双学科视角下国土空间低碳规划方法研究回溯与编制讨论*

邓洪杰 王 睿 张 赫 蹇庆鸣 张建勋 DENG Hongjie, WANG Rui, ZHANG He, JIAN Qingming, ZHANG Jianxun

0 引言

习近平总书记在第75届联合国大会上提出“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，这一宣言进一步推动并强化了中国低碳绿色发展的动力与目标。碳排放与人类活动密切相关，而合理的空间规划能够有效地管控人类活动与城镇建设，从而达到节能减排低碳发展的目的[1]。如今我国初步建立国土空间规划体系，国土空间规划旨在优化国土空间开发格局，对国土全域空间进行结构性调整。通过空间规划的低碳化调整，可实现城乡碳源汇空间高效合理布局，达成国土空间的结构性减排目标[2]。然而，现行国土空间规划体系中尚未形成低碳空间规划技术方法及相关标准，如何通过国土空间规划编制，助力国家“30·60”双碳目标的实现，仍然是国土空间规划体系需要解决的重要问题。

国土空间规划是通过城乡规划、土地利用规划、主体功能区划、海洋区划等多类型空间规划的“多规合一”形成。其中，城乡规划（后简称“城规”）和土地利用规划（后简称“土规”）的既有研究与实践中已进行了长期的低碳空间规划理论与技术方法探索，并形成相应学科的低碳化空间规划技术体系，可为现行国土空间规划中低碳规划技术方法集成提供有效支撑与借鉴。针对以上研究需求，本文将既往研究中“城规”“土规”学科在低碳空间规划研究方向的国内文献进行整理，总结两学科对于低碳空间研究的历程脉络及各自研究特点，比较两学科研究热点、偏向及结论的差异性；在此基础上，基于两学科的研究体系整合，探索国土空间规划体系中的低碳规划技术框架，构建与国土空间规划内容相衔接的低碳规划方法纳入路径，以国土空间及自然资源的结构性调动，实现低碳绿色发展战略。

1 基于CNKI数据的低碳空间规划研究统计分析

1.1 研究方法

本文基于CNKI数据库，以“碳排放”或“低碳”为主题，借助高级检索功能，选取发表时间为2008—2021年，搜索与“空间”“土地”“交通”“规划”以及“形态”相关的期刊文献。为保证文献研究的学术质量，“城规”学科文献搜索来自规划、建筑、景观学科的19本期刊①，“土规”学科文献搜索来自地理、生态学科17本期刊②，再通过人工阅读和整理③，筛选剔除无效文献（报告、新闻稿、会议通知、声明、征稿启事等非学术类文章）以及与“空间规划”研究主题相关度较低的文献，并进行查漏补缺。最终得到“城规”学科领域相关文献305篇，“土规”学科领域相关文献169篇，并以Refworks格式导出文献信息数据，借助专业文献分析工具CiteSpace知识图谱分析软件对其进行分析。

使用CiteSpace对所选取的两学科相关文献数据进行处理，得到两学科领域对低碳空间规划研究的高频关键词，结合突现词图谱，分析梳理低碳空间规划研究的阶段变化及特征。生成关键词共现图，明晰其研究侧重点的异同。在此基础上，将两学科的低碳空间规划研究内容进行归纳、梳理与比较。

1.2 研究阶段特征

“低碳”理念源于2003年英国政府发布的《能源白皮书》，“低碳经济”的概念被首次提出。之后，国内外学者对“低碳发展”开始了不断地研究。而我国于2006年首次颁布与低碳理念相关的两个政策文件：《气候变化国家评估报告》与《绿色建筑评价标准》[3]。2008年，我国住建部与世界自然基金将上海和保定选作“低碳城市”的试点进行发展建设，这也是国内首次提出“低碳城市”的概念。随后，这一理念迅速被政府及机构接受，成为众多城市的发展目标，同时也推动了国内大量学者对“低碳城市”的深入研究。在研究过程中，学者们对于“空间规划”能够有效地建设“低碳城市”达成共识[4-5]。对空间低碳优化研究也随着“低碳城市”的研究开展而不断深化。结合CiteSpace生成的关键词突显图谱（图1），对既有文献进行归纳、梳理（表1），将我国低碳导向下空间规划的研究历程分为以下3个阶段。第一，关联性探索时期（2010年前）：随着2008年随着“低碳城市”试点建设，学界也逐渐开始对城市规划与控碳减排的关联性开始了相关研究[4,6-8]。第二，技术方法热点时期（2010—2014）：在此阶段更加注重土地利用总体规划[9]、城乡总体规划[10]、控制性详细规划[11]等传统编制流程及规划方法与“低碳”的结合。这一时期文献增长量较大，研究方向也更为细化，研究热点分化也更加明显。第三，多维度深化时期（2015至今）：2015年后随着各个研究方向的逐步深入，研究成果深度不断加强。近两年随着“多规合一”及国土空间规划体系的建立，与现阶段“国土空间规划”[2]“三生空间”[12]等关键词关联热度较强的低碳规划技术逐步兴起。

1.3 基于双学科背景的研究热点差异

通过CiteSpace生成的关键词共现图及统计表可以得出，“城规”学科中对低碳空间规划研究主要是围绕词频最高的“低碳城市”（词频70）展开的，而“土规”学科的研究中词频最高为“碳排放”（词频58）。在研究对象方面，“城规”学科领域中心度高于0.1的研究对象依次为城市交通（0.27）、低碳出行（0.26）、低碳社区（0.25）、城市绿地（0.24）、城市空间结构（0.18）、低碳城市（0.17）、交通碳排放（0.17）、空间结构（0.15）、空间布局（0.13）等；而土规学科领域中心度高于0.1的研究对象为低碳交通（0.54）、城市化（0.54）、交通碳排放（0.45）、通勤（0.35）、低碳经济（0.28）、城市形态（0.28）、交通（0.26）、土地利用结构（0.26）、居住区（0.24）、土地利用变化（0.21）、土地利用（0.21）、建设用地（0.11）、农业用地（0.10）等。可以看出，两学科在城市形态、交通出行以及居住区等方面有共同的研究话题。“城规”学科对于低碳空间研究更加关注城市内部空间不同功能体系以及空间结构的优化，而“土规”学科则侧重于对土地利用以及社会经济要素之间关联性研究。从规划应用研究来说，“城规”学科研究成果更为丰富，其中高中心度的关键词包括指标体系（0.42）、控制性详细规划（0.26）、低碳发展（0.25）、实践（0.24）、总体规划（0.21）、碳排放评估（0.17）、低碳更新(0.16)、空间规划(0.15)、城市规划（0.13）。而“土规”方面则将空间优化策略的重点放在了土地优化及政策调整上，如低碳优化（0.39）、低碳评价（0.34）、空间重构（0.16）、政策（0.14）、土地整治（0.09）。

图1 双学科低碳空间规划研究关键词突显图谱Fig.1 the Burstness of low-carbon spatial planning research between two disciplines

表1 “城规”与“土规”学科分阶段研究特征对比Tab.1 comparison of phased research characteristics between two disciplines

总的来说，两学科的研究热点具有明显偏向。“城规”学科的研究热点主要放在城市空间与建成环境方面上，更加注重低碳与规划要素的结合，从总体规划、控制性详细规划等规划编制流程探索有效的低碳规划策略，强调低碳规划的可实施性。“土规”学科的研究热点更加侧重于对各类碳排放相关数据与土地利用类型、结构变化以及使用方式之间的影响机理研究，积极探寻低碳导向下的最优土地利用模式。

图2 双学科低碳空间规划研究关键词共现图Fig.2 keywords co-occurrence map of low carbon spatial planning research between two disciplines

2 双学科背景下的低碳空间规划研究内容回溯

2.1 空间碳计量方法

空间规划与碳排放之间的关联具有间接性影响特征，早期“城规”“土规”学科均缺乏契合学科应用的计量方式，因此对于空间碳计量方法研究是低碳空间规划初期的热点研究领域（表2）。随着两学科对“空间系统—碳源碳汇”关联机理的明确，以空间为单元的碳计量方法也逐步成熟。从“土规”学科来讲，在IPCC能源系数法基础上进一步拓展，从以能源数据为基础转换为以土地数据为基础的碳排放计量方式，为空间规划提供具有空间属性的碳源碳汇转换系数[25]，该方法是“土规”学科碳计量的基础核算模型。随着大数据学习技术的进步，将土地利用与DMSP/OLS夜间灯光影像数据、遥感影像数据等相关联，建立多数据环境下的土地利用碳排放核算与预测方法，是较为前沿的空间碳计量方法[26-27]。从“城规”学科，结合KAYA恒等式、LMDI模型、DPSIR模型及RI-AERFTIE低碳规划模型等实现碳排放影响因素的分解，从而建立“城乡建设活动量、活动水平以及排放系数”为核心的碳排放评估模型[10,14,20,28]；在此基础上深化研究，实现城乡总体规划、控制性详细规划尺度下不同城市功能单元的碳源碳汇计量方法[29-30]。

表2 “城规”与“土规”学科空间碳排放计量与模拟方法对比Tab.2 comparison of space carbon emission measurement and simulation methods between two disciplines

两学科均以IPCC碳排放清单法为基础，但分解方式则略有不同。“土规”学科更注重能源消费数据的不同空间尺度逐级分解计量，“城规”学科则更注重“城市功能—人的活动”与碳排放影响因素关联性解析。这种学科视角的差异也带来了碳计量结果的互补性：“土规”学科更善于全域地类空间的宏观计量方法，而对城镇建设空间内部的研究精度不足；而“城规”学科则对于城镇建设空间内的功能分区尺度和街区尺度碳计量方法更为擅长。

2.2 空间规划要素对碳排放的影响机理研究

空间碳计量方法仅可通过空间规模的调控对碳排放产生影响，而影响碳源汇的空间规划因素众多且影响机制复杂，因此在机理研究热点时期（2010—2014），两学科对于空间碳减排机理研究均较为关注。从“土规”视角，区域尺度下的空间规划要素主要包括土地利用类型[40]、开发强度[41]，社会经济要素[42]以及用地形态与布局关系[43-44]等，其中碳源空间（建设用地）和碳汇空间（林地、湿地、水域等）的规模结构关系是影响碳源汇总量的主要影响因素。而对于用地形态与空间布局对碳排放影响关系研究则多采用分形维数[45]、景观格局指数[46]及构建指标体系计量方法[17]，建立多元回归和空间自相关模型进行验证，也具有一定的间接影响作用。

从“城规”视角，城镇尺度下的空间规划因素是研究热点领域，其中主要包括整体性规划因素和单一功能规划因素。整体性规划因素主要包括中心性、紧凑度、可达性、混合度以及城市扩张结构等[47-49]，而单一功能规划因素主要包括住区形态、公共服务设施布局、交通设施布局等[19,50-51]。其两类影响因素均是通过对人群行为特征（城市交通出行和生活方式）的影响关联，从而影响城市生活和交通碳排放。研究成果以某个城市不同区域或多个城市的实证比较研究为基础，通过相关性检验，实现空间结构性要素与碳排放的关联机制释因。

在影响机理的研究结论中，两学科中的核心影响机制存在明显差异。从“土规”视角，往往以土地规模与其承载的社会经济要素的配置关系与配置效率为核心机制探讨，各类土地规模要素是影响碳排放的首要因素；而从“城规”视角出发，以“功能布局—人的行为特征—生活出行碳排放”为关联框架，探讨城市功能结构布局对碳排放影响。

2.3 低碳空间规划方法研究

在国土空间规划体系建立之前，“土规”“城规”作为应用学科，由于两学科所面向的规划编制体系完全不同，即土地利用规划和城乡规划的编制目的和内容差异，其低碳空间规划的技术方法和应用领域也有所差异（表3）。

两学科均对低碳空间的治理路径的三个阶段— —碳目标、碳优化、碳评价开展了深入研究。在碳目标方面，两学科对碳排放目标纳入空间规划目标体系的技术方法开展了多方法目标预测研究[16,52]；从土地利用总体规划、城乡总体规划层面和控制性详细规划层面进行空间规划方案的碳排放预测和多方案比较；在碳优化方面，“土规”学科注重均衡生态、农业、建设空间的土地利用规模[18,53]；“城规”学科以定性结论、导向性策略为主，制定各类空间布局的基本方法与规划策略[54-56]，对于城市功能空间布局的定量化减碳方法仍较为缺乏；在碳评价方面，从国家层面基于城市建设的低碳化评估指标相对较少。仅2007年中华人民共和国环境保护部出台《生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》中部分涉及能源消耗类指标。2011住建部、财政部、发改委发布的《绿色低碳重点小城镇建设评价指标》对小城镇建设提出了较为详细的评价标准，但与空间规划体系相衔接的低碳规划评价标准仍较为缺乏。从两学科研究角度，“土规”学科以“土地集约利用”为导向，对土地利用的经济、社会效益与能源利用效率进行低碳化评估。而“城规”领域多以低碳城区、住区、工业园区等中微观尺度的低碳城市建设评估为主[57-59]。从城市总体层面，低碳规划指标体系研究相对较少。仅部分学者从“减碳”“固碳”或行为过程、行为结果等方面构建低碳城市整体的规划评价指标体系[60]。

表3 “城规”与“土规”学科低碳空间规划方法研究对比Tab.3 comparison of low carbon spatial planning methods between two disciplines

2.4 小结

综上，两学科已形成不同低碳空间治理体系下的技术路径，通过不同尺度的技术路线对接，与国土空间规划体系中的总体规划与详细规划相衔接。在区域空间尺度下，“土规”学科对全域土地类型规模结构的优化方法更适用于对国土空间规划总体规划区域管控中的边界划定与功能布局；在城区尺度下，依托“土规”学科的规模与形态研究以及“城规”学科对于城区各系统低碳化空间组织研究，对总体规划层面城区用地布局和空间组织形成低碳化约束引导；在地块尺度下，主要以指标管控手段为主，根据不同地块类型对地块单元的尺度、人口、功能、高度、容积率、绿化率等开发强度与模式方面进行低碳性控制，纳入到国土空间规划详细规划之中。同时，在国土空间规划专项规划中，建立低碳空间规划专项，建立低碳空间规划综合指标体系，对国土空间规划的总体规划和详细规划进行动态评估与实时反馈（图3）。

3 国土空间规划中的低碳空间规划编制讨论

低碳空间规划作为以碳约束为目标、空间规划为手段的减排控碳途径，无疑将成为以“可持续发展与生态优先”为价值导向的国土空间规划中的重要一环。但目前国土空间规划工作中，并没有将碳排放或碳汇等指标纳入评价体系中，不能有效反映区域中碳排放强度、效率、容量等信息，无法做出碳排放预测、碳排放目标确定与相应的空间优化与要素管控，使得国土空间规划方案不能支撑“双碳”战略的实施。另一方面，如何将碳约束目标下的空间要素指标与国土空间规划指标评价体系相结合，对现状、目标、方案以及实施结果进行低碳评判，也是实现低碳导向下的国土空间规划的核心问题所在。

3.1 框架思考：与国土空间规划流程衔接的低碳空间规划技术体系框架

图3 “城规”与“土规”学科低碳空间规划方法整合Fig.3 integration of interdisciplinary low carbon spatial planning methods

图4 低碳空间规划体系与国土空间规划编制衔接Fig.4 connection between low carbon spatial planning system and national territorial spatial planning

基于上文对于双学科低碳空间规划的研究内容与偏向分析，结合国土空间总体规划中现状评估、定位目标、空间布局、要素配置和实施评估五个流程阶段的重点编制内容，将双学科背景下的低碳空间规划方法纳入国土空间规划体系中（图4）。在现状基础工作阶段，结合碳计量与碳评价的方法，开展国土空间规划的现状碳源碳汇情况摸底；在定位目标阶段，根据城市发展与生态保护的需求，确定全域空间的减排增汇目标；在规划方案确定阶段，结合空间规划要素与碳排放之间的影响机理，根据摸底分析与碳排放目标，对全域空间布局与资源要素进行统筹安排；最后结合碳排放评估进行对空间规划的全流程进行治理评估。

3.2 内容衔接：基于双学科整合思路的国土空间低碳规划技术方法优化

依据低碳空间规划体系与国土空间规划编制流程的关系衔接框架，结合国土空间规划不同阶段编制的具体内容，将“城规”与“土规”的低碳空间规划内容进行整合衔接，得到国土空间规划体系下的低碳空间规划相关编制要点。

3.2.1 碳计量：构建“两层级”和“两变量”的全域碳计量模型

结合国土空间总体规划“一张图”的构建思路，将原有土规中的“图斑”与城规中“街区”统筹纳入国土空间现状工作底图和规划图，并统筹形成国土空间规划用地用海分类体系。结合该思路，在原有土地利用碳源/汇核算模型的基础上，结合城乡规划碳核算思路进行了两个方面的优化与改进。第一，双层级：逐级逐步分解，将空间组织模式、空间容量以及细分功能比例等空间结构要素细化融入核算模型，建立两层级结构的国土空间碳源汇基本核算模型。第二，双变量：在核算模型基础上，进一步分解规划两类变量，即空间可调控变量与不可调控变量。通过对可调控变量分阶段规划方法的更新，实现碳减排量的动态计量核算，并可预测规划结构性碳减排总量目标（表4）。

3.2.2 碳目标：结合规划治理要素差异建立碳减排目标分解方案

我国“30·60”双碳目标的逐级分解思路与国土空间规划“土地指标”自上而下分解思路相近。兼顾碳减排考量的空间规划目标的逐级分解可实现结构性减排目标的整体性统筹。而我国“五级”国土空间规划各个层级的规划目标不同，尤其涉及市、区、县级城市发展差异性极大，难以通过统一化的碳减排目标。因此，结合“城规”“土规”空间规划因素对碳排放的影响关系，基于自上而下的结构性减排潜力分析，从而建立自上而下碳减排目标差异化分解方法。同时，该方法也可实现碳减排量目标对空间规划各方面的影响机制与约束方法，从而实现碳减排目标与国土空间规划目标的关联耦合。

3.2.3 碳优化：集成建立低碳导向下的国土空间低碳规划编制技术要点体系

在研究结论中，两学科的影响机理研究偏向不同导致空间规划技术方法有所差异。结合两学科背景下的空间规划核心影响机制的研究偏向，应将现有研究结论分别与国土空间规划中的空间规模结构性调整和城镇空间布局优化调整两大主体规划内容进行系统对接（图5）。

根据国土空间规划的三类编制层级要求，在总规层面上，以全域国土资源调配为主，从整体出发，对土地碳源碳汇进行测度、评估，合理划定三区三线、进行国土空间结构调整以及中心城区规划。在详细规划层面，对街区或单元地块的尺度及容量进行低碳控制，加大地块功能混合度，并从多方面进行地块资源管控，加强单元地块的节能减碳能力。同时，制定相应的低碳专项规划，深入研究新能源空间调配，绿色建筑开发，生态碳汇能力提升等方面，强化城市的低碳效益。通过低碳规划编制技术导则的形式，形成相关标准与技术要点归纳，从而实现通过空间规划方案的统筹和锁定效应，实现碳排放总量的结构性控制和生产、生活、生态空间碳效率的优化提升。

3.2.4 碳评价：建立面向全流程的国土空间低碳规划指标体系

在既往低碳规划指标体系的构建中，由于学科偏向与评价阶段不同，导致现行低碳指标体系评估导向不统一，同时与国土空间规划的编制体系衔接不利。因此，基于“城规”“土规”两学科的既往低碳规划指标体系，应进行以下优化。第一，建立统一导向的国土空间低碳规划指标体系。该指标体系应与国土空间总体规划全域宏观尺度相一致，采用统一的要素体系，可实现较为全面的低碳规划评价体系。第二，与国土空间总体规划“现状评估—规划目标—实施评估”流程相衔接。通过关键性指标的筛选、转化与低碳化标准制定，与国土空间开发保护现状评估、国土空间规划指标体系、国土空间规划实施评估（城市体检）的指标体系相衔接，同时可建立完整的低碳专项规划方法，实现对国土空间规划流程的补充与完善（图6）。

表4 “两层级”和“两变量”的全域碳计量模型Tab.4 regional carbon measurement model of “two levels” and “two variables”

表5 国土空间三类规划低碳空间格局优化编制要点Tab.5 key points of optimizing the low-carbon spatial pattern of three types of the national territorial spatial planning

图5 双学科低碳空间优化方法研究偏向与整合Fig.5 research bias and integration of interdisciplinary low carbon spatial planning between two disciplines

图6 双学科低碳评价指标体系偏向与整合Fig.6 bias and integration of low carbon evaluation index system between two disciplines

4 结语

从低碳角度出发进行国土空间规划编制，是实现“碳达峰、碳中和”的必要路径，也是对新时代背景下空间规划编制提出的新要求。本文基于传统城乡规划与土地利用规划的研究与实践，对其在低碳空间规划领域的研究阶段、研究热点以及研究内容偏向进行回溯分析，从区域、城区及地块三个尺度层面对既有研究中的低碳空间规划方法进行总结，并讨论了与国土空间规划编制相衔接的低碳空间规划体系框架构建，从碳计量、碳目标、碳优化及碳评价四个维度对国土空间背景下的低碳空间规划具体方法进行深入探索，以期为我国通过空间规划途径实现“碳达峰、碳中和”目标提供技术参考与思考启发。

注释：

① “城规”学科领域文献检索期刊：《城市规划》《城市规划学刊》《建筑学报》《建筑师》《中国园林》《国际城市规划》《城市发展研究》《现代城市研究》《规划师》《建筑科学》《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》《新建筑》《风景园林》《小城镇建设》《西部人居环境学刊》《城市问题》《生态城市与绿色建筑》《城市与区域规划研究》《城乡规划》。

② “土规”学科领域文献检索期刊：《地理学报》《地理研究》《地理科学》《地理科学进展》《山地学报》《世界地理研究》《经济地理》《人文地理》《地理与地理信息科学》《中国历史地理论丛》《地域研究与开发》《自然资源学报》《中国人口·资源与环境》《旅游学刊》《生态学报》《资源科学》《生态经济》。

③ “城规”类期刊里有少量来自“土规”学科背景的文章，“土规”类期刊则极少有来自“城规”学科背景的文章，这些交叉的研究在CiteSpace知识图谱分析时忽略不计，但在针对具体内容分析时按文献作者学科背景归类。