基于日照分析的行道树选择研究——以山东省日照市为例

尹德淑，徐晓艳，2*，高飞龙，王兴梅，2，李 璇，2

(1.日照市园林环卫集团，山东日照276800；2.日照市园林绿化科学研究院，山东日照 276800)

城市道路作为城市的基本骨架，在空间上构建城市网络，不仅承担着交通功能，还承担社会功能、生态功能，是城市面貌变化和城市精神追求的体现。道路景观是城市景观的重要组成部分，是人们对城市的首要整体印象。行道树作为道路绿化的主体，是道路两侧建筑与道路之间的过渡，其独有的质感及丰富的色彩很好地柔和了钢筋混凝土建筑的刚硬与生冷，还能让人愉悦身心、放松心情。目前对于行道树的研究多集中于交通安全、环境响应、微气候、应用及调查等方面，对道路走向、道路宽度、两侧建筑高度对行道树选择的影响研究较少。该研究选取日照市中心城区10条典型性道路进行实地调查，通过SketchUp 软件建立模型对道路行道树进行日照分析，探讨行道树走向、道路宽度、建筑高度之间的关系，为北方城市科学合理选择行道树提供借鉴。

1 行道树调查

日照市为山东省地级市，地处我国大陆沿海中部、山东半岛东南部，属于温带季风气候，四季分明。年均气温12.7 ℃，年均湿度72%，无霜期223 d，年均日照时数2 533 h，年均降水量874 mm。

采用实地调查法，选取日照市中心城区有代表性的10条道路的代表性样段作为调查对象，调查内容包括道路宽度、行道树种类、高度、胸径、冠幅及两侧建筑高度等(表1)。使用胸径尺测量行道树胸径，用卷尺测量道路宽度、行道树冠幅，目测估测行道树高度及建筑物高度(每层3 m)。

2 日照模拟与分析

日照分析采用太阳高度角hs和太阳方位角2个主要参数。根据日照原理，太阳高度角hs公式为

sinhs=sin·sin+cos·cos·cos

式中，为所在地区的地理纬度;为太阳赤纬角;为太阳时角。

太阳方位角的计算公式为

cos=(sinhs·sin-sin) /coshs·cos

太阳时角与当地时间(即真太阳时)的关系为

=15×(-12)

式中，为当地时间(真太阳时)，以24 h计算；为太阳时角。太阳时角是时间的表达式，用角度测量来表示，上午为负值，下午为正值。在我国采用北京时间，真太阳时=北京时间+时差，时差=(120°-当地经度)/15°。

根据调查数据，结合百度地图，在SketchUp软件中建立样段模型，利用日照大师插件对模型进行日照计算，设置参数位置为山东省日照市(119.52°E，35.42°N)，选择大寒日为日照标准日。日照扫掠角15°，采样点间距2 m，采样时间间隔 8 min。分析结果以不同颜色显示不同日照时间范围，从低到高分别为0～<1、1～<2、2～<3、3～<4、4～<5、5～<6、6～<7 h，颜色由红色逐渐过渡为蓝色。图1、2为10条道路日照时间顶视图。

表1 10条道路行道树调查结果Table 1 Survey results of 10 roads street trees

图1 东西方向道路调查样段行道树日照时间计算结果Fig.1 Calculation of getting sunlight time of street trees on east-west road samples

图2 南北方向道路调查样段行道树日照时间计算结果Fig.2 Calculation of getting sunlight time of street trees on south-north road samples

东西方向道路行道树日照时间统计。对图1行道树日照时间进行计算，通过统计可以看出(表2)，东西方向不同道路行道树最大受日照时间和最小受日照时间有明显不同，可以推断，东西方向道路行道树受道路宽度、两侧建筑高度、树高等因素的影响。整体上，路北侧行道树最大受日照时间和最小受日照时间普遍比南侧长。

表2 东西方向道路行道树日照时数统计Table 2 The statistics of getting sunlight time of street trees on east-west roads

南北方向道路行道树日照时间统计。对图2行道树日照时间进行计算，通过统计可以看出(表3)，南北方向不同道路上行道树最大受日照时间和最小受日照时间也有差异，这说明南北方向道路行道树也受道路宽度、两侧建筑高度、树高等因素的影响。路东侧与路西侧行道树最大受日照时间和最小受日照时间基本没有差异，这可能是由于太阳高度角一定时，东西两侧行道树都同时受到日照或同时得不到日照。

表3 南北方向道路行道树日照时间统计Table 3 The statistics of getting sunlight time of street trees on north-south roads

3 不同因素对行道树的日照影响分析

为分析道路宽度、建筑高度、树高3个因素对行道树的日照影响，将行道树树高设为3个等级(10、15、25 m)，道路宽度设为3个等级(20、30、50 m)，两侧建筑高度设为3个等级(10、25、40层，每层以3 m计算)，在SketchUp软件中建立模型，研究分析各种组合情况下行道树受日照情况。

设树高10 m为不变因素(日照市区行道树10 m高的情况较多)，改变道路宽度和两侧建筑高度，具体分析模型见图3。设建筑高度10层为不变因素(市区建筑小高层居多)，改变道路宽度和树高，具体分析模型见图4。设道路宽度30 m为不变因素(道路两车道或四车道居多)，改变两侧建筑高度和树高，具体分析模型图5。

由图3～5可判断，东西方向道路上，路北侧行道树受日照时间明显长于南侧行道树，且道路两端的行道路受日照时间明显高于中间部分。从图3可知，树高为10 m时，道路宽度由20 m增加到50 m时，建筑高度为10～40层的北侧行道树受日照时间逐渐增加，南侧行道树受日照时间变化不明显；道路宽度为20～30 m时，随着建筑高度的增加，两侧行道树受日照时间变化不明显，当道路宽度为50 m时，树高为10 m的北侧行道树受日照时间随两侧建筑物高度由10层增加到25层时逐渐降低，但随着建筑物高度的继续增加，两侧受日照时间变化不明显。从图4可知，在建筑高度一定时(10层)，道路宽度从20 m增加到50 m的过程中，树高为10、15、25 m的北侧行道树受日照时间明显逐渐增加，南侧变化则较小，道路宽度不变的情况下，随着树高的增加，行道树两侧受日照时间均明显逐渐增加。从图5可知，道路宽度一定时(30 m)，随着建筑高度从10层增加到40层，树高10、15 m的两侧行道树受日照时间变化不明显，而树高25 m的行道树北侧受日照时间出现明显减少趋势，南侧变化不明显，且建筑高度增加到25层以后，两侧行道树受日照时间变化均不明显。建筑高度一定的情况下，随着树高的增加，两侧行道树受日照时间均逐渐增加。

图3 树高一定下道路宽度及建筑高度不同时行道树受日照时间分析Fig.3 Getting sunlight time of street trees with different road widths and different building height at a certain tree height

图4 建筑高度一定下树高及道路宽度不同时行道树受日照分析Fig.4 Getting sunlight time of street trees with different tree height and road widths at a certain building height

图5 道路宽度一定下建筑高度及树高不同时行道树受日照分析Fig.5 Getting sunlight time of street trees with different building height and tree height at a certain road widths

同样设树高10 m为不变因素，改变道路宽度和两侧建筑高度，具体分析模型见图6。设建筑高度10层为不变因素，改变道路宽度和树高，具体分析模型见图7。设道路宽度30 m为不变因素，改变两侧建筑高度和树高，具体分析模型见图8。

由图6～8可看出，路东、路西两侧行道树受日照时间差异不大，且从北向南，东西两侧行道树日照时间逐渐增加。

由图6可知，树高为10 m的情况下，建筑高度一定，道路变宽时，行道树受日照时间有一定程度的增加；树高一定时，道路宽度为20～50 m，建筑高度由10层增加到25层的过程中，东西两侧行道树受日照时间逐渐减少，建筑物由25层增加到40层过程中，东西两侧行道树受日照时间变化不明显。从图7可见，建筑高度不变(10层)的情况下，道路宽度相同，随着树高的增大，东西两侧行道树受日照时间增加；树高不变时，随着道路宽度增加，行道树受日照时间增长明显。从图8可知，道路宽度为30 m的情况下，树高一定，建筑高度由10层增加到20层，东西两侧行道树受日照时间越来越少，由25层增加到40层的过程中，东西两侧行道树受日照时间变化不明显；建筑高度不变，随着树高的增大，行道树受日照时间逐渐增加。

在忽略其他影响因素的条件下，通过建模分析，可以得出如下主要结论：东西方向道路，路北侧行道树受日照时间比路南侧长。南北方向道路，路东、路西两侧行道树受日照时间差异不大。道路宽度和树高一定时，行道树受日照时间随着道路两侧建筑高度的增加而减少；道路宽度和两侧建筑高度一定时，行道树受日照时间随着树高增大而增加；树高和道路两侧建筑高度一定时，随着道路宽度增加，行道树受日照时间有一定程度的增加。

4 日照市行道树选择建议

目前日照市的行道树选择和配置对景观效果的考虑较多，近几年也开始综合考虑立地环境，而对道路宽度、周边建筑高度等影响行道树日照时间的因素考虑较少。该研究对行道树受日照时间的影响应该作为道路绿化树种选择的依据。具体可以从以下方面着手：

(1)选择合适的行道树树种和体量。行道树首先要克服道路上的不良条件，抗性要强，能接受足够的光照，能最大限度地发挥行道树的景观和生态效益，有利于道路景观的打造和人们的舒适感受。如莒州路等道路较窄，且住宅楼密集的条件下，其行道树可以选择体量相对较小的树种，如樱花、紫叶李、美人梅、黄栌等小乔木，不仅不遮挡低楼层住户采光，还可以避免行道树树种选择上冠大荫浓的千篇一律，形成春花或秋色叶等特色景观。在景观性、实用性的基础上，根据道路宽度、建筑物高度选择行道树树种和体量是追求长远、可持续道路景观发展的前提。

图6 树高一定下道路宽度及建筑高度不同时行道树受日照分析Fig.6 Getting sunlight time of street trees with different road widths and different building height at a certain tree height

图7 建筑高度一定下树高及建筑高度不同时行道树受日照分析Fig.7 Getting sunlight time of street trees with different tree height and road widths at a certain building height

图8 道路宽度一定下建筑高度及树高不同时行道树受日照分析Fig.8 Getting sunlight time of street trees with different building height and tree height at a certain road widths

(2)栽植前统一规划。要根据道路形式选择行道树，道路绿化是根据道路形式设计的，因此整体上呈现出线形特点。如一板两带，因为道路比较窄，只有行道树绿带、两侧绿带，无中间分车带。规划时既要考虑行道树不遮挡临近建筑，又要保证行道树正常的日照需求。两板三带、三板四带道路通常较宽，可以考虑常绿树种或2种行道树来丰富景观效果。

(3)构建日照市的道路特色。日照市的道路绿化中行道树树种相似、灌木栽植种类和手法相似，缺乏识别性。在考虑道路绿化景观要求的基础上，根据立地条件、树木习性、道路宽度、建筑高度等一系列因素，通过行道树的选择，体现每条道路的特色，营造“一路一景”的效果，提高道路的“识别性”，给行人留下深刻印象。