ENVI-MET在国内外规划设计领域的研究特征分析

摘要：当前，世界各地的城市微气候频繁变动，极端气候事件发生频次逐增。本文利用ＣｉｔｅＳｐａｃｅ，以ＷＯＳ和ＣＮＫＩ为基础构建了微气候模拟软件ＥＮＶＩ－ｍｅｔ在规划设计领域的文献图谱，重点介绍了ＥＮＶＩ－ｍｅｔ相关研究的发展趋势、学科领域、研究合作网络和研究热点。

 

结果表明：①ＥＮＶＩ－ｍｅｔ在规划设计领域的研究呈现逐年上升趋势，研究领域逐渐拓宽，研究方向不断深化；②跨学科合作明显，国外相关研究形成紧密的网络状，国内合作度低，成果零散；③研究热点集中于形态学视角的热环境模拟、下垫面类型与城市微气候、空气污染监测与调控、基于人体感知的热舒适性研究。最后从完善科学研究领域和推进技术平台对接方面提出展望，以期指导可持续地微小气候营造。

 

据联合国人口司预测，至2030年，全球城镇化率将达到60.4%，发达国家的城镇化率高达80.40%，城镇已经成为多数人的生活空间，城市环境质量至关重要，直接关系到人居环境水平和居民健康状况，而随着全球变暖和热岛效应加剧，人们居住生活的微气候发生着深刻的改变。

 

 

风景园林、城乡规划等学科致力于人居环境改善，技术手段辅助规划设计可以提供更客观合理的策略，已成为学科发展的一种趋势。数值模拟方法因为其经济性、省时性和不限于少数测量点等优势，广受研究者们的青睐。

 

其中，ＥＮＶＩ－ｍｅｔ是微气候模拟运用最为广泛的模型之一，能动态展现城市地表、植被和大气相互作用、空气污染物扩散模拟、三维风和湍流计算等［２］。该软件于１９９８年首次用于规划设计领域的研究，经过２０多年的发展，国内外学术界积累了丰富的成果。为了更准确地了解其研究方向与指导规划设计，建设气候友好型的可持续性城市，有必要系统性总结其研究应用。但当前缺乏相关研究综述且侧重于软件操作及存在问题研究Ｍ，不足以展现该模型在规划设计领域的实际应用状况。

 

本文基于ＣｉｔｅＳｐａｃｅ，对国内外规划设计领域运用ＥＮＶＩ－ｍｅｔ研究的文献进行系统性分析，从规划设计视角探讨ＥＮＶＩ－ｍｅｔ运用的整体特征、研究热点，以期为ＥＮ－Ｖｌ－ｍｅｔ在规划设计领域的应用提供进一步的空间，从而为人居环境质量的改善提供借鉴。

 

１研究方法

 

１．１文献检索

 

首先，以ＷＯＳ的核心数据集和ＣＮＫＩ数据集上收录的期刊、学位论文和会议论文为信息统计源-搜索主题设置为ＥＮＶＩ－ｍｅｔ，搜索时间设置为１９９８年１月至２０２０年７月。由于ＥＭＶＩ－ｍｅｔ主要用于城市微气候的模拟．因此检索出来的文章主要为城市微气候研究。其次，这些文章也普遍与规划设计相关，仅少数关联度不大。最后，剔除与规划设计无关的论文，分别得到英文３９７篇和中文１４０篇作为文献数据库。

 

 

ＣｉｔｅＳｐａｃｅ是由陈超美教授基于Ｊａｖａ语言开发的一款可视化分析软件，利用共引分析理论和寻径网络算法等对特定领域文献进行计量、是当今发展最为遂勃迅速的科学知识图谱之一。本文通过合作网络、共现和聚类分析直观展现出节点在网络中的相对位置，揭示知识结构组成、演化和热点。

 

 

２．１研究发展趋势

 

对比ＥＮＶＩ－ｍｅｔ在国内外研究发文量年变化图（图１）．研究的总体趋势可以分为３个阶段，分别是潜伏发展期（１９９８-２００９年）、快速增长期（２０１０-２０１５年)和平稳增长期（２０１６-２０２０年）。１９９８年，该软件的创始人Ｍｉｃｈａｅｌ教授撰写了第一篇研究论文-介绍了城市结构内部表面一植物一空气相互作用的模拟情况．揭开了ＥＮ－Ｖｌ－ｍｅｔ研究的序幕。

１９９９-２００５年的文献数量为０，２００６-２００９年出现的文献数量少且波动大，２０１０-２０１５年，有关ＥＮＶＩ－ｍｅｔ的研究快速增长，２０１６年后，增速平稳且文献数量多-国内有关ＥＮＶＩ－ｍｅｔ的文献也大量出现，从侧面反映出城市微气候环境的日渐严峻．出现了大量以改善现实环境需求为目的的针对性研究。

 

将文献用ＣｉｔｅＳｐａｃｅ按照关键词做时区聚类图，并结合软件突发检测功能分析，发现国外文献在早期主要研究城市设计与户外气温的关系．中期更加关注户外人体热舒适度，并出现了一些评价指标．生理等效温度（ＰＥＴ）、平均辐射温度（ＭＲＴ）等，近期侧重于运用绿色基础设施缓解气候问题并提出策略（图２）。


在突发词表中（图３），Ｅｎ-ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ、Ｃａｎｙｏｎ和Ｅｎｅｒｇｙ出现了一个较长时间的增力口．表明有关该主题的研究持续被研究者讨论，在较长时间内成为ＥＮＶＴ－ｍｅｔ应用研究的热点，但２０１６年后被引突发词减少，表明ＥＮＶＩ－ｍｅｔ研究呈现综合、多样化但无明显热点的发展态势。



中国有关ＥＮＶＩ－ｍｅｔ的研究起步晚-初期主要关注于居住区和公共空间的绿地对于人体舒适度的改善作用（图４），



随后，研究领域不断拓宽，突发词接续出现，学科呈现蓬勃发展态势，探讨大城市下垫面及地表能量平衡成为近期热点（图５）。

 

２．２研究论文刊文

 

 

对文献分布进行研究，可了解有关ＥＮＶＩ－ｍｅｔ研究的知识传播途径与学科构成。利用中国知网在线分析工具分析研究领域．结果显示工程科技ＩＩ辑文献占比最大，达到８３．５７％，基础科学其次，农业科技最少；通过ＣｉｔｅＳｐａｃｅ的学科结构图谱，发现国外研究涉及环境科学、生态学、工程学、自然地理学、城市规划、计算机科学和植物科学等多学科（图６）。

ＥＮＶＩ－ｍｅｔ研究主要出现在期刊上（表１）-其中，在ａｎｔ／Ｓｏｒｉｅｆｙ和训ｃ／ＥｎｒａＶｏｎ／ｎｒａ-上出现频次远远高于其他平台，成为了解该软件应用的核心来源，相比之下，ＥＮＶＩ－ｒａｅｔ在国内出现的频次比较低，这与国内ＥＮＶＩ－ｍｅｔ的研究起步晚、刊发文献数量少、系统的知识结构体系还未建立的现实情况息息相关。

 

２．３研究合作网络

 

国内外作者一机构合作度差异大。国内作者合作度较低，合作网络零散．表现为多个研究小组，其中，校企合作、跨专业合作较突出（图７）。



相比之下，国外ＥＮ－Ｖｌ－ｍｅｔ研究的图谱则呈紧密联系的网络状，其中，ＴｏｂｉＥｎｉｏｌｕＭｏｒａｋｉｎｙｏ、ＲｉｃｃａｒｄｏＢｕｃｃｏｌｉｅｒｉ、香港中文大学、亚利桑那州立大学、柏林工业大学、香港城市大学在作者一机构合作网络中具备重要地位，是网络图谱中的纽带（图８）。