运迎霞,胡俊辉,任利剑
自可持续发展理念提出以来,城市与可持续之间的关系虽得到世界各国和地区的广泛关注,但城市仍面临诸如气候变化、人口暴涨、交通拥堵、环境恶化、社会差异加大等威胁人类健康的问题。2015年联合国人居署指出到2050年,世界城市人口比例将从2010年50%增加到70%,预计增加13亿,但这些城市对容纳其迅速增长的人口缺乏相应准备,这将持续对自然环境、生活质量和经济发展产生不利影响;同时,联合国2030年可持续发展目标第十一大类目标也时刻提醒我们的城市并没有走上可持续发展的轨道,相反面临的问题更加复杂多元。我国城市化水平由1990年26.41%提高到2018年59.58%,建成区面积由1990年的1.29万km2增加到2018年5.85万km2,快速的城市化导致一系列城市环境、资源和社会问题。凡此种种都证实城市地区仍是造成不可持续问题的根源,可持续城市仍是学者们研究的热点领域。在我国生态文明和健康城市理念日益深入人心及研究技术不断进步的背景下,亟需对可持续城市研究进行切合时代发展要求的再认识及对最新研究成果进行梳理,以准确把握可持续城市的最新研究动态。
可持续城市是基于将可持续发展作为构建未来理想城市的当代范式被提出的。1996年联合国人居署第二次会议正式提出官方概念:环境、社会和经济3个维度均实现可持续,对资源的使用维持在可持续水平,具有较高抵御风险能力的城市[1]。至此之后,学者们从可持续发展环境、社会、经济3个维度[2]或者侧重其中一或两个[3-5]探讨可持续城市概念,强调3个维度的和谐或强化侧重的维度。国内学者顾朝林在肯定可持续发展3个维度基础上,定义并强调可持续城市的人口和政治可持续性[6];也有学者从土地利用[7]、技术[3]、社会福利[8]等角度定义。
不同的定义丰富了可持续城市的研究广度,但源自对可持续发展内涵的理解,导致其概念具有多维性和时间差异性。早期定义比较重视环境问题,认为是经济发展的产物,将社会维度包含在概念中,但并未突出社会维度;随着城市经济增长、社会进步和公众参与意识的增强,其主流定义侧重于塑造资源需求最少、环境影响最小的健康宜居环境的同时实现环境、社会和经济目标之间的平衡。故可持续城市有两个特征:首先,对自然环境的负面影响最小;其次,在社会经济方面,提高居民生活品质,强调城市空间接近性及环境宜居性,实现社会凝聚和经济繁荣。
近年来,建立在复杂数据科学基础之上的信息通信技术被广泛用于城市环境诊断、修复治理和规划设计等方面,尤其在应对复杂多元城市问题方面的优势更为明显,有力支撑了智能可持续城市研究。
智能可持续城市的提出是基于对智能城市概念的认知。学者们从数字技术在基础设施、资源管理、遗产保护、城市安全、城市治理与规划、能源效率等方面对智能城市进行定义与探讨。英国标准协会(BSI)将其视为数字系统在建筑环境中的有效集成,以创造可持续、繁荣和包容的未来[5]。智能城市更多地强调智能技术在可持续发展方面的作用,城市可持续发展潜力体现的较弱。自2010年起,智能可持续城市逐步得以重视,但当前论述智慧可持续城市文献较少,并且在概念上难以界定。国际电联将其定义为一种创新城市,利用ICT和其它手段改善生活质量、城市运营和服务效率以及竞争力,同时确保其满足当代和后代在环境、社会和经济方面的需求[5];Bibri将其描述为城市物质实体之间的复杂关系网络且融合了智能技术[3]。Komninos认为它的关键在于智能环境、组织、人员、机器和协作模型之间进行创新[9]。本文认为它是绿色、技术先进和具有社会包容性的城市,融合先进数字技术和城市规划方法解决环境、社会、经济等问题,为居民服务并改善生活品质的城市模式。
在智能可持续城市研究学者中,Bibri的研究最具代表性,所撰写的智慧可持续的未来之城(Smart Sustainable Cities of the Future)深入介绍了智能可持续城市的研究维度、技术及思路;国外学者Duvier[10]、Yeo[11]等也对此进行了探讨。国内学者对此也进行了探讨与实践,如中国工程院潘云鹤教授主导设计的宁波“城市大脑”实现了对可持续城市的智能化管控;吴志强教授团队研发智能“城市树”项目及城市智能模拟平台,为智能可持续城市形态设计提供了依据。
智慧可持续城市是复杂、动态的系统,实践中,通过整合智慧城市在先进技术方面的优势及城市可持续设计方面的原则,来增强应对复杂城市问题的能力,减轻城市化的负面影响。
可持续城市具有丰富的内涵,涉及环境、资源、人口、经济、社会福利、智能技术等方面。顾朝林基于城市环境、社会、人口、政治、经济应是完全可持续的角度,提出可持续城市发展的系统构成[6](图1)。从系统论角度,可持续城市构成要素包含自然和人文两大物质化要素外,也包含经济、社会、文化等政策、制度等人化非物质要素(图2)。从系统运行机制分析,可持续城市系统的运行效果不仅取决于单一要素的作用,关键在于各构成要素的组合形式及耦合机制,确保城市应对风险的长久弹性和实现环境、社会、经济三者的动态和谐并为居民持续提供三方面的福利。
图1 可持续城市发展系统构成
图2 可持续城市系统构成
进入新世纪,科学技术有了长足进步,促使可持续城市研究方法发生重大变革。多样化的量化模型预示着研究定量化、科学化的发展趋势,定量精确评估弥补定性描述的不足。
在不影响居民生活质量前提下,可持续城市模型能在应对各类突发干扰的同时适应不断变化的环境。规划者尝试提出新方法重新设计不同尺度的空间,以达到所需的可持续水平,特别在整合环境、经济、社会和文化等方面,开发更具说服力的可持续城市模型。如从决策支持系统、耗散结构论、复杂适应系统、系统动力学、非线性多目标等方面构建模型,通常情况下模型采用的是静态统计数据且周期长,不利于可持续城市的动态优化。当前信息技术的进步为克服这些障碍提供了可能,以此为基础,学者们研发了约束性CA[12]、扩展代谢[2](图3)、区域-城市可持续、动态设计[13]、综合概念框架[14]、未来城市发展[15]、生态系统概念框架、智慧可持续城市空间发展框架等模型[16]。学者们也基于可持续的跨学科性质构建了可持续城市评估模型,如SUD评估[17],土地利用和公共交通可达性指数,可持续土地利用、环境和交通评估,微型城市生态系统可持续指数和土地综合可持续利用评估等模型[18-21],为城市问题的深入分析提供依据,然而不同模型的研究出发点存在差异,具有地域性,不具广泛适用性。但不可否认的是重视量化模型在可持续城市研究中的作用已达成广泛共识,仍是学者们关注的热点。
图3 扩展代谢模型
可持续城市评估始于1990年代,是不同时空尺度上监测人与环境相互作用的重要工具,作为理论与实践的纽带,为分析城市可持续性绩效提供依据。
3.2.1 城市尺度评估指标
城市是可持续评估的重要空间,评估指标以环境、社会、经济维度为出发点构建,由于3个维度范围宽泛导致指标过于复杂。对可持续城市来说,重要的是掌握城市的哪些方面是可持续的或不可持续的,故对指标价值的理解和城市特征的掌握就至关重要,常用的可持续城市评估指标有单一和复合两类。
现有研究提出的单一指标有联合国人类发展指数(IDH)、生态足迹(EF)、环境可持续性指数(ESI)、福利指数(WI)、真实进度指标(GPI)、可持续经济福利指数(ISEW)、城市发展指数(CDI)、人类发展指数(HDI)、环境脆弱性指数(EVI)、环境政策指数(EPI)、地球生命力指数(LPI)、经环境调整的国内生产总值(EDP)、真实储蓄(GS)等,这些指标便于城市间的比较,但灵活性差,不能反映可持续城市发展绩效;为此Koichiro(2012)在此基础上构建了新的城市可持续发展指数(CSI),将其分为约束和最大化指标以评估城市可持续性绩效[22]。
复合指标有别于单一指标,即构建指标体系,是可持续城市评估的重要方法。学者们从环境、社会、经济、能源、生态、组织机构等方面开展了大量复合指标体系研究[3,23-27],从不同方面评估可持续城市。国内学者张盛和王鹏龙以联合国SDG11指标为基础,结合新型多源数据,构建适合我国城市实际的评估指标体系[28]。国外研究组织也提出了相应的复合指标(表1)。同时,随着智慧技术日益普及,国际标准化组织也提出了智慧可持续城市指标标准体系[29](ISO37120;ISO37122;ETSI;ITU4901;ITU4902;ITU4903;UNSDG11),有利地推动了可持续城市建设。
表1 国外研究组织提出的可持续城市评估指标体系简表
3.2.2 社区尺度评估指标工具
自古以来,城市在空间上被划分为社区或街区,用作居民的生活空间。从20世纪初开始,城市规划者已实施了改善社区生活质量的规划项目,由此可知,虽然社区规划历史相对较长,但直到21世纪初,针对生活质量的评估才出现,之后规划或环境学家开始设计基于社区尺度的可持续评估工具。
著名的社区可持续评估工具有LEED-ND、BREEAM、CASBEEUD、ECC(Earth Craft Communities)、HQE2R、Ecocity、SCR等(表2),其中LEED-ND、BREEAM和CASBEE-UD采用最多,影响最为深远。除外,也有学者或机构提出其他评估工具,如Hedman通过分析建筑物、交通和能源系统的需求,提出评估详细规划能源效率的工具[3];John采用生态标签分析社区建筑物在环境方面的性能[30];日本学者浅见泰司提出社区居住环境的评价指标体系[31];联合国环境署在《可持续城市与社区评价标准导则》中提出可持续社区评价指标等。相比较于社会和经济指标,现有社区评估工具更注重环境,如著名的BREEAM,CASBEE-UD和LEED-ND工具就对直接经济和社会评估的权重非常低[32](商业和经济平均为3%,福祉平均为5%)。
表2 城市社区可持续评估工具特征简表[33]
可持续发展涉及面广,评估指标在时空尺度上从全球大尺度到社区小尺度均有涉及,由静态描述数据演化到动态评估的预测趋势分析,构建的评估指标种类繁多。为使评估工作更有效可靠、更具可比性和可用性,通常采用主成分分析、德尔菲、主体参与式等方法开展指标筛选,以确定代表性强的指标,用于可持续城市评估;另一方面由于不同城市的异质性,现有评估方法虽有相似性,但不具普适性,且评估指标的构建及相关权重的确定往往主观性较强,实践指导性有限。
2000年后,随着3S、ICT、大数据等技术的进步,为城市研究提供大样本数据、更高效率数据分析及更高分辨率空间解译等方法评估可持续性成为可能,如George提出计算“智慧城市”的模型,基于模糊逻辑程序评估“智慧城市”可持续性[34];Bibri从城市物联网角度评估智慧可持续城市[35];Durahim[36]和Pappalardo[37]从微博、手机信令数据分析居民幸福感和人口移动与经济社会关系,评估城市可持续性。新兴评估方法更多关注城市社会层面,虽然当前研究内容较少,但今后将是学者们关注的热点。
城市是开放的系统,需依靠外部区域维持自身运转。因此,评估城市可持续性,还需评估城市对外部区域的影响,如Koichiro尝试将复合指标用于外部区域的环境评估,认为对外部环境影响(I)取决于人口(P)、富裕程度(A,人均资源消耗量)和技术(T)的乘积,以此量化对外部区域影响[22]。因此,城市可持续性评估涉及两方面:其一,从环境、社会和经济等层面评估城市可持续性;其二,城市对外部区域的直接和间接的影响评估,特别是在环境方面。就目前的研究来看,从环境、社会、经济等方面开展的评估较多,城市对外部区域影响评估的研究较少。
可持续城市空间规划最早萌芽于盖迪斯自然融合城市的理念和霍华德“田园城市”理论。可持续发展理念得到广泛共识后,学者们基于城乡关系、交通与土地利用、密度、城市形态等方面进行可持续城市规划的探索。国外学者贾巴林基于可持续城市形态特征提出新传统主义、容纳城市、紧凑城市和生态城市等4种规划构想模式,并就4种模式定义、特征及优劣势进行对比分析[38,39],这得到较多学者的讨论,但何种模式最为可持续并无定论。欧美国家在城市蔓延发展过程中,紧凑城市被作为“救命良药”得到广泛推广并由此产生了一系列空间发展策略以遏制城市蔓延,但学者们对紧凑城市的支持与质疑却一直存在(表3)。与此同时,虽然生态城市规划理念由于其独特的研究视角一直在不断拓宽研究领域并得到不同国家和地区学者和政府的青睐,但更多侧重于理论研究,深度不够,较少的应用于实践案例指导而且效果不理想,这也是学者们对其质疑的原因所在。
表3 紧凑城市的优势和劣势
进入新世纪,众多学者已逐渐退出对可持续城市主流理论及规划构想的无休止争论,转而关注可持续城市空间规划与管理、量化模型与评估方法等实践性较强的领域。一般认为,可持续城市空间规划前期需首先进行城市生态系统服务和城市新陈代谢两方面分析城市可持续功能的潜力,为可持续城市空间规划提供依据。
城市生态系统服务是将系统中各类要素的相互作用以多种尺度联系在一起,分析生态系统模式和过程,有助于整合自然和社会科学研究,从而将研究成果应用于城市规划和生物多样保护等领域,是发挥可持续功能潜力的重要一环。尽管近年来对生态系统服务的研究日益丰富,但对城市生态系统服务研究较少。
城市生态系统服务的研究具有综合性,涵盖社会、文化、政治、环境、制度、机构等方面,需综合生态、社会、经济等领域理论。因此,对于它的研究即要解决生态、经济评估问题,还要解决规划、治理和利益相关者参与等问题。若忽视这些,生态系统对可持续城市的重要性将无从谈起,故关于生态服务对城市可持续的作用得到学者密切关注:Hawkin尝试量化生态系统服务价值,并指出对可持续城市功能的重要性[40];Daily在《社会对自然生态系统的依赖性》一书中就生态系统服务对人类社会生存和福祉的作用进行了论述[41];2005年凝聚世界千位知名生物学家心血的《千年生态系统评估(MEA)》对生态系统服务进行了深入论述,为城市生态系统服务提供了分析框架。
城市对环境的影响分析是可持续性功能发挥的重要前提。沃尔曼认为城市对环境的影响分析,首先需要采用新陈代谢评估支撑城市运转所需的自然资源数量。他于1965年首次进行城市新陈代谢研究并将其定义为“城市中发生的技术和社会经济过程的总和,从而带来增长、能源消耗和废物排放”[42]。通过对投入、产出进行量化,跟踪各自的流动变化揭示城市特征。城市新陈代谢分析往往采用质量平衡和生命周期分析法[41]、城市宏观经济学代谢模型量化估算法[43]、城市未来研究回推法、物流核算法[15]等测量代谢过程中流量。在流量测算基础上,当前研究常将社会、健康和经济指标纳入城市新陈代谢框架,分析城市新陈代谢空间属性,引导可持续城市空间规划与设计。
在快速城市化背景下,城市规划通过耦合环境、社会、经济之间的内在联系并协调人与环境的关系以解决城市问题。可持续城市规划作为主要规划范式得到广泛认可,它强调有序的空间组织、绿色的基础设施、高效的环境管治、系统的生态服务、前沿的节能技术、多样的开敞空间和便捷的交通出行等,满足城市生活的宜居性。从具体的实施角度分析,即采用生态主义规划方法。
生态主义规划方法源于霍华德田园城市、赖特广亩城市、格德斯生物区域主义、芒福德绿带社区和麦克哈格生态土地利用规划等早期规划思想。在当前背景下,指能够维持人类活动并对生态系统的破坏程度降到最小,指导和控制资源获取、转化和处置,是一种自然资源高效利用且对环境负面影响较小的规划方法。在实现方法上,基于对人与土地之间关系的分析并作为调解人与自然关系的手段[7],一般包括生态系统边界、信息和管理、监控、目标、系统累积影响评估等五部分(图4)[23]。已有研究指出,该方法重点考虑将生态地域作为规划的空间单元,开展系统可持续性评估及以交通为导向的生态规划,重视城市设计和居民行为的引导,将传统侧重建筑和自然环境领域扩展到社会、经济及公共政策领域,构建可持续城市生态网络[44]和景观规划体系[45],强调生态游憩空间[46]和绿色社区设计等方面。
图4 生态主义方法组成部分
绿色空间即存在于城市环境中的可见植被空间,包括公园、开放空间、住宅花园或林木、城市农业等,作为生态系统重要组成部分,可增强城市抗灾能力和复原力。通过将自然引入城市,为动植物提供栖息地、增强社区融合并提高环境、社会和经济效益,提高生活品质,促进可持续城市建设。因此,绿色空间的识别与评估、规划设计和管理、空间可访问性和连通性,网络优化布局策略[47]、丰富绿地规划法律[48]、城市农业制度设计[49]等被认为是可持续城市空间规划的重要方面;同时,不能忽视绿色空间的外围溢出效应,如对住宅价格的影响[50],体现可持续城市的社会公平。
21世纪的可持续发展问题将城市设计提高到一个新高度,即可持续城市设计,旨在强化城市设计在可持续发展中的作用。作为综合性设计,本质是复杂的、跨学科的,融合城市设计和可持续城市空间规划,通过对物质形态的优化将环境、社会、经济、文化等问题进行分解并转化为具体的空间形象与环境体验,体现居民对城市生活的美好期望。故可持续城市设计涉及历史遗产、土地混合、生态、建筑、交通、公共空间等,需要充分考虑区域、社区、地段等不同空间尺度,实现设计的空间连贯性,以确保较大规模的地块、建筑物、街区街道、基础设施和开敞空间等在应对外界环境变化时保持足够设计敏感度,在环境、社会、经济之间实现平衡,使城市更具弹性、吸引力、包容性和宜居性。现有研究在可持续城市设计的理论体系、策略和途径等方面进行了较多探讨[51-53],并在设计技术标准、以环境底蕴为依据设计住区形态、以人为本的交通设计、土地灵活混合与紧凑空间形态、强调地方性与多样性、重视场所意义和社区建设等方面达成一致设计原则[13]。如Khaled(2017)通过问卷调查,提出迪拜可持续城市形态设计的关键:紧凑性、连通性、多样性、文化、气候敏感性、城市绿地、生态平衡设计的循环代谢、适应性等,并明确提出公众参与的重要性[54]。
城市更新对可持续城市的重要性已引起学者重视,如Christopher分析城市更新中的文化认同及归属感问题[55];Edwin Chan采用因子分析法确定城市更新社会可持续性项目的关键因素[56](图5)。有学者认为城市更新是恢复城市活力的重要手段,可应对不断变化的城市环境,缓解城市问题。也有学者认为城市更新项目存在破坏现有社会网络、驱逐弱势群体等不利影响,为此,建议采用可持续城市设计来应对这些问题[56]。文化遗产是城市更新的重要组成部分,世界各地的政府机构及学者已认识到文化遗产的价值。欧洲委员会颁布《欧洲理事会文化遗产对社会的价值框架公约》,强调文化遗产对可持续城市的重要性。以往对遗产的研究倾向于技术解决,然而,在文化多元的社会中,关于遗产保护已成为可持续城市设计的首要问题。
图5 城市更新社会可持续项目的关键因素
可持续城市空间管理是学者们关注的又一热点领域,如Crilly构建了可持续城市空间管理系统,帮助城市可持续发展相关政策的指定及各利益相关者的沟通[57];Whitehead基于系统论分析城市环境、经济和社会等子系统相互作用机制并提出可持续空间管理政策[58]。梳理文献可知,众多学者也从交通、水资源、能源等方面分析可持续城市空间管理策略。
交通对可持续城市建设非常关键,当前大部分城市在可持续发展方面仍面临交通拥堵带来的环境污染问题,可持续交通为此提供了解决思路:设计创新的交通管理系统和提供生态化的出行选择方案。
设计创新的交通管理系统旨在对现有货运和客运系统进行整合,尝试共享运输和共享PRT(人快速运输)-FRT(货运快速运输)等运输模式的组合。从具体实施角度上分析,可持续的运输组合通常从促进公共交通可达性以及实施拥堵定价[7]、可持续物流规划和循环物流设计乃至其政策制定、基础设施建设、资金保障等方面实现[59]。
生态化出行选择方案旨在鼓励居民采用绿色环保的出行方式和政府积极营造慢行出行环境,以减少居民对私家车的依赖。现有的研究从维护自行车道、改善行人通道的连通性、整合公共交通与其它慢行交通、慢行交通影响因素分析及量化[60]、TOD、BRT、重大交通设施项目的可持续影响[61]、政策保障等方面指导生态化出行方案选择。美国从1970年代开始将交通需求管理(Travel demand management TDM)作为主要的可持续城市空间管理政策在全国推行,如华盛顿州据此制定的“通勤减少出行计划(Commute Trip Reduction CTR)”便积极落实该政策,并取得了显著效果。梳理文献发现,当前尚未有评价可持续交通对居民生活影响程度的文献。因此,建立可持续交通的社会指标体系衡量其对生活质量的贡献程度是今后学者们的研究热点。
可持续城市水管理(SUWM)需要一种综合、自适应、协调和参与性的方法,同时灵活且跨学科,并考虑法律、经济、社会和环境等方面。目前,国内外常见雨水管理有源控制和管道末端处置等两种方法。在已有研究中,源控制得到更多关注,常用的理论和方法工具有:最佳管理实践(BMP)、低影响开发、水敏感城市设计(WSUD)、可持续城市排水系统(SUDS)、创新雨水管理、更优场地设计(BSD)、保护式发展(CD)和多目标洪泛区管理等。它们旨在最小化不透水覆盖面以增加降雨渗透,侧重于从源头收集雨水,鼓励蒸发、下渗、地下水补给和雨水回用,为雨水管理提供可持续解决方案。
相比较SUWM管理工具,国内外学者们也从可持续城市雨水管理面临障碍、影响因素及作用、信息系统及模型设计、管理路径及设施评估、职能部门合作、水环境景观和可持续给排水设计等方面进行探讨[62-69]。以往学者的研究基于不同的地点和条件,基本上包含可持续城市水管理所涉及到的各方面。然而,重要的是合理的雨水管理策略及分析方法应根据当地特点灵活设计,并考虑时间、空间和行政、法律等问题以及经济、技术因素,设计不同解决方案,才能适应可持续城市建设需要。
能源消耗引起的气候变化给城市带来严重威胁,引起的连锁效应也在加速扩展。因此,可持续城市的首要问题是如何实现可持续的能源使用,当前的基本思路是在不加剧危害的前提下,从区域气候规划、地方适应性规划[70]、基础设施干预[71]、可持续城市形态设计、基于自然的解决方案、基于生态系统适应、基于生态系统灾害风险解除、可持续能源战略、能源系统可持续优化模型、能源创新技术等方面缓解和适应气候变化及热岛效应的减缓,实现对能源的可持续管理,指导可持续城市建设。
可持续发展具有跨学科的性质,除了以上的空间管理方面外,还涉及土地可持续利用、可持续城市转型、密度管控、产业布局等方面。其中在密度管控方面,一致认为高密度比低密度更有效率,但高密度标准并未有公认的具体阈值,需根据地区实际分析,如香港提出“生态密度”概念,体现精心设计的高层建筑对环境友好、居民负担得起的优势。
可持续城市作为当前人们对美好生活追求的一种必然选择,已从浮于表面的理念泛化分析向城市环境和社会公平、包容、宜居、健康等关键议题的深入探讨,特别在当前世界城市化整体上升之时和全球化一体化背景下,可持续城市研究呈现出新趋势,体现在:①需从系统角度采用一种综合的空间规划方法,将生物、水文、生态学和其他物理科学与社会学、经济学、市政工程、建筑科学结合在一起,分析城市作为重构自然的生态影响及如何规划建设实现人类改造自然的意图;②智慧可持续城市研究处于起步阶段,将是未来研究热点。未来的智慧可持续城市需要在设计和功能上灵活调整其功能和管理,重视基于复杂性、数据科学构建城市动态模拟模型和开发以应对城市增长、环境压力和社会经济需求的变化;③景观设计关注大尺度的区域或城市的生态设计或规划,强调以恰当方式将生态、文化、美学、经济和社会等维度进行系统有机整合,反映人与环境和谐关系,作为解决城市问题的关键,是未来可持续城市研究的核心议题之一;④城市形态被认为是不可持续问题的根源。这意味着要创建高效资源系统和良好城市设计,以打造具有高生活质量的城市,故可持续城市形态设计将是未来热点;⑤城市的主体是人,因此,实现可持续城市目标关键在于多种形式的政策、组织机构、法律法规等的支持及公众参与意识的增强和不同利益群体深入协作机制的建立。
图、表来源
图1:来自参考文献[6];
图3:来自参考文献[2];
图4:来自参考文献[23];
图5:来自参考文献[56];
表2:来自参考文献[33];
表3:来自参考文献[39];
其余图、表均由作者绘制。