長(zhǎng)期以來，全球城市擴(kuò)張研究多限于二維視角，難以完整刻畫從“平面擴(kuò)張”到“立體長(zhǎng)高”的演化過程，更難以精準(zhǔn)對(duì)接產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、居民健康、碳排放等城市可持續(xù)發(fā)展核心議題。近日，東南大學(xué)建筑學(xué)院李迎成教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)際機(jī)構(gòu)在《自然·通訊》發(fā)表成果，首次基于全球尺度揭示城市三維形態(tài)擴(kuò)張模式。研究發(fā)現(xiàn)，與水平擴(kuò)張相比，新增建筑體量更傾向于向城市中心集聚，表明城市“向上生長(zhǎng)”正變得更加集中。

2025年7月中央城市工作會(huì)議明確提出優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)、建設(shè)宜居城市的目標(biāo)，傳統(tǒng)二維研究已無法滿足現(xiàn)代化人民城市建設(shè)的科學(xué)決策需求，從三維視角重新認(rèn)知城市擴(kuò)張規(guī)律，成為推動(dòng)城市可持續(xù)規(guī)劃建設(shè)與治理的重要突破口。

李迎成教授團(tuán)隊(duì)通過分析全球1800多個(gè)城市2000年至2018年新增建筑體量的空間分布數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，與城市建設(shè)用地的水平擴(kuò)張相比，新增建筑體量在空間上更傾向于向城市中心及其周邊集聚。這表明，全球城市在持續(xù)向外擴(kuò)展的同時(shí)，“向上生長(zhǎng)”的部分正變得更加集中。

研究團(tuán)隊(duì)指出，建筑布局的空間選擇直接關(guān)乎城市發(fā)展質(zhì)量：同等規(guī)模的新增建筑，若在城市中心集中向上發(fā)展，可強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)活動(dòng)集聚、縮短通勤距離、降低交通碳排放；若分散布局于郊區(qū)，則可能拉長(zhǎng)通勤半徑、削弱商業(yè)與創(chuàng)新集聚效應(yīng)。城市“在哪里長(zhǎng)高”，不僅關(guān)系到空間結(jié)構(gòu)，更影響能源利用、碳排放和城市宜居性。

針對(duì)全球城市規(guī)模差異大、數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一比對(duì)的難題，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合人口密度、夜間燈光數(shù)據(jù)識(shí)別“多中心”城市結(jié)構(gòu)，并基于“反事實(shí)”理念創(chuàng)新構(gòu)建了適用于不同規(guī)模城市的“中心性”測(cè)度方法，識(shí)別出“高中心性—高強(qiáng)度”“低中心性—高強(qiáng)度”“高中心性—低強(qiáng)度”和“低中心性—低強(qiáng)度”等四類城市三維形態(tài)擴(kuò)張模式。該指標(biāo)可以比較新增建筑體量在城市中心周圍的集聚程度，實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)模城市三維擴(kuò)張?zhí)卣鞯慕y(tǒng)一量化對(duì)比。

研究結(jié)果顯示，從全球范圍看，新增建筑體量比新增建筑占地面積更集中在城市中心及其周邊區(qū)域。這意味著，盡管許多城市仍在不斷向外擴(kuò)展，但“向上生長(zhǎng)”的部分往往更容易在核心區(qū)域形成集聚。全球城市三維形態(tài)的擴(kuò)張模式呈現(xiàn)顯著地域差異：全球北方國(guó)家城市的垂直增長(zhǎng)速度普遍低于全球南方國(guó)家城市，其中北美城市的垂直增長(zhǎng)幅度尤為有限。不過這一普遍現(xiàn)象存在例外——相較于全球北方國(guó)家城市，中國(guó)以外的其他發(fā)展中國(guó)家，其新增建筑體量更多分布在城市外圍。典型案例中，歐洲城市整體呈現(xiàn)出中心集聚的擴(kuò)張?zhí)卣?，而非洲、拉美城市則展現(xiàn)出極為突出的郊區(qū)化蔓延特征。

與其他全球南方國(guó)家城市相比，中國(guó)城市走出了“向上、向心”獨(dú)特發(fā)展路徑：研究樣本中，約35%的中國(guó)城市屬于“高中心性—高強(qiáng)度”擴(kuò)張模式，“低中心性—低強(qiáng)度”模式僅占13%，整體呈現(xiàn)出較強(qiáng)的垂直集聚化擴(kuò)張?zhí)卣?，為全球城市發(fā)展提供了具有鮮明特色的中國(guó)樣本。

研究進(jìn)一步證實(shí)，城市三維擴(kuò)張模式具有明顯的路徑依賴特征，歷史形成的城市空間格局將持續(xù)影響未來發(fā)展方向。自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素同樣對(duì)三維擴(kuò)張形態(tài)產(chǎn)生重要影響。李迎成介紹，地形起伏較大的城市更容易出現(xiàn)垂直集聚，而道路網(wǎng)絡(luò)密度較高的城市，則更易出現(xiàn)郊區(qū)高層擴(kuò)張現(xiàn)象。

不同的城市擴(kuò)張模式，對(duì)應(yīng)著差異化的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。李迎成表示，郊區(qū)高層建筑雖能節(jié)約土地，但公共交通配套不足，可能導(dǎo)致加劇通勤碳排放；低密度平面蔓延模式則會(huì)對(duì)耕地和生態(tài)空間造成更大壓力。

隨著未來全球城市化重心逐漸轉(zhuǎn)向非洲和南亞地區(qū)，如何在提高土地利用效率的同時(shí)控制能源消耗和碳排放，將成為全球城市規(guī)劃面臨的重要課題。該研究以三維視角刷新了全球城市空間結(jié)構(gòu)演變的科學(xué)認(rèn)知，既為我國(guó)優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)、建設(shè)宜居城市提供理論支撐，也為全球城市制定差異化的可持續(xù)規(guī)劃建設(shè)與治理政策提供了重要參考。

江蘇新聞廣播記者：劉正則

通訊員：吳涵玉