《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Reevaluating the equity of urban green space distribution: a proposed method integrating urban high-temperature hot spots and temporal dimensions
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本研究提出整合时空维度与高温热点分布的创新框架，评估迈阿密戴德县城市绿地空间公平性。通过2016-2023年连续监测发现，高社会经济社区持续享有优质绿地且避免高温热点，而低收入社区虽绿地可达性提升但暴露于高温热点的风险加剧。该框架突破传统静态评估局限，为城市规划提供动态优化依据。
Jiongye Li | Yingwei Yan | Rudi Stouffs
新加坡国立大学建筑系，新加坡，117566，新加坡
摘要
城市绿地（UGS）的降温能力已得到广泛认可，但如何合理分布这些绿地以最大化其降温效果仍是一个关键问题。先前的研究通过多种方法揭示了UGS在空间上的不均衡分布。然而，现有的评估方法往往未能充分考虑到城市高温热点（UHS）在时间和空间上的分布情况，导致评估结果不够准确和全面。本研究提出了一种新的框架，用于评估佛罗里达州迈阿密-戴德县多年来的UGS分布情况，从而减少年度波动的影响，并同时考虑UHS的空间分布。应用这一框架后，我们发现高社会经济地位和非常高的社会经济地位的社区始终能够方便地使用UGS，并且暴露于UHS的风险较低。相比之下，虽然低社会经济地位和非常低社会经济地位的社区在UGS的可及性和可用性方面有所改善，但它们暴露于UHS的风险也有所增加。此外，UGS分布不平等现象最严重的是高社会经济地位和非常高的社会经济地位的社区，因为一些地区拥有不成比例的高降温资源，同时大部分地区仍能免受UHS的影响。研究结果还表明，白人人口比例较高、收入较高和房价较高的社区暴露于UHS的风险较低，同时使用UGS的便利性也更高。所提出的框架通过提供一种改进的方法来评估UGS分布的公平性，为城市规划者提供了实用的建议，以识别不公平的社区。
引言
随着城市化的快速发展，越来越多的自然土地被转化为不透水的建筑区，以容纳不断增长的人口和对住房及基础设施的需求[53]。这一过程产生了更多的不透水表面，吸收了更多的太阳辐射，导致城市温度高于周围自然环境，这种现象也被称为城市热岛（UHI）[5]。为了应对这一趋势，城市绿地（UGS）因其在缓解城市温度升高方面的关键作用而被加以利用[44]。除了降温效果外，UGS还充当城市生态基础设施，提供多种协同效益，包括改善空气质量[3]和减少洪水[23]等生态效益，以及通过提供体育活动和社会互动的空间来促进心理健康和减少慢性疾病[21]、[58]、[70]。因此，确保UGS在空间上的公平分布不仅可以有效缓解UHI效应，还能为周边居民带来相关的好处[41]、[61]。
许多研究表明，不同社会经济群体的UGS空间分布并不公平[57]、[62]。具体来说，大量研究表明，高社会经济地位的社区比低社会经济地位的社区更容易获得高质量的UGS，而后者通常由少数族裔人口主导[7]、[42]、[49]。此外，不同城市地区的UGS空间分布也存在不公平现象[69]。例如，研究人员发现，居住在城市边缘的居民比居住在上海和北京等大都市中心的居民更难以接触到UGS[8]、[10]。
在当前的研究中，计算UGS空间分布公平性通常包括两个步骤。第一步从两个主要指标来衡量公平性：可及性和可用性。UGS的可及性通常使用两步浮动集水区（2SFCA）方法或其变体进行评估，如核密度两步浮动集水区（KD2SFCA）[2]、[48]或高斯两步浮动集水区（Ga2SFCA）[64]。这些方法计算每个社区中UGS供应与需求（即可及人口）之间的比率。此外，在可及性计算中通常还会考虑交通方式、UGS的吸引力、潜在入口和道路交叉口等因素[29]、[30]。UGS的可用性则是通过UGS所在区域与社区总面积之间的比例来衡量的[37]、[69]。其他UGS方面，如碳封存、植被结构和街道景观特征也在评估空间公平性时被考虑[2]、[37]、[69]，但由于它们与UHI的直接关联较弱，本研究不会将它们纳入UGS公平性的计算中。
第二步是根据第一步中得出的UGS指标和人口数据，使用基尼指数来计算公平性[2]、[37]、[64]、[69]。例如，Zhang等人（2024年）计算了不同社区类型中UGS指标与人口之间的基尼指数，发现城市边缘和农村地区的UGS分布公平性相对较低[69]。类似地，Lu等人（2024年）表明，人口较多和GDP较高的社区往往具有相对公平的UGS分布[37]。在实际操作中，一些研究在整个研究区域内计算基尼指数[2]，而另一些研究则根据人口密度或发展模式等因素将研究区域划分为若干组社区，然后为每组计算基尼指数，以更精确地评估UGS的公平性[69]。在我们的研究中，我们也计划根据社会经济地位将社区分组，以获得更详细的UGS空间分布公平性结果。虽然Theil指数、Hoover指数和Palma比率等替代指数强调了分配不平等的特定方面，但基尼系数更能准确反映社区间和随时间变化的整体降温公平性动态。特别是Palma比率主要关注分布的上尾和下尾之间的差异。Hoover指数量化了为实现完全平等需要重新分配的资源比例，反映了一种以再分配为导向的解释，而不是总体分散程度的衡量。相比之下，Theil指数对极端值和短期波动更为敏感，因此不太适合捕捉降温公平性的平滑时间趋势。然而，基尼系数也有其局限性，它将每个社区视为内部同质的，因此无法捕捉个别社区内的不平等现象。此外，与Theil指数或Palma比率相比，它对分布极端值的敏感度较低。
尽管UGS空间分布的公平性已经得到了充分研究和计算，但关于城市环境中热热点分布公平性的研究仍然有限。现有研究通常依赖地表温度（LST）值来对社区进行分类[61]，但很少有研究直接考察热热点的分布。同时考虑UGS和高温热点的空间分布将提供更全面和准确的见解，以判断UGS分布是否合理地用于缓解城市热岛效应。许多研究使用城市高温热点（UHS）的概念来描述UHI内的高温区域[9]、[46]。例如，Li等人（2024年）计算了新加坡UHS的空间分布，并将这些位置作为机器学习模型中的因变量，以预测潜在的未来UHS[24]。
当前研究的另一个关键空白是缺乏对时间因素的考虑。许多相关研究，如关于UGS降温能力的研究，已经表明UGS的条件（如植物生长）是动态变化的，影响因素（如道路网络、人口收入和人口规模）也会随时间变化[14]、[36]。例如，[59]研究了20个UGS的降温能力从新建到成熟状态的变化过程，发现两年内UGS内部和周围的降温效果都有所改善。鉴于这些动态变化，以及城市发展的快速节奏和社会经济变化，应在UGS分布公平性的评估中纳入时间变量，以确保结果更加准确。
总之，尽管许多研究已经探讨了UGS空间分布的公平性，但仍存在两个关键研究空白：缺乏对UHS空间分布的考虑，以及在评估UGS公平性时缺乏时间因素的整合。这些遗漏使得当前的UGS分布评估不够精确。本研究选择迈阿密-戴德县作为研究地点，并提出了一种方法，该方法在计算降温能力和UHS的空间分布时同时考虑了时间动态。该方法旨在全面准确地评估不同社会经济群体中UGS作为降温资源的公平性分布，而不仅仅是关注其他方面的公平性。为了实现这一研究目标，我们提出了几个研究问题：1）UHS的分布呈现出哪些空间模式，哪些因素对降温公平性评估至关重要？2）结合时间视角如何影响降温公平性的评估以及UGS和UHS分布随时间的变化动态？3）不同社会经济群体之间的降温公平性差异如何变化，如何使用综合的社会经济指标来有意义地描述这些差异？这项研究的意义不仅在于通过整合时间动态和UHS分布来填补当前的研究空白，还为城市规划者和设计师提供了基于研究结果更新UGS分布的决策依据。
研究地点
研究地点
本研究选择位于美国东南部的迈阿密-戴德县作为研究地点，如图1所示。根据2023年美国人口普查数据，该县人口为269万，面积为2431平方英里。迈阿密-戴德县的特点是经济差异显著、种族社区多样化，以及社会群体之间的收入水平存在显著差异。主要种族群体包括西班牙裔（69.1%）、非裔美国人（17.1%）和白人
收集的UGS和UHS数据
UGS和UHS数据从2016年持续收集到2023年，图3展示了代表性年份的计算结果。本研究收集的UGS主要包括树冠、灌木和地面覆盖物。结果显示，UHS区域随时间扩展，特别是在县的中部和南部。由于UGS数据来自Sentinel-2卫星图像，其空间分辨率为10米，而UHS数据则是基于Landsat卫星数据计算得出的
重新评估UGS不公平性的新方法
所提出的研究框架创新地结合了时间视角和UHS分布，用于计算UGS的公平性，从而解决了一个关键的研究空白。具体而言，该框架改进了以往主要关注单一时间步长的UGS公平性研究[2]、[37]。这种一次性评估容易受到某些年份偶尔波动的较大影响，而提出的框架则能够捕捉UGS和UHS可及性的总体趋势
结论
所提出的新研究框架评估了多年来的UGS可及性和可用性，从而减少了特定年份偶尔波动的影响，同时考虑了UHS的空间分布。根据研究结果，我们发现高社会经济地位和非常高的社会经济地位的社区始终能够方便地使用UGS，而暴露于UHS的风险较低。相比之下，虽然低社会经济地位和非常低社会经济地位的社区也获得了
CRediT作者贡献声明
Jiongye Li：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、方法论、调查、数据整理、概念化。Yingwei Yan：撰写——审稿与编辑、资源收集、方法论、正式分析、概念化。Rudi Stouffs：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、方法论、调查、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
