广州市绿色建筑的时空演变及影响因素分析.pdf
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1、第 43 卷 第 9 期2023 年 9 月Vol.43,No.9Sept.,2023热带地理TROPICAL GEOGRAPHY广州市绿色建筑的时空演变及影响因素分析林漫华,张婉娜,郑荣宝,赵克飞,钟琪,林丽洁(广东工业大学 管理学院,广州 510520)摘要:绿色建筑作为一种节能减排的新型建筑,其发展有助于缓解资源短缺和环境恶化压力,推动国家实现“碳达峰、碳中和”目标。“双碳”目标驱动下,探究城市绿色建筑的时空演变规律,对推动绿色建筑相关标准制定和政策实施具有重要意义。文章以广州市为例,使用20082021年获得绿色建筑标识和认证的项目数据,定量分析城市绿色建筑的时空分异特征。同时结合宏观
2、社会经济统计数据,利用地理探测器进一步探究影响广州城市绿色建筑发展的主要因素。结果表明:1)时间上,绿色建筑数量和面积增长率呈现先上升后下降的趋势,该趋势表现出明显的政策导向性。2)空间上,各城区间的绿色建筑数量、面积均存在显著差异;不同城区的绿色建筑类型结构不同,办公、居住和其他公共建筑占比较大。中心城区绿色建筑等级分异度大、级别复杂;等级高值区主要分布在天河区、增城区和黄埔区;等级低值区主要分布在从化区、番禺区和南沙区等。3)绿色建筑空间分布特征变化明显:分布重心先北移后南移;分布范围呈波动扩大趋势;分布方向渐呈西北东南格局;分布形态的方向性增强。4)资源因素是影响绿色建筑空间分布的首要因
3、素,其次是经济因素和市场因素,最后是环境因素。关键词:绿色建筑;绿色建筑等级;地理探测器;广州市中图分类号:TU201.5;TU984.113 文献标志码:A 文章编号:1001-5221(2023)09-1823-12DOI:10.13284/ki.rddl.003737 开放科学(资源服务)标识码(OSID):在经济社会不断发展的过程中,能源危机和环境问题是亟需解决的全球性问题,中国亦不例外。中国是世界上最大的能源消费国,在工业、交通和建筑等领域消耗大量能源(张所续 等,2019)。由于建筑从施工到投入使用均需消耗大量能源,建筑领域的能源消耗量在总能源消耗量中的比重,随社会经济发展和生活质
4、量提高而不断上升,绿色、节能成为未来建筑发展的新趋势。绿色建筑作为一种节能减排的新型建筑,其在建筑全寿命周期内能最大限度地节约资源、减少污染和保护环境,因此,研究和推广绿色建筑对应对中国的能源和环境问题具有重要意义。目前关于绿色建筑的研究主要集中在3个方面。首先,是绿色建筑的定义(张建国 等,2012)与评价的标准(Ding et al.,2018;郑振尧,2021)。绿色建筑的定义随其发展历程和所处地区而变化,国内外尚无统一定义。现有研究主要针对绿色建筑的定义和评价体系进行比较分析,旨在加深对绿色建筑概念内涵的理解,同时推动和完善绿色建筑评价体系。在世界范围内存在诸多绿色建筑评价体系,包括美
5、国的LEED、中国的绿色建筑标准、英国的BREEAM、加拿大的 GBTOOL和日本的 CASBEE等。其中,美国的LEED在全球有较高的认可度,是很多国家拟定当地绿色建筑评价标准的参考对象(Zuo et al.,2014)。中国的绿色建筑标准(以下简称绿标)是在国外建筑标准基础上根据中国收稿日期:2022-07-19;修回日期:2022-12-05基金项目:国家自然科学基金项目“粤港澳大湾区多模式人才流动格局及对区域协同创新的影响”(42001148);广东省自然科学基金“华南地区城市扩张对人类体感温度及极值的影响研究”(2019A1515011025);广州市基础与应用基础研究项目“基于人才
6、流动网络模型的粤港澳大湾区城市创新能力预测研究”(202102020661)作者简介:林漫华(1997),女,广东潮州人,硕士,研究方向为住房与城市管理,(E-mail)lin_;通信作者:林丽洁(1989),女,副教授,博士,主要研究方向为人口、城市与区域发展、城市化及其影响,(E-mail)。林漫华,张婉娜,郑荣宝,赵克飞,钟琪,林丽洁.2023.广州市绿色建筑的时空演变及影响因素分析.热带地理,43(9):1823-1834.Lin Manhua,Zhang Wanna,Zheng Rongbao,Zhao Kefei,Zhong Qi,and Lin Lijie.2023.Spatio
7、temporal Variations and Driving Force of Green Buildings in Guangzhou,China.Tropical Geography,43(9):1823-1834.43 卷热带地理国情拟定。相比LEED,绿标的一些评价标准更符合中国对建筑的要求,目前这2个标准均在中国广泛应用(施建刚 等,2014;Zou,2019)。其次,绿色建筑在设计和运营管理环节根据不同的建筑类型和不同地域产生变化,以实现节约能源资源,减少排放污染(Wei et al.,2019)。研究者多比较不同技术的优缺点(Ade et al.,2019;Li et al.,
8、2020;李宏军 等,2020;陈烨,2021)、着眼运营管理问题寻求解决对策(刘戈 等,2016,2022;薛梦,2017)。再次,衡量绿色建筑的成本(朱昭 等,2018)和效益(Eichholtz et al.,2013;何玥儿 等,2018;Zhang et al.,2018)是研究者关注的重难点,常用方法包括生命周期评估(LCA)、绿色建筑评级体系(GBRSs)(Sartori et al.,2021)和模糊决策试验(Yadegaridehkordi et al.,2020)。这些研究有助于加深对绿色建筑价值的认识,推动绿色建筑的发展。随着绿色建筑项目的大规模开发和投入使用,绿色建筑的
9、时空分布和驱动因素引起广泛关注(仇保兴 等,2017;Zhou et al.,2020;Gao et al.,2020;Ke et al.,2021)。一些学者指出地理位置、地方财政收入和房地产投资对绿色建筑数量预测有重要作用(Song et al.,2021),用水效率和能源效率对绿色建 筑 具 有 重 要 的 驱 动 作 用(Assylbekov et al.,2021)。此外,有研究发现政府激励政策、房地产市场机制、经济发展水平、文化教育水平对绿色建筑发展具有重要影响(Shi et al.,2014;Olubunmi et al.,2016;Zou et al.,2017;Agyekum
10、 et al.,2020;尹静 等,2021)。因研究视角、评价指标选取、研究区及研究尺度的不同,现有研究关于影响中国城市绿色建筑时空分异的关键因素并未达成共识,仍存在以下问题:1)现有研究多以全国、区域、省域的宏观、中观研究尺度为主,城市尺度的研究相对缺乏(叶祖达,2012;徐峰 等,2018;王婧,2019);2)仅以获得“绿标”认证的建筑为研究对象,而忽略了获得其他标准认证的绿色建筑,如本研究涉及的LEED;3)忽视了绿色等级和地产类型在城市绿色建筑时空演变过程中表现出的差异特征;4)绿色建筑的驱动机制尚未得到充分理解。因此,本研究基于城市尺度,以广州市获得“绿标”和LEED认证的绿色建
11、筑为研究对象,分别从数量、面积、等级和类型4个角度系统地分析城市绿色建筑发展的时空差异,并量化分析市场、经济、环境和资源等要素对城市绿色建筑时空分异造成的影响。以期为合理规划城市绿色建筑布局、深化城市绿色建筑发展提供数据支撑和政策制定依据。1 研究区概况、数据与方法 1.1研究区概况广州市位于广东省东南部,是广东省省会,国家中心城市,国际商贸中心和综合交通枢纽。2021年,广州市常住人口 1 881.06 万人,GDP 总量为28 231.97 亿元,位居全国第四(广州市统计局,2022)。广州现有白云区、从化区、番禺区、海珠区、花都区、黄埔区、荔湾区、南沙区、天河区、越秀区和增城区共 11
12、个行政区,总面积 7 434.4 km。截至2021年,广州市获得绿色建筑标签(包括LEED和绿标)的项目达到1 235个,建筑总面积为11 504.22万m2,是中国绿色建筑发展竞争力指数十强城市之一。作为中国的一线城市,广州市经济活动发达,建筑业总产值高,建筑能耗高于全国平均水平,发展绿色建筑对于城市可持续发展具有重要意义(李叶红 等,2020)。同时作为中国绿色建筑发展的领先城市,探究以广州市为代表的城市绿色建筑发展及其影响因素具有重要意义。1.2数据来源以广州市1 235个建筑项目作为研究对象,广州绿色建筑的项目名称、项目类型、评定星级、建筑面积和地址信息来源于广州市绿色建筑地图和广东
13、省绿色建筑信息平台等网站,利用能源空间管理与运用研究技术平台(ESMART),通过地址解析功能将研究对象地址信息转换为空间数据,使用其“人工核验坐标”功能进行人工校对,得到准确的广州市绿色建筑的坐标数据,作为空间分析的基础数据。地理探测器分析中,宏观社会经济数据来源于广州市统计局、广州市水务局、广州市生态 数据来源:广州市绿色建筑地图.http:/183.62.245.166:8001/home/mainindex.http:/ 数据来源:广州市绿色建筑地图.http:/183.62.245.166:8001/home/mainindex;广东省绿色建筑信息平台.http:/ 能源空间管理与运
14、用研究技术平台.http:/ 期环境局、中国科学院资源环境科学与数据中心(徐新良,2017)和中国碳核算数据库等网站。1.3绿色建筑等级划分由中华人民共和国住房和城乡建设部颁布的绿标,注重居住和公共建筑的全寿命周期内资源节约与环境保护的性能,对其设计和运行进行评价,评价等级共分为3级,由低到高分别是一星级、二星级、三星级。美国LEED认证体系,是由美国绿色建筑委员会建立并推行的绿色建筑认证体系,LEED认证根据项目总体评价得分,分为4个等级:认证级、银级、金级、铂金级(王静 等,2017)。绿标和LEED认证的标准框架和条款内容存在一定相似度,通常绿色建筑一星级对标LEED认证级和LEED银级
15、,二星级对标LEED金级,以此类推。鉴于LEED评价体系较完善,且在节约能源方面要求更高(Geng et al.,2012;Wu et al.,2016),本文结合2个评价体系对广州市绿色建筑等级进行划分并赋值(表1),应用于绿色建筑等级时空演变分析。1.4研究方法1.4.1标准差椭圆标准差椭圆模型是测量区域差异 与 分 析 要 素 分 布 特 征 的 重 要 方 法(Lefever,1926)。标准差椭圆的重心表示要素空间分布的相对位置,方位角反映分布的主趋势方向,长轴与短轴长度为标准距离,分别表示要素在主趋势方向上与在次要方向上的离散程度(赵璐 等,2014)。椭圆的圆心计算公式:SDEX
16、=i=1n(xi-X)n2(1)SDEY=i=1n(yi-Y)n2(2)式中:xi与yi是第i个子区域的坐标(-X,-Y)表示区域的重心;n为子区域总数。最后,计算方位角,公式为:tan=A+BC(3)A=i=1nxi2-i=1nyi2(4)B=()i=1nxi2-i=1nyi2+4()i=1nxiyi2(5)C=2i=1nxiyi(6)式中:xi与yi是第i个子区域坐标与重心的偏差;为椭圆长轴与正北方向夹角。椭圆长、短轴长度计算公式:x=2i=1n(xicos-yisin)2n(7)y=2i=1n(yicos+xisin)2n(8)1.4.2地理探测器地理探测器是研究空间分异及其驱动因素的重
17、要工具,既可以探测数值型数据,也可以探测定性数据,且对数据要求较少。相比方差分析,该方法既包含方差分析,又比方差分析适用面更加广泛,并且物理定义明确。相比传统的线性回归分析模型,该方法不受线性假设约束,适用性更强(王劲峰 等,2017)。本文利用地理探测器中的因子探测和交互作用探测分析广州市绿色建筑发展的影响因素。1)因子探测用于探测影响因子X对绿色建筑空间分异的解释力度,其表达式为:q=1-h-1LNh2hN2=1-SSWSST(9)SSW=h-1LNh2h(10)SST=N2(11)式中:q表示因子解释力,值域为0,1,q值越接 数据来源:广州市统计局.http:/ 广州市绿色建筑等级划分
18、Table 1Classification of green buildings rating in Guangzhou绿色建筑标准及等级LEED认证级绿标一星级LEED银级绿标二星级LEED金级绿标三星级LEED铂金级赋值1234567广州市绿色建筑项目数量/个478112337326710182543 卷热带地理近1说明因子解释力越大;L代表影响因子X的分类数;h为解释变量或被解释变量的分层或分类;Nh和N分别为类h的研究单元数和全区单元数;2h和2分别是和类h的方差和全区Y值的方差;SSW和SST分别为同类别方差之和及全区总方差。2)交互作用探测交互作用探测用于检验影响因子间的交互效果。
19、具体地,是将2个单因子分别作用于Y时的q值与2个单因子交互作用时的q值进行比较,判断2个单因子交互作用时是否会增加或减弱对绿色建筑空间分异的解释力度,或2个单因子的影响作用是否相互独立。3)指标说明以广州市的171个街道作为研究的最小空间单元。在地理探测器中,因变量Y为每个街道单元所含的总体绿色建筑数量及不同类型绿色建筑数量(办公、商业和居住)。为探究广州市绿色建筑发展的影响因素,通过分析现有绿色建筑相关文献,结合研究区的实际情况,考虑数据的可获取性和完整性,从市场、经济、环境、资源4个维度共选取8个变量(表2)。市场因素选取人口密度、房地产投资额占固定资产投资额比重2个指标。人口密度是影响房
20、地市场需求的重要因素,人口密度越大,房地产市场需求越大(刘甲炎 等,2013),对绿色建筑的需求亦相应增大。同时,房地产投资是影响房地产市场开发程度的重要因素,房地产投资额占固定资产投资额比重越大,说明房地产行业的开发投资情况越好,有助于促进绿色建筑投资。经济因素选取GDP、人均可支配收入2个指标。GDP反映一个地区经济发展水平,经济实力强的地区往往更有能力为绿色建筑技术的研发创新和建造推广提供资金和人才支持,绿色建筑发展的可能性更大(孙燕铭 等,2021)。人均可支配收入反映的是经济活力,一个地区经济活力越强,绿色产品的消费能力也越高(王婧,2019)。环境因素选取碳排放密度、PM2.5质量
21、浓度2个指标。建造绿色建筑的目的之一是减少排放污染,保护环境。在“双碳”背景下,减少碳排放量有助于应对气候变化风险(徐政,2021);降低PM2.5质量浓度需要全社会的共同参与(张继宏 等,2017)。因此,在碳排放量大或PM2.5质量浓度高的地方发展绿色建筑具有更为广阔的前景。资源因素选取用电量密度、人均用水量2个指标。绿色建筑具有节水节电的功能,节约电力资源和水资源能创造更高的经济效益和环境效益(李明 等,2017)。因此,水电资源消耗大的地区绿色建筑发展需求更显著。由于在地理探测器使用过程中自变量需为类型量,而本文所使用的原始数据均为行政区级别的数值量,因此,在获得近5年各个行政区指标值
22、后,取其均值作为变量值,利用ArcGIS中的克里金插值法对各变量值进行插值,然后通过自然断点法将各变量值进行离散化处理,并通过值提取至点的方法赋值至每个街道,作为街道级别的变量值X,代表该街道的市场、经济、环境和资源状况。2 广州市绿色建筑时空演变格局 2.1绿色建筑时间变化分析2013年,随着国家发改委和住建部联合发布的绿色建筑行动方案文件出台,推行绿色建筑上升为国家层面的战略(叶凌 等,2016)。此后各地方政府应该文件的要求制定符合地方发展状况的绿色建筑推广政策,广东省、江苏省、北京市等多个地方对不同建筑类型的新建绿色建筑面积占新建建筑面积比例做出强制性要求,极大地推动了中国城市绿色建筑
23、的发展。广州市的绿色建筑增长也反映出这一政策性的影响,20082021年,城市绿色建筑项目数量整体呈增长趋势,建筑项目数量从2008年的1个增长到2021年的1 235个,但增速波动向下,增长率在2010年出现急剧上升,并于2013年达到最大峰值后波动下降(图1)。同样地,广州市绿色建筑面积增长率以2013年为分界点划分为2个阶段:绿色建筑发展初级阶段(20082012年)和城市绿色建筑发展稳定阶段(20132021 年)。2013年建筑面积增长率达到峰值,这是广州市绿色建筑发展最快的时期,建筑面积增长率激增至2012表2 绿色建筑空间差异影响因素的指标选取及说明Table 2Variable
24、s of driving force in developing green buildings因素市场经济环境资源指标人口密度(X1)房地产投资额占固定资产投资额比重(X2)GDP(X3)人均可支配收入(X4)碳排放密度(X5)PM2.5质量浓度(X6)用电量密度(X7)人均用水量(X8)指标解释总人口/土地面积,反映绿色建筑市场需求反映房地产开发投资情况反映地区经济实力反映地区经济活力碳排放量/土地面积,反映环境危害程度反映空气污染程度用电量/土地面积,反映电量消耗情况用水量/总人口,反映水资源消耗情况1826林漫华等:广州市绿色建筑的时空演变及影响因素分析9 期年的27倍,此后增长率逐步
25、放缓,绿色建筑面积发展进入稳定低增长轨道。2.2绿色建筑空间差异分析2.2.1绿色建筑数量20082021年广州市各区绿色建筑项目数量如图2所示,广州市第一个绿色建筑位于天河区,20082011年除天河区、越秀区出现少量绿色建筑外,其他区在2013年才陆续出现绿色建筑,这一年开始各区绿色建筑规模出现明显差异。这说明广州市大部分行政区绿色建筑起步晚,各区绿色建筑项目数量发展不平衡。值得注意的是,南沙区虽起步晚,但发展迅速,自2013年起,其绿色建筑规模一直位于前列;2017年4月南沙区政府发布广州市南沙区人民政府办公室关于印发广州市南沙区绿色建筑与建筑节能工作指导意见的通知,该通知要求到2020
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