城市“向上生長”為何更愛扎堆中心？東南大學等團隊首次揭示全球城市三維形態擴張模式

長期以來，全球城市擴張研究多限于二維視角，難以完整刻畫從“平面擴張”到“立體長高”的演化過程，更難以精準對接產業創新、居民健康、碳排放等城市可持續發展核心議題。近日，東南大學建筑學院李迎成教授團隊聯合國際機構在《自然·通訊》發表成果，首次基于全球尺度揭示城市三維形態擴張模式。研究發現，與水平擴張相比，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”正變得更加集中。

2025年7月中央城市工作會議明確提出優化城市空間結構、建設宜居城市的目標，傳統二維研究已無法滿足現代化人民城市建設的科學決策需求，從三維視角重新認知城市擴張規律，成為推動城市可持續規劃建設與治理的重要突破口。

李迎成教授團隊通過分析全球1800多個城市2000年至2018年新增建筑體量的空間分布數據發現，與城市建設用地的水平擴張相比，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，全球城市在持續向外擴展的同時，“向上生長”的部分正變得更加集中。

研究團隊指出，建筑布局的空間選擇直接關乎城市發展質量：同等規模的新增建筑，若在城市中心集中向上發展，可強化經濟活動集聚、縮短通勤距離、降低交通碳排放；若分散布局于郊區，則可能拉長通勤半徑、削弱商業與創新集聚效應。城市“在哪里長高”，不僅關系到空間結構，更影響能源利用、碳排放和城市宜居性。

針對全球城市規模差異大、數據難以統一比對的難題，研究團隊結合人口密度、夜間燈光數據識別“多中心”城市結構，并基于“反事實”理念創新構建了適用于不同規模城市的“中心性”測度方法，識別出“高中心性—高強度”“低中心性—高強度”“高中心性—低強度”和“低中心性—低強度”等四類城市三維形態擴張模式。該指標可以比較新增建筑體量在城市中心周圍的集聚程度，實現了不同規模城市三維擴張特征的統一量化對比。

研究結果顯示，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域。這意味著，盡管許多城市仍在不斷向外擴展，但“向上生長”的部分往往更容易在核心區域形成集聚。全球城市三維形態的擴張模式呈現顯著地域差異：全球北方國家城市的垂直增長速度普遍低于全球南方國家城市，其中北美城市的垂直增長幅度尤為有限。不過這一普遍現象存在例外——相較于全球北方國家城市，中國以外的其他發展中國家，其新增建筑體量更多分布在城市外圍。典型案例中，歐洲城市整體呈現出中心集聚的擴張特征，而非洲、拉美城市則展現出極為突出的郊區化蔓延特征。

與其他全球南方國家城市相比，中國城市走出了“向上、向心”獨特發展路徑：研究樣本中，約35%的中國城市屬于“高中心性—高強度”擴張模式，“低中心性—低強度”模式僅占13%，整體呈現出較強的垂直集聚化擴張特征，為全球城市發展提供了具有鮮明特色的中國樣本。

研究進一步證實，城市三維擴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影響未來發展方向。自然條件和社會經濟因素同樣對三維擴張形態產生重要影響。李迎成介紹，地形起伏較大的城市更容易出現垂直集聚，而道路網絡密度較高的城市，則更易出現郊區高層擴張現象。

不同的城市擴張模式，對應著差異化的可持續發展挑戰。李迎成表示，郊區高層建筑雖能節約土地，但公共交通配套不足，可能導致加劇通勤碳排放；低密度平面蔓延模式則會對耕地和生態空間造成更大壓力。

隨著未來全球城市化重心逐漸轉向非洲和南亞地區，如何在提高土地利用效率的同時控制能源消耗和碳排放，將成為全球城市規劃面臨的重要課題。該研究以三維視角刷新了全球城市空間結構演變的科學認知，既為我國優化城市空間結構、建設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規劃建設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