高密度城市研究综述与量化指标分析

王 辉，杨 眉

（1.陕西绿色建筑规划设计院有限公司，陕西 西安 710049； 2.西安交通大学，陕西 西安 710049）

高密度是当今全球城市化进程中的重要趋势。由于城市化、人口增长和经济发展等因素的影响，越来越多的城市正在面临高密度化的挑战。以低密度为傲的欧洲，近年来在中心城市出现了密度的加速增长[1]，而对于中国和绝大多数高密度人口的亚洲国家来说，就人口密度和适宜居住的有限用地这两项制约因素来考虑，必须接受紧缩的城市空间和发展模式[2]。依据上海市2022 年鉴，黄浦区土地面积20.46k㎡，人口密度28451 人/k㎡，高层建筑总面积2542 万㎡，占总建筑面积的64.2%，八层以上高层建筑数量1360 幢[3]。像黄浦区这样的高密度城区普遍存在于我国大城市，给城市管理带来了严峻挑战。本文回顾全球高密度城市研究成果，梳理观点与脉络，旨在更好的推动高密度城市健康可持续发展。

1 高密度城市概念与现状

1.1 高密度城市概念

“城市密度”是城市各要素在空间分布上的疏密特征及配置强度，在一定程度上不仅衡量土地资源供需的协调度，更是城镇化水平的重要指标，以综合评判城市的发展态势。高密度城市定义为：建成区范围内，由集聚效应的显著作用乃至加剧推动而引起以人口集聚为核心，伴随土地利用、经济、交通等高密度的要素交错复合，呈现出紧凑、集约运营状态的城市[4]。

1.2 全球高密度城市

全球化和城市化的进程加速了人口向城市的流动。根据联合国经济社会事务部数据，截止2020 年，全球人口总量为75 亿多，约55%的人口居住在城市；预计2050 年，全球人口总量将超过97 亿，68%的人口将居住在城市。4000 万人口的超级城市将出现[5]。GaWC 全球城市分类等级中 （程遥等，2018），伦敦、纽约等Alpha++级城市以及香港、新加坡、上海、北京等Alpha+级城市均被归类为高密度城市（表1）。在排名前十中，八个城市的市域平均人口密度均超过每平方公里1,300 人。

表1 城市密度及基础设施Table1 Urban density and infrastructure

2 不同尺度空间的高密度表现

2.1 城镇群层面

城市化的一个集中体现即是密度的激增（张为平，2009），高密度是我国快速城镇化进程中城镇群发展的重要特征。早在2015 年中国社会科学院发布的《城市蓝皮书No.8》中就提出中国实行多中心网络开发战略，积极培育壮大世界级、国家级和区域级城市群，推动形成全国三级城市群结构体系。包括长三角、珠三角、京津冀、长江中游等4 个世界级城市群，山东半岛、海峡西岸、辽中南、哈长等10 个国家级城市群，以及冀中南、东陇海、太原、呼包鄂等9 个区域级城市群。这些城镇群以一个或两个超大城市为中心，多个不同性质、类型和等级规模的城市在一定区域范围内高度集聚而形成的规模庞大、彼此紧密联系的城市网络群体。以北京、天津为中心的京津冀地区、以上海为中心的长三角地区、以广州、深圳为中心的珠三角地区和以重庆、成都为中心的成渝地区这4 个最重要的世界级城镇群地区，巨型化、高密度的特征非常突出，城镇连绵发展带来巨大的空间压力。2021 年中科院发布的《城市蓝皮书： 中国城市发展报告No.14》指出，中国城镇化水平由1949 年的10.64%提高至2020 年的63.89%，资源约束趋紧、公共健康问题加大等挑战日益突出。预计该数据在2030 年将达到70%。

图1 中国城镇化率走向图Figure1 China's urbanization rate trend chart

2.2 城市层面

城市是中国高密度人口聚集和经济发展的核心。中国的一线城市，其城市化率已超过85%[6]，出现众多围绕着“北上广深”等头部中心城市和“长三角”“珠三角”“京津冀”等现代化都市圈的高密度城市和高密度都市带[7]。当前我国共有21 个城市市域人口密度超过1000 人/km2。十大人口密度最高的城市：深圳、东莞、上海、厦门、佛山、广州等，前8 个城市的市域平均人口密度超过了2000 人/km2[8]。这些数据描述了未来中国城市与人口发展的预期，以高密度为特征的城市蓝图呼之欲出。

2.3 行政区划层面

北京东城区人口密度 23414 人/km2（2021 东城区年鉴），高层建筑数量众多。上海黄浦区人口密度28451 人/km2（2022 上海年鉴），高层建筑面积占64.2%。这些数据表明，节约资源、效益最大化的高密度空间形态是我国城市发展的必然选择，而高密度空间引起的绿地环境紧缺、生态质量下降是大城市发展最棘手的问题。

综上，高密度已成为我国城镇群、城市、行政区划三级物理空间的现实特征与未来趋势。按照高密度城区界定标准，城市市区人口大于500 万人，且单个行政区划常住人口密度大于15000 人/km2的双重指标要求，中国符合这一标准的高密度城区超过45 个（包括港澳台地区），涉及14 座以上的超大城市。城市化破坏生态系统，制约城市竞争力提升，解决这些问题是高密度城市研究的重要内容。

图2 城市人口密度分布图（第一太平戴维斯& 华建集团华东建筑设计研究总院）Figure2 Urban population density distribution map (Savills& ECADI)

3 国内外高密度城市研究成果和趋势

3.1 国内而言，香港地区关于高密度的研究起步较早，完成了早期“高密度”的定性研究及实践应用。

香港规划署潘国城分别在1988 年和1996 年在《城市规划》期刊发文，提出了高密度发展的含义，讨论高密度发展的利弊，从定性角度对高密度的概念和名词进行界定和厘清。他提出高密度发展对香港这座人多地少的国际大都市而言是唯一出路，没有选择余地[9]。提出要建立有权利的机制，谨慎制定各项发展计划，来确保高密度城市发展的优势。吴恩融身为香港建筑师、香港中文大学建筑系教授，也一直关注高密度发展问题，他在2007 年《世界建筑》中发文“香港的高密度和环境可持续性”提出了若干个人设想。其一是高密度城市必须从单一二维尺度转变为有机渗透的三维尺度。其二，建筑师和规划师必须展开合作，创造生态建筑和环境友好的街区，将城市看做有机的生命体。再者从节能、管网、采光等角度探讨了高密度城市发展路径，当时香港也正在制作世界第一个都市气候地图[10]。他还编著了《高密度城市设计》一书，在潘国城的基础上扩展了“高密度”的含义。在前者的引领下，更多的学者开始利用数字平台展开更为精确高效的量化设计研究，例如2010 年香港中文大学建筑学院袁超聚焦香港这座典型高密度城市，利用ArcGIS 分析热岛效应与城市形态的关系，提出通过建筑密度和高度的控制，来缓解热岛效应[11]。陈弘志（2012）从多尺度视角，对绿色基础设施进行评估，提出高密度城市绿地管理策略。吴家颖（2014）研究香港步行系统的基本元素和设计策略。也有众多大陆学者参与到香港的高密度研究，例如费移山（2004）、郭巍（2011）、林展鹏（2008）、凌晓红（2014）、陈可石（2011）、郑颖生（2016）、张灵珠（2019）等，对香港的城市形态与交通、步行体系、防灾公园绿地规划、紧凑空间发展、商业中心与公园的互补模式、区域通风、三维空间网络等主题展开研究。

3.2 北上广一线城市中，科研院所、设计机构等众多学者结合所在城市的实践发展，对高密度问题展开多维、多视角的研究论证，成果较为丰富。

依据国务院发展研究中心提供的城市蓝皮书数据，到2050 年，城镇化率将超过80%，逼近城镇化率85%的峰值饱和度。而北京作为首都，除了政府机构，还有众多高校和科研院所将目光聚焦于这座中国高密度城市的发展研究。例如北京林业大学园林学院赵海月等以北京五环路以内地区为研究对象，展开蓝绿空间的冷岛效应及其影响因素研究。这一地区是典型的高密度中心城区，问题具有代表性，地段也最具发展潜力。研究利用遥感影像，采用相关算法，量化了该区域蓝绿空间冷岛效应的指标，并探究其背后影响因素[12]。北京工业大学郑善文等（2021），对北京城市核心区的生态空间进行界定，将其生态空间从蓝绿空间拓展至全域、全要素空间，同样是采用高精度卫星影像和多源数据，绘制出核心区城市生态空间格局，并识别问题，提出优化建议[13]。中建院潘磊等（2015）从产品设计实践角度，对高密度城市的住宅区提出精细化设计途径[14]。北京交通大学周辉宇（2015）将北京和东京作为对照，探析交通系统的异同，提出高密度城市形态和功能布局的最优化方案[15]。

上海同济大学以建筑学院为基础，整合校内外科研平台，成立了高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室。实验室以资源高效利用为重要导向，为我国高密度城市的发展提供决策与技术支持，城镇密集区发展预测和动态监控技术、既有建筑/历史建筑诊断与生态改建技术、城市建筑群生态化模拟集成技术，是其三大研究方向。高密度实验室中，刘滨谊、王云才、刘頌、王敏、董春方、刘悦来等教授学者们，从不同视角研究上海高密度问题。刘滨谊教授在2002 年完成上海陆家嘴中心区道路绿化调整规划时，就对高密度城市空间特点与绿地景观规划方法展开深入研究[16]。董春方教授出版《高密度建筑学》一书。刘悦来（2017）专注于社区花园研究，将参与式的公共空间营造理论不断的应用于社区实践项目[17]。张德顺（2017）以上海创智天地广场为研究对象，提出高密度地区广场冠层小气候效应，并对人体热舒适度进行研究[18]。王云才（2017）等对高密度城区微绿地设计开展设计探讨与实践应用[19-20]。干靓（2018）进行了高密度城区生物多样性研究。同济大学作为沪上建筑领域强校，为高密度城市发展做出了重要贡献。此外，沪上其他高校和设计院也对这座城市展开多维度探索，例如牛爽（2021）、周玲娟（2021）等对上海核心区域开展绿地公平性、微气候环境等主题研究。

华南农业大学李敏教授，立足广州城市发展特点，长期关注高密度城市研究，他在2015 年《世界地理研究》杂志中发表了“高密度城市的门槛标准及全球分布特征”[21]一文，确定了高密度城市的门槛标准为15000人/km2,并筛选出76 个全球高密度城市，提出这些城市的主要研究方向是空间利用、交通组织、公共卫生、生态承载力等问题。中山大学闫小培（2004）以广州为例，进行交通与土地利用关系研究，采用3S 技术进行定量分析[22]。华南理工大学黄大明（2016）等以广州国际金融城为例，展开高密度城市空间设计策略研究[23]。中山大学管东生（1998）等，提出广州老城区行道树的问题与对策[24]。华南师范大学陈怡冰（2021）等以天河区为例，展开高密度城市声景质量研究，剖析其背后影响因素[25]。此外，还有许多学者、规划师、设计师对高密度展开不同视角的研究。

3.3 以新加坡、荷兰等为代表的国外高密度城区的相关研究也逐渐丰富起来。

3.3.1 新加坡提出“垂直城市”模式，鼓励高层高密度高混合度的紧凑城市使用方式。

新加坡国立大学环境与设计学院院长王才强在与我国城市发展学术交流中多次提及“垂直城市”理论，提出新加坡要发展成为全世界的城市实验室，要将城市功能一体化。新加坡致力于研究如何在有限的用地内容纳更多的人口，同时还要提升生活环境品质。他们主张的立体不是简单的拔高，而是功能上的综合利用。王才强2012 以香港为案例提出高层高密度高混合度的紧凑城市使用方式，主张高密度城市必须将传统的城市使用方式推向“向高空的延续”。亚洲土地发展城市研究中心由国立大学环境与设计学院成立，针对城市高密度空间特点，展开大量的研究，为新加坡城建局提供了重要技术支撑。此外，中国学者也常将新加坡与香港等特大城市比较，分析城市建设的经验和问题，例如金瓯卜（1982）、张天洁（2013）等，对新加坡的新城建设、多目标绿道网络等展开过深度研究[26-27]。

3.3.2 荷兰是欧洲高密度国家代表，关注“拥挤文化”，倡导一种基于研究的设计方法，对城市的密度做出了独特的学术贡献。

源于地理条件和人口密度，荷兰长期关注高密度问题，众多建筑师和设计团队展开了高密度研究和实践。代表人物之一是荷兰建筑师鲁迪·奥恩哈克，他致力于高密度可持续设计的理论研究与实践[28]。身为教授，他也创办了自己的建筑师事务所，教学和实践主要涉及密度、类型学以及建筑材料等，他完成的项目超过70 个，使用数学模型和大量数据研究空间形式、空间密度和空间质量，研究如何提高建筑和规划密度，专著《充满空间的城市》是他多年实践的成果。另一位代表人物是库哈斯，他早年曾是记者与电影剧本撰稿人，对高密度的研究有着犀利的独特视角，正因为基于研究的设计方法以及世界各地的建筑创作，他获得了2000 年第二十二届普利兹克奖，并在第12 届威尼斯国际建筑双年展中获得终身成就金狮奖。荷兰建筑师小组MVRDV 是高密度研究代表设计师团队，成立于1991 年，由韦尼·马斯，雅各布·凡·里斯和娜莎莉·德·弗里斯创建，就密度问题做过一系列研究，也出版了多部著作。

可见，为了应对高密度城市的挑战和问题，世界各国的政府、学者和专业人士开展了大量的研究工作，试图探索高密度城市的规划、设计和管理方法。人们逐渐认识到，高密度城市的发展需要综合考虑各种因素[29]，如人口密度、建筑密度、用地利用率等。随着数字技术的不断发展，人们尝试运用3S 技术、多源数据、不同算法、计算机建模等方法来解决高密度城市发展中的问题，内容涉及交通网络、空间布局、绿地系统、口袋公园、生物多样性、热岛效应、冷岛效应、微气候等多层面多视角。未来研究将更多关注生态设计、数字设计、智能交通系统、智能建筑设计等，不断为高密度城市研究带来新思路和新方法。

图3 我国高密度的含义和量度方法Figure3 The meaning and measure of high density in China

4 高密度的定量化指标已达成共识

尽管我国对高密度环境没有规范或法律层面的界定，但从行业来看，是有约定俗成的观点的。广义的密度包括物理密度、社会密度、感觉密度等内涵。就本专业而言，高密度主要指城市的高物理密度。高密度城区包涵高环境密度和高人口密度两层含义，这样的城区往往市政设施密集、公共资源密集、交通系统密集，特别是建筑密度较高。垂直向度上，表现为高建筑容积率或高平均层数；而水平向度上，呈现出高建筑密度或低开放空间率。当容积率低于0.75，城市空间主要由低层建筑组成，属于低密度环境；容积率介于0.75-1.6 之间时，主要是多层建筑，可定义为中密度环境；而容积率高于1.6 时，建筑层数大于7 层，属于高密度空间。这样的量化界定观点受到广泛的认同，也与国外常用的以居住单元密度来界定高密度的数据比较接近。

图4 中，以英国为例，每公顷净居住用地上的居住单元大于60 个时，属于高密度。若每个居住单元按250～300 平米计算，容积率是1.5～1.8。与我国高密度容积率的界定也较为接近。随着未来高密度城市建筑设计不断进行“空中城市”与“挑战重力”的实践，将释放出更多的地面空间。所以，高建筑容积率、高建筑密度、高人口密度是高密度的决定因素，这3 个条件可以协同考量但并不需要同时具备，某些情况下，单项指标偏高即可界定高密度。

图4 国外对密度的量化评价(董春芳《高密度建筑学》2013)Figure4 Quantitative evaluation of density abroad (Dong Chunfang, High Dense Architecture, 2013)

图5 高密度决定因素Figure 5 Determinants of high density

4.1 建筑密度

建筑密度是指在一定的范围内，建筑物的基底面积总和与占用地面积的比例（%），高密度城市通常具有高建筑密度，可以通过计算建筑物数量除以土地面积来测量。

4.2 建筑容积率

建筑容积率是指建筑物总建筑面积与用地面积的比值。建筑容积率越高，建筑物所占用的城市三维空间就越大，城市或建筑物的密度也就越高。可以用于制定城市和建筑物的规划标准和限制，以保证城市的可持续发展。

4.3 人口密度

人口密度是指在一定的区域内居住人口的数量。高密度城市通常具有高人口密度，这可以通过计算人口数量除以土地面积来测量。

这些定量化指标可以用于评估城市的空间效率和可持续性，以及指导城市规划和设计。但并不是绝对的标准，不同城市和不同国家的情况会有所不同，需要结合实际情况进行综合评估。

5 总结

综上所述，荷兰、新加坡、香港、北京、上海、广州等特大城市中的高校研究机构、学者、设计师团队长期关注高密度发展课题。这些城市形态领域的高密度有两层含义，一是较高的建筑密度，二是较高的人口密度。二者在通常情况下是吻合的。城市环境密度的主要依据是城市物理空间环境，不一定与高人口密度直接挂钩，但高密度的城市物理空间环境总是伴随着高人口密度。我国城市发展已迈入高密度城市行列。更甚者，很多大型城市发展速度之快、密集程度之高远超世界一线发达城市。

针对高密度人居环境涉及的不同层面问题，空间效能的优化成为促进高密度城区健康发展的核心问题，而空间效能优化技术是多层次的，从整体结构到重点地区，从发展空间布局到城市环境和城市绿化，涉及多要素角度研究，而集约化和生态化将是空间效能优化技术的突破点。未来对于高密度城市的研究还需要注重可持续发展、区域差异、人居环境等方面。同时，需要注重理论创新和实践应用的结合，提高研究的科学性和实用性，引导高密度城区走一条资源节约、环境友好型的发展道路。