北大遥感所领衔的“中国主要城市建成环境物质存量的空间格局与演进模式”研究成果发布

近日,北京大学、新华社媒体融合生产技术与系统国家重点实验室、可持续发展大数据国际研究中心组成的联合研究团队正式发布“中国主要城市建成环境物质存量的空间格局与演进模式”研究成果,推出《中国50个主要城市建成环境物质存量的高空间分辨率分布数据集》。

城市建成环境物质存量,是指以建筑物和道路等基础设施为代表的人造材料的总质量。该数据集是中国首个大规模城市尺度建成环境物质存量分布数据集,将为城市规划和可持续发展提供有力的数据支持。


面向联合国可持续发展目标

该数据集利用地理大数据、机器学习和“自下而上”的物质存量计算等方法,量化分析了中国50个主要城市的建成环境物质存量。

研究发现,2018年中国50个城市的建成环境物质存量总计达到110Gt,物质存量密度平均4.97吨/平方米,人均物质存量249吨。整体来看,建成环境物质存量中,建筑和道路占据主导地位,以砾石、水泥、沙子和砖头为代表的非金属矿物材料占主导地位,钢、木材、石灰和其他材料类别的使用量较低。

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研究还发现,中国50个城市的发展总体上经历了从“单中心-聚集”到“多中心-分散”再到“多中心-聚集”的演变过程。

联合国可持续发展目标11.3(SDG11.3)提出,到2030年,在所有国家加强包容和可持续的城市建设,加强参与性、综合性、可持续的人类住区规划和管理能力。该研究成果将为全球可持续城市发展提供重要参考,并有助于实现SDG11.3。

助益城市空间结构优化

这一数据集揭示了各城市在过去几十年间快速城市化和建设过程中所积累的物理存量,同时也反映了城市化进程中土地使用、人口增长和经济发展等多重因素的影响。

城市建成环境物质存量的量化分析,使城市规划者能够以前所未有的精度理解和优化城市空间布局,有效识别出局部区域在物质存量和人口密度之间的平衡关系,从而有针对性地规划公共设施、优化资源分配、控制环境影响。同时,也可为城市绿色空间的合理布局提供精确指导,通过评估物质存量密集区域和环境压力,规划者可以更有针对性地增加绿色空间、提升生态效益。此外,数据集与手机信令等数据叠加分析,为探索人类活动与城市建设发展的匹配程度提供了更多可能。

城市规划者还可通过比较各城市的发展路径,识别出更可持续的发展模式,为城市规划决策及发展战略提供重要参考。

为挖掘“城市矿产”提供新方法

将城市建成环境物质存量的分析与“城市矿产”概念融合,为上述50个城市的可持续发展提供了全新视角。

“城市矿产”是指城市建筑和基础设施中蕴藏的各类可回收资源,例如金属、玻璃、塑料等。中国建筑物的平均寿命较短且建筑垃圾回收率不高。

对于城市建成环境物质存量的深入分析,揭示了大量未被充分利用的资源,为资源回收和再利用提供了宝贵的数据支持,对减少资源消耗和城市碳排放有着重要意义。例如,从废弃建筑中回收的钢铁和铜材可以重新利用,废弃混凝土经过破碎可用于新的建筑项目,有助于减轻城市废物处理负担,推动循环经济发展。

城市建成环境物质存量的详细分析,可预测未来城市废物的类型及来源,以便有针对性地设计和布局废物回收处理设施及网络。

研究成果《时空大数据揭示中国城市间和城市内建成环境物质存量的空间模式》(https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.05.015)已发表在中国工程院院刊《Engineering》上。

附:《中国50个主要城市建成环境物质存量的高空间分辨率分布数据集》https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2023.107232)