益突出。預計該數據在2030 年將達到70%。

圖1 中國城鎮化率走向圖Figure1 China's urbanization rate trend chart

2.2 城市層面

城市是中國高密度人口聚集和經濟發展的核心。中國的一線城市，其城市化率已超過85%[6]，出現眾多圍繞著“北上廣深”等頭部中心城市和“長三角”“珠三角”“京津冀”等現代化都市圈的高密度城市和高密度都市帶[7]。當前我國共有21 個城市市域人口密度超過1000 人/km2。十大人口密度最高的城市：深圳、東莞、上海、廈門、佛山、廣州等，前8 個城市的市域平均人口密度超過了2000 人/km2[8]。這些數據描述了未來中國城市與人口發展的預期，以高密度為特征的城市藍圖呼之欲出。

2.3 行政區劃層面

北京東城區人口密度 23414 人/km2（2021 東城區年鑒），高層建筑數量眾多。上海黃浦區人口密度28451 人/km2（2022 上海年鑒），高層建筑面積占64.2%。這些數據表明，節約資源、效益最大化的高密度空間形態是我國城市發展的必然選擇，而高密度空間引起的綠地環境緊缺、生態質量下降是大城市發展最棘手的問題。

綜上，高密度已成為我國城鎮群、城市、行政區劃三級物理空間的現實特征與未來趨勢。按照高密度城區界定標準，城市市區人口大于500 萬人，且單個行政區劃常住人口密度大于15000 人/km2的雙重指標要求，中國符合這一標準的高密度城區超過45 個（包括港澳臺地區），涉及14 座以上的超大城市。城市化破壞生態系統，制約城市競爭力提升，解決這些問題是高密度城市研究的重要內容。

圖2 城市人口密度分布圖（第一太平戴維斯& 華建集團華東建筑設計研究總院）Figure2 Urban population density distribution map (Savills& ECADI)

3 國內外高密度城市研究成果和趨勢

3.1 國內而言，香港地區關于高密度的研究起步較早，完成了早期“高密度”的定性研究及實踐應用。

香港規劃署潘國城分別在1988 年和1996 年在《城市規劃》期刊發文，提出了高密度發展的含義，討論高密度發展的利弊，從定性角度對高密度的概念和名詞進行界定和厘清。他提出高密度發展對香港這座人多地少的國際大都市而言是唯一出路，沒有選擇余地[9]。提出要建立有權利的機制，謹慎制定各項發展計劃，來確保高密度城市發展的優勢。吳恩融身為香港建筑師、香港中文大學建筑系教授，也一直關注高密度發展問題，他在2007 年《世界建筑》中發文“香港的高密度和環境可持續性”提出了若干個人設想。其一是高密度城市必須從單一二維尺度轉變為有機滲透的三維尺度。其二，建筑師和規劃師必須展開合作，創造生態建筑和環境友好的街區，將城市看做有機的生命體。再者從節能、管網、采光等角度探討了高密度城市發展路徑，當時香港也正在制作世界第一個都市氣候地圖[10]。他還編著了《高密度城市設計》一書，在潘國城的基礎上擴展了“高密度”的含義。在前者的引領下，更多的學者開始利用數字平臺展開更為精確高效的量化設計研究，例如2010 年香港中文大學建筑學院袁超聚焦香港這座典型高密度城市，利用ArcGIS 分析熱島效應與城市形態的關系，提出通過建筑密度和高度的控制，來緩解熱島效應[11]。陳弘志（2012）從多尺度視角，對綠色基礎設施進行評估，提出高密度城市綠地管理策略。吳家穎（2014）研究香港步行系統的基本元素和設計策略。也有眾多大陸學者參與到香港的高密度研究，例如費移山（2004）、郭?。?011）、林展鵬（2008）、凌曉紅（2014）、陳可石（2011）、鄭穎生（2016）、張靈珠（2019）等，對香港的城市形態與交通、步行體系、防災公園綠地規劃、緊湊空間發展、商業中心與公園的互補模式、區域通風、三維空間網絡等主題展開研究。

3.2 北上廣一線城市中，科研院所、設計機構等眾多學者結合所在城市的實踐發展，對高密度問題展開多維、多視角的研究論證，成果較為豐富。

依據國務院發展研究中心提供的城市藍皮書數據，到2050 年，城鎮化率將超過80%，逼近城鎮化率85%的峰值飽和度。而北京作為首都，除了政府機構，還有眾多高校和科研院所將目光聚焦于這座中國高密度城市的發展研究。例如北京林業大學園林學院趙海月等以北京五環路以內地區為研究對象，展開藍綠空間的冷島效應及其影響因素研究。這一地區是典型的高密度中心城區，問題具有代表性，地段也最具發展潛力。研究利用遙感影像，采用相關算法，量化了該區域藍綠空間冷島效應的指標，并探究其背后影響因素[12]。北京工業大學鄭善文等（2021），對北京城市核心區的生態空間進行界定，將其生態空間從藍綠空間拓展至全域、全要素空間，同樣是采用高精度衛星影像和多源數據，繪制出核心區城市生態空間格局，并識別問題，提出優化建議[13]。中建院潘磊等（2015）從產品設計實踐角度，對高密度城市的住宅區提出精細化設計途徑[14]。北京交通大學周輝宇（2015）將北京和東京作為對照，探析交通系統的異同，提出高密度城市形態和功能布局的最優化方案[15]。

上海同濟大學以建筑學院為基礎，整合校內外科研平臺，成立了高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室。實驗室以資源高效利用為重要導向，為我國高密度城市的發展提供決策與技術支持，城鎮密集區發展預測和動態監控技術、既有建筑/歷史建筑診斷與生態改建技術、城市建筑群生態化模擬集成技術，是其三大研究方向。高密度實驗室中，劉濱誼、王云才、劉頌、王敏、董春方、劉悅來等教授學者們，從不同視角研究上海高密度問題。劉濱誼教授在2002 年完成上海陸家嘴中心區道路綠化調整規劃時，就對高密度城市空間特點與綠地景觀規劃方法展開深入研究[16]。董春方教授出版《高密度建筑學》一書。劉悅來（2017）專注于社區花園研究，將參與式的公共空間營造理論不斷的應用于社區實踐項目[17]。張德順（2017）以上海創智天地廣場為研究對象，提出高密度地區廣場冠層小氣候效應，并對人體熱舒適度進行研究[18]。王云才（2017）等對高密度城區微綠地設計開展設計探討與實踐應用[19-20]。干靚（2018）進行了高密度城區生物多樣性研究。同濟大學作為滬上建筑領域強校，為高密度城市發展做出了重要貢獻。此外，滬上其他高校和設計院也對這座城市展開多維度探索，例如牛爽（2021）、周玲娟（2021）等對上海核心區域開展綠地公平性、微氣候環境等主題研究。

華南農業大學李敏教授，立足廣州城市發展特點，長期關注高密度城市研究，他在2015 年《世界地理研究》雜志中發表了“高密度城市的門檻標準及全球分布特征”[21]一文，確定了高密度城市的門檻標準為15000人/km2,并篩選出76 個全球高密度城市，提出這些城市的主要研究方向是空間利用、交通組織、公共衛生、生態承載力等問題。中山大學閆小培（2004）以廣州為例，進行交通與土地利用關系研究，采用3S 技術進行定量分析[22]。華南理工大學黃大明（2016）等以廣州國際金融城為例，展開高密度城市空間設計策略研究[23]。中山大學管東生（1998）等，提出廣州老城區行道樹的問題與對策[24]。華南師范大學陳怡冰（2021）等以天河區為例，展開高密度城市聲景質量研究，剖析其背后影響因素[25]。此外，還有許多學者、規劃師、設計師對高密度展開不同視角的研究。

3.3 以新加坡、荷蘭等為代表的國外高密度城區的相關研究也逐漸豐富起來。

3.3.1 新加坡提出“垂直城市”模式，鼓勵高層高密度高混合度的緊湊城市使用方式。

新加坡國立大學環境與設計學院院長王才強在與我國城市發展學術交流中多次提及“垂直城市”理論，提出新加坡要發展成為全世界的城市實驗室，要將城市功能一體化。新加坡致力于研究如何在有限的用地內容納更多的人口，同時還要提升生活環境品質。他們主張的立體不是簡單的拔高，而是功能上的綜合利用。王才強2012 以香港為案例提出高層高密度高混合度的緊湊城市使用方式，主張高密度城市必須將傳統的城市使用方式推向“向高空的延續”。亞洲土地發展城市研究中心由國立大學環境與設計學院成立，針對城市高密度空間特點，展開大量的研究，為新加坡城建局提供了重要技術支撐。此外，中國學者也常將新加坡與香港等特大城市比較，分析城市建設的經驗和問題，例如金甌卜（1982）、張天潔（2013）等，對新加坡的新城建設、多目標綠道網絡等展開過深度研究[26-27]。

3.3.2 荷蘭是歐洲高密度國家代表，關注“擁擠文化”，倡導一種基于研究的設計方法，對城市的密度做出了獨特的學術貢獻。

源于地理條件和人口密度，荷蘭長期關注高密度問題，眾多建筑師和設計團隊展開了高密度研究和實踐。代表人物之一是荷蘭建筑師魯迪·奧恩哈克，他致力于高密度可持續設計的理論研究與實踐[28]。身為教授，他也創辦了自己的建筑師事務所，教學和實踐主要涉及密度、類型學以及建筑材料等，他完成的項目超過70 個，使用數學模型和大量數據研究空間形式、空間密度和空間質量，研究如何提高建筑和規劃密度，專著《充滿空間的城市》是他多年實踐的成果。另一位代表人物是庫哈斯，他早年曾是記者與電影劇本撰稿人，對高密度的研究有著犀利的獨特視角，正因為基于研究的設計方法以及世界各地的建筑創作，他獲得了2000 年第二十二屆普利茲克獎，并在第12 屆威尼斯國際建筑雙年展中獲得終身成就金獅獎。荷蘭建筑師小組MVRDV 是高密度研究代表設計師團隊，成立于1991 年，由韋尼·馬斯，雅各布·凡·里斯和娜莎莉·德·弗里斯創建，就密度問題做過一系列研究，也出版了多部著作。

可見，為了應對高密度城市的挑戰和問題，世界各國的政府、學者和專業人士開展了大量的研究工作，試圖探索高密度城市的規劃、設計和管理方法。人們逐漸認識到，高密度城市的發展需要綜合考慮各種因素[29]，如人口密度、建筑密度、用地利用率等。隨著數字技術的不斷發展，人們嘗試運用3S 技術、多源數據、不同算法、計算機建模等方法來解決高密度城市發展中的問題，內容涉及交通網絡、空間布局、綠地系統、口袋公園、生物多樣性、熱島效應、冷島效應、微氣候等多層面多視角。未來研究將更多關注生態設計、數字設計、智能交通系統、智能建筑設計等，不斷為高密度城市研究帶來新思路和新方法。

圖3 我國高密度的含義和量度方法Figure3 The meaning and measure of high density in China

4 高密度的定量化指標已達成共識

盡管我國對高密度環境沒有規范或法律層面的界定，但從行業來看，是有約定俗成的觀點的。廣義的密度包括物理密度、社會密度、感覺密度等內涵。就本專業而言，高密度主要指城市的高物理密度。高密度城區包涵高環境密度和高人口密度兩層含義，這樣的城區往往市政設施密集、公共資源密集、交通系統密集，特別是建筑密度較高。垂直向度上，表現為高建筑容積率或高平均層數；而水平向度上，呈現出高建筑密度或低開放空間率。當容積率低于0.75，城市空間主要由低層建筑組成，屬于低密度環境；容積率介于0.75-1.6 之間時，主要是多層建筑，可定義為中密度環境；而容積率高于1.6 時，建筑層數大于7 層，屬于高密度空間。這樣的量化界定觀點受到廣泛的認同，也與國外常用的以居住單元密度來界定高密度的數據比較接近。

圖4 中，以英國為例，每公頃凈居住用地上的居住單元大于60 個時，屬于高密度。若每個居住單元按250～300 平米計算，容積率是1.5～1.8。與我國高密度容積率的界定也較為接近。隨著未來高密度城市建筑設計不斷進行“空中城市”與“挑戰重力”的實踐，將釋放出更多的地面空間。所以，高建筑容積率、高建筑密度、高人口密度是高密度的決定因素，這3 個條件可以協同考量但并不需要同時具備，某些情況下，單項指標偏高即可界定高密度。

圖4 國外對密度的量化評價(董春芳《高密度建筑學》2013)Figure4 Quantitative evaluation of density abroad (Dong Chunfang, High Dense Architecture, 2013)

圖5 高密度決定因素Figure 5 Determinants of high density

4.1 建筑密度

建筑密度是指在一定的范圍內，建筑物的基底面積總和與占用地面積的比例（%），高密度城市通常具有高建筑密度，可以通過計算建筑物數量除以土地面積來測量。

4.2 建筑容積率

建筑容積率是指建筑物總建筑面積與用地面積的比值。建筑容積率越高，建筑物所占用的城市三維空間就越大，城市或建筑物的密度也就越高?？梢杂糜谥贫ǔ鞘泻徒ㄖ锏囊巹潣藴屎拖拗?，以保證城市的可持續發展。

4.3 人口密度

人口密度是指在一定的區域內居住人口的數量。高密度城市通常具有高人口密度，這可以通過計算人口數量除以土地面積來測量。

這些定量化指標可以用于評估城市的空間效率和可持續性，以及指導城市規劃和設計。但并不是絕對的標準，不同城市和不同國家的情況會有所不同，需要結合實際情況進行綜合評估。

5 總結

綜上所述，荷蘭、新加坡、香港、北京、上海、廣州等特大城市中的高校研究機構、學者、設計師團隊長期關注高密度發展課題。這些城市形態領域的高密度有兩層含義，一是較高的建筑密度，二是較高的人口密度。二者在通常情況下是吻合的。城市環境密度的主要依據是城市物理空間環境，不一定與高人口密度直接掛鉤，但高密度的城市物理空間環境總是伴隨著高人口密度。我國城市發展已邁入高密度城市行列。更甚者，很多大型城市發展速度之快、密集程度之高遠超世界一線發達城市。

針對高密度人居環境涉及的不同層面問題，空間效能的優化成為促進高密度城區健康發展的核心問題，而空間效能優化技術是多層次的，從整體結構到重點地區，從發展空間布局到城市環境和城市綠化，涉及多要素角度研究，而集約化和生態化將是空間效能優化技術的突破點。未來對于高密度城市的研究還需要注重可持續發展、區域差異、人居環境等方面。同時，需要注重理論創新和實踐應用的結合，提高研究的科學性和實用性，引導高密度城區走一條資源節約、環境友好型的發展道路。