评估社区层面城市农业的潜力：空间异质性、影响因素及规划启示

《Journal of Environmental Management》：Assessing the potential of urban agriculture at the community scale: Spatial heterogeneity, influencing factors, and planning implications

　　

丁晓颖|李伟科|孙旭阳|彭一飞

河北工业大学建筑与艺术设计学院，天津，300130，中国

摘要

城市发展面临着食物短缺、农田流失、生态退化以及社区联系减弱等挑战。城市农业有助于缓解食物压力、改善生态环境并增强社会互动。社区是实施城市农业的理想场所。然而，现有研究缺乏在社区层面评估城市农业潜力的方法，尤其是在考虑各种空间要素、多尺度效益以及不同类型社区的空间异质性时。因此，本研究综合运用了聚类分析、三维图像重建、多标准决策（MCDM）和GIS方法来评估不同类型社区的城市农业潜力。研究分为四个阶段：（1）分类社区类型并识别其空间特征；（2）构建3D社区模型并提取空间数据；（3）开发MCDM模型对城市农业潜力进行排序；（4）分析社区潜力的空间异质性并确定影响因素。结果表明，低密度高层社区的空间适宜性最强，而高密度低层社区在可持续潜力方面得分最高。总体潜力排序为：低密度高层＞高密度低层＞大占地面积的坡屋顶社区＞老旧社区。建筑年份被确定为新建社区比旧社区具有更高城市农业潜力的关键因素。建筑密度、总建筑面积和屋顶坡度也会通过影响阳光照射、种植面积和可及性来影响潜力。本研究进一步提出了基于社区的都市农业规划策略和差异化的都市农业发展建议，并探讨了研究结论的适用性和潜力评估方法的普遍性。该研究为城市规划者提供了科学决策依据，为城市农业潜力评估提供了一种新的方法。

引言

随着全球城市化进程的加速，目前约有55.3%的人口居住在城市地区，预计到2050年这一比例将上升至70%（联合国，2024年）。城市范围的扩张和人口数量的显著增加引发了一系列城市问题，包括食物短缺、耕地流失、资源过度开发、碳排放增加以及社会冲突加剧（陈等人，2025年；Olfato-Parojinog等人，2024年；Rodriguez-Montoya，2024年）。

在中国等发展中国家，快速城市化的影响尤为严重。在过去的40年改革开放期间，中国的城市化率从不到20%飙升至66.16%（国家统计局，2025年）。快速城市化导致人口高度集中，从而大幅增加了食物需求。例如，目前9.33亿城市人口每年消耗1.02亿吨蔬菜，比1985年的水平增加了181.5%（国家统计局，2025年）。与此同时，人均耕地面积从1289.67平方米急剧下降到920平方米，远低于联合国粮农组织的全球平均水平1900平方米（周，2020年）。城市化还加剧了生态压力：中国的城市用水量增加了3.89亿吨，城市居民的碳排放增加了74.7亿吨，增长了近60倍（国家统计局，2025年）。此外，城市社会冲突变得更加突出（叶等人，2025年），城市居民中抑郁和焦虑等不良心理健康症状也越来越普遍（王等人，2021年；吴等人，2019年）。

为了解决这些问题，迫切需要寻找新的方法来挖掘城市的食品生产潜力，创造更多作为生产基地的空间，同时考虑到生态保护和社会需求，以促进可持续的城市发展。

作为一种创新模式，城市农业可以通过利用建成城市环境中的空间进行农业生产来缓解与城市化相关的可持续性问题。从经济角度来看，它可以提高食物自给率，减轻对耕地的压力，并降低食物运输成本（Badami和Ramankutty，2015年）。在生态层面，城市农业可以促进水资源循环利用并减少碳排放（Buckley等人，2022年）。在社会效益方面，它不仅创造了就业机会，还增强了社区凝聚力并促进了社会互动（Kingsley等人，2021年）。

作为城市的基本构成单元，社区拥有丰富的可用空间和高水平的公众参与度，使其成为城市农业的理想场所。在中国，城市社区的总面积为315.9万公顷，占城市总面积的33%（国家统计局，2025年）。在社区内部，有许多闲置的屋顶、废弃的绿地、利用效率低下的道路等空间资源，这些资源可以为城市农业发展提供支持。如果这些空间被完全改造为城市农田，将显著提高城市的食物自给能力（丁等人，2022年）。此外，由于人口强烈的农业传统，城市社区中的农业种植活动一直存在（李等人，2023年；马等人，2020年）。

尽管社区中的城市农业发展前景广阔，但中国众多多样化的社区类型带来了挑战。盲目发展社区农业不仅会增加投入成本和造成浪费，还会降低实施效率并影响结果。因此，识别具有最高生产潜力的社区类型已成为基于社区的都市农业发展的关键问题。然而，以往的研究并未对不同类型社区的城市农业潜力进行比较评估，也未开发出适用于社区内所有空间要素的空间适宜性评估方法（Ghosh，2021年；Song等人，2022年）。此外，它们也没有探讨不同类型社区潜力的空间异质性特征和影响因素（Montealegre等人，2022年）。这限制了基于社区的都市农业发展。

本研究旨在利用三维图像重建和MCDM技术评估不同社区的城市农业潜力。具体来说，我们旨在提出评估社区规模上城市农业空间适宜性和可持续潜力的方法；识别影响基于社区的城市农业潜力的空间异质性和关键空间形态指标，并提出规划策略和差异化的发展建议。研究结果可以为城市规划者和政策制定者提供科学依据，使他们能够在社区层面优先考虑资源投资，并实施精确且具有针对性的社区都市农业更新。

本文的其余部分安排如下：第2节回顾现有文献并确定研究空白。第3节介绍本文的方法论，详细说明研究范围、研究步骤和数据处理。第4节提供研究结果。第5节讨论结果的原因和本文的局限性。第6节总结研究并指出未来的研究方向。

章节片段

文献综述

城市农业潜力评估可以分为三个维度：经济潜力、社会潜力和生态潜力评估。在经济潜力方面，研究人员主要通过识别可用于农业种植的空间来量化食物自给率。例如，Hume等人（2021年）利用遥感技术识别了阿德莱德的可用地面空间，估计平均年产量为5.08公斤/平方米。Wang和Zhang（2023年）使用了谷歌地图

研究范围

本研究以天津市南开区作为研究区域。天津是中国城市化发展最快的城市之一，面临着日益增长的食物资源需求、碳排放增加、水资源短缺和社区关系紧张等问题（张等人，2024年）。天津位于华北平原，地处海河流域下游（北纬38°34′–40°15′，东经116°43′–118°4′）。该地区具有温暖湿润的亚热带季风气候，年平均气温为12.6℃

社区类型分析及代表性社区选择

在进行社区聚类分析之前，我们对各项指标进行了多重共线性测试。结果显示变量之间没有严重的多重共线性。容忍度值介于0.359到0.886之间，方差膨胀因子（VIF）介于1.129到2.784之间，均在可接受范围内。这表明所选指标相对独立，信息重叠较少，满足聚类分析的基本变量要求。

通过

社区空间形态对城市农业潜力的影响

我们的研究表明，社区的空间形态显著影响基于社区的城市农业的空间适宜性、可持续潜力和总体潜力。

在空间适宜性方面，主要识别出的指标是建筑年份。老旧社区由于空间布局、设施标准和结构安全方面的固有劣势，表现出最低的空间适宜性得分。例如，代表性的老旧社区

结论

本研究从类型学角度深入分析了社区中的城市农业潜力。通过结合三维图像重建和MCDM方法，我们系统地评估了不同类型社区的城市农业空间适宜性、可持续潜力和总体潜力。首先，我们使用聚类分析对城市社区类型进行了分类，并选择了代表性案例。然后，我们通过无人机获取了社区空间数据

资助

本研究得到了中央政府主导地方（河北）科学技术发展资助项目（项目编号：246Z7603G）河北工业大学的基本研究基金2025年天津哲学与社会科学规划项目——天津文化研究专项（项目编号：TJJWQN09-01）河北省社会科学基金（项目编号：HB24SH009）的资助。

CRediT作者贡献声明

丁晓颖：概念构思、形式分析、资金获取、方法论、项目管理、资源协调、监督、初稿撰写、审稿与编辑。李伟科：数据整理、形式分析、调查、方法论、软件应用、验证、可视化、初稿撰写、审稿与编辑。孙旭阳：数据整理、调查、软件应用、监督。彭一飞：资源协调、监督、验证、可视化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。