1.数据获取与数据库建立
以选定的影响因子作为重点的调研对象，按照2.2.2节中的要求进行实地调研和相关数据收集。需收集的基础数据包括平均建筑密度估算、平均建筑高度估算、绿地系统分布情况以及面状绿地的面积统计、带状绿地的红线宽度统计、城市水系分布情况以及面状水系的面积统计、带状水系的红线宽度统计、城市路网的分布情况以及主次干路的红线宽度统计等。其中，平均建筑密度和平均建筑高度需建立在用地单元划分的基础上。本研究结合杭州市规划管理的三、四级分区将杭州主城区划分成108个单元（见图2-19），然后估算每个单元的平均建筑密度和平均建筑高度。
数据库的建立以ArcGIS为操作平台，将上述基础数据导入，进行数据的录入、校正和纠偏，并将所有图层转化为利于计算的栅格格式。由108个用地单元和平均建筑密度数据以及平均建筑高度数据生成平均建筑密度分布图、平均建筑高度分布图；由城市绿地空间分布情况和面积、宽度统计数据生成城市绿地分布图；由城市水系空间分布情况和面积、宽度统计数据形成城市水系分布图；由城市路网分布情况和宽度统计数据生成城市路网分布图，并将这些图作为单因子分析的基础底图。
图2-19 主城区单元划分
综合考虑研究范围内的空气引导的需求，对杭州主城区风流通的潜力进行综合评价，按照2.2.2节中的评价标准和2.2.2节中采用的序关系分析法确定的建筑密度、建筑高度、城市绿地、城市水体以及城市路网等影响因子的赋值和权重，建立综合评价指标体系如表2-7所示。
表2-7 城市风流通潜力影响因子综合评价体系
续表
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5.单因子评价结果分析
（1）杭州的建筑密度
采样收集并统计六个区的建筑密度数据，经过分析计算得出六个区的最小建筑密度、最大建筑密度以及平均建筑密度，如图2-20所示，其中平均建筑密度最能说明其对风流通的影响。从图2-20中可知，上城区、下城区的平均建筑密度明显高于其他区块，而包含众多山体水系的西湖区的平均建筑密度最小，拱墅区、江干区和滨江区的平均建筑密度相互间基本持平。因此，西湖区整体的风流通潜力相对于其他区块较大，而建筑密集、绿地稀缺的上城区和下城区不利于风的穿越。
图2-20 杭州各区建筑密度分布
具体到每个区块内部建筑密度的分布情况需通过单因子影响图表达。依据主城区划分的108个单元、建筑密度的调研数据以及分级赋值情况，利用ArcGIS平台生成了建筑密度的单因子影响因素图，如图2-21所示。图中颜色越深表示分值越低，越不利于风的流通。从建筑密度空间分布总体特征来看，西湖的西南侧分布着众多山体、湿地，建筑物分布很少，建筑密度数值小于10%，有利于城市通风；西湖东北侧的建筑密度以西湖为核心向东北呈扇形展开，从核心区向外呈递减的趋势，离核心区越远，城市的集聚效应越弱，建筑密度也越低。
图2-21 单因子影响——平均建筑密度
从建筑密度空间分布的具体情况入手，高密度单元主要分布在以下单元中：
1）上城区的31号、33号、34号、35号单元以及下城区的39号单元，该部分单元是杭州老城区的核心，人口高度聚集且商业繁华，老式住宅夹杂着密集的历史街区。
2）西湖区的46号、50号以及49号单元，该部分单元是城西大型住宅区，以多层为主并集中分布多处低矮密集的城中村农民房，如骆家庄、五联西苑等。
3）下城区的90号、91号、78号单元以及江干区的57号、84号、55号单元，该部分单元包含着部分村镇，如笕桥、六堡等，其中笕桥属于城乡接合部，以3～4层的农民房为主，且掺杂着稠密低矮的工厂房。
4）江干区的52号、62号单元，该两个单元是下沙的工业园区，厂房稠密、建筑密集。
5）滨江区的10号、11号单元，该两个单元位于浦沿镇和长河镇上，未完全城镇化，散布着大量密集农民房。
上述高密度单元，密集的建筑增加了城市下垫面的粗糙度，不利于城市风的流通。
（2）杭州的建筑高度
由于建筑高度比较难统计，首先在统计出建筑密度的基础上，估算出每个单元的容积率，然后利用公式
进行估算，得出每个单元的平均建筑高度[27]。统计主城六个区的建筑密度、容积率的数据，计算获得各区的平均建筑高度、最小建筑高度、最大建筑高度，如图2-22所示。
图2-22 杭州各区建筑高度分析
从图2-22可知，平均建筑高度从高到低的排序是上城区、下城区、拱墅区、江干区、西湖区、滨江区；最大建筑高度从高到低的排序则为江干区、西湖区、拱墅区、下城区、滨江区、上城区。上城区和下城区的平均建筑高度处于相对领先的位置，但最大建筑高度排名却垫底，这是因为杭州为保护西湖天际线而实行了严格的建筑控高制度，离景区越近，高度控制越严格。上城区和下城区，尤其是上城区紧靠西子湖畔，是建筑控高的核心地带，为保护城市的文化底蕴而少建高楼，但作为城市的核心区，资金集聚、地价昂贵，必然会擦着控制高度的上限密集建设，因此虽鲜有高楼，但整体平均建筑高度遥遥领先。从城市空气流通的角度出发，最大建筑高度排名靠前但平均建筑高度不高的西湖区、江干区要比平均建筑密度高的上城区、下城区更利于风的穿越。
依据主城区划分的108个单元、容积率的调研数据以及分级赋值情况，利用ArcGIS平台生成了建筑高度的单因子影响因素图，如图2-23所示，颜色越深表示分值越低，越不利于风的流通。从建筑高度空间分布总体特征来看，紧紧围绕西湖核心区的单元平均建筑高度并不高，如25号、35号、38号单元。杭州主城区的高层建筑主要分布在以下几处：
图2-23 单因子影响——平均建筑高度
1）下城区的39号、41号、51号单元，拱墅区南部的45号单元以及西湖区东侧的48号单元等，该部分单元是以杭州大厦、西湖文化广场为核心的市中心，市中心土地的稀缺性使得高层建筑成为必然。
2）江干区的32号单元、上城区的27号单元以及滨江区的19号、22号单元，该部分单元是沿钱塘江的两侧布局的，钱塘江的滨河风景促生了大批的高层江景房。钱塘江北岸以钱江新城为甚，大批的商务楼超过80m，住宅楼层也在平均在25层上下；钱塘江南侧以滨江为例，高层建筑沿江一字排开，形成建筑屏风，阻碍城市风的流通。(www.xing528.com)
3）拱墅区的80号单元、西湖区的85号单元以及江干区的67号单元，该部分单元是城市中的新区，不受周边建筑以及景区限高的影响，以高层新楼盘为主。
上述建筑高度超群的单元，建筑高度的增加会使得城市的迎风面积随之增加，阻碍自然风向城市内部渗透。
（3）杭州的城市绿地
采样收集并统计六个区的绿地面积数据，包括山体、湿地、农田、防护绿带、公园、街头绿地等，运算出每个区块所有绿地面积之和占总用地面积的比例，并形成柱状图，如图2-24所示。从图中可以看出，西湖区和拱墅区因存在大面积的山体，其绿地比例远远大于其他区块，而作为老城区的上城区和下城区，城市绿地相对缺乏，比例较低。绿地空间分布的具体情况通过带状和面状分别统计并加以说明。
图2-24 杭州各区城市绿地比例
城市中的面状绿地斑块能改善城市气候，产生冷空气，并与周边高开发强度的城市建成区的热空气循产生对流，形成城市微气候。依据调研数据和分级赋值情况，利用ArcGIS平台生成面状绿地面积的单因子影响因素图，如图2-25所示。图中，颜色越深的分值越高，表示绿地斑块的面积越大，内部生态环境越好，越有利于城市风道的构建。研究表明，当城市绿地斑块的面积超过50hm2，其气候长期作用效果比较显著，能很好地充当城市冷岛的作用。由数据统计和图2-25绿地空间分布特征可知，杭州主城区超过50hm2的绿地主要包括以下几处：
图2-25 单因子影响——面状绿地面积图
1）西湖北、西、南三侧的低矮山体，面积6564.1hm2，山体围绕西湖由西向东逶迤蜿蜒，紧靠上城区等城市核心区，是杭州市区最重要的冷空气来源。
2）杭州主城区外围西南侧的午潮山国家森林公园，面积5100hm2，紧挨西湖绵延山体，与西湖国家森林公园连为一体，共同成为市区重要的新鲜空气来源。
3）主城区西侧的西溪国家湿地公园，面积1150hm2，集池塘、沼泽、岛屿、绿地为一体，绿地绿化率超85%，为主城区西部提供新鲜空气。
4）主城区东北侧山体半山—皋亭山—黄鹤山风景区—矮山—临平山，总面积2494.14hm2，山体绵延不绝、层峦叠翠，从东北角为城市提供冷空气。
5）钱塘江南侧靠近湘湖的华眉山、城山、柴岭山以及冠山、茅山等，相互连接成片，是滨江区和萧山区的重要冷气库。
上述绿地斑块比周边气温低，冷空气的再生产潜力强，是紧邻城区的冷气源。
图2-26 单因子影响——带状绿地宽度
带状绿地是空气流通和交换的重要载体，依据调研数据和分级赋值，利用ArcGIS平台生成带状绿地面积的单因子影响因素图，如图2-26所示。图中，颜色越深的分值越高，表示绿带宽度越宽，越有利于促进城市空气的交换。从绿带的空间分布特征可以看出，绿带主要沿自然水系以及城市快速路、主次干路等带状载体蜿蜒延伸。其中，沿自然水系延伸的绿带主要包括：钱塘江两侧绿带；贯穿杭州主城区的京杭大运河沿河绿带；横穿城西的余杭塘河绿带以及与之相接的上埠河、紫金港河、莲花港河、冯家河等两侧的绿地；从市中心往东北延伸的上塘河滨河绿带；南北向贯穿上城区的贴沙河和东河两侧的带状绿地。沿道路展开的绿带主要包括：绕城高速两侧宽为80～100m左右的防护绿带；东西向石祥路、德胜快速路、天目山路以及江南大道两侧的绿地；南北向绿带则相对较少，主要是下沙沪昆高速西侧200m左右宽的带状公园。上述带状城市绿地结合河流、道路布局构成城市绿地的骨架，与周边冷气库形成有机联系。
（4）杭州的城市水系
依据调研数据和分级赋值，利用ArcGIS平台生成面状水系面积的单因子影响图（如图2-27所示）和带状水系宽度的单因子影响因素图（如图2-28所示），两张图均为颜色越深，面积或宽度越大，越有利于城市新鲜空气的流通。从城市水系的空间分布特征来看，市中心的西湖以及南部的湘湖、白马湖是得分最高的湖泊，面积分别为639ha、497.48ha、11.3.3ha，在炎热的夏季易于形成“冷湖效应”，对流通的热空气起到降温的作用。而带状水系则以横穿城区的钱塘江、贯穿南北的京杭大运河、核心区的贴沙河以及城西的余杭塘河分值最高，使得城市下垫面粗糙度显著减少，有利于风的流通穿越。
图2-27 单因子影响——面状水系面积
（5）杭州的城市路网
图2-28 单因子影响——带状水系宽度
路网作为城市空气流通的又一个重要空间载体，其路幅红线宽度值的大小对路网的通风能力至关重要。沈祺等通过实验模拟了常见路幅红线宽度（15m、24m、30m、40m）的通风情况。实验表明，对于各种宽度的道路，入口处的风速最大并随着距离的增加风速减慢，路幅宽度越宽，风速减缓得越慢。当宽度达到30m时，气流已经能充分流通到后半段且风速衰减减缓[28]。因此，本书主要调研了宽度在30m左右及以上的城市主次干路数据并分级赋值，利用ArcGIS平台生成城市路网的单因子影响因素图，如图2-29所示，图中颜色越深，分值越高，表示道路红线宽度越宽，越有利于风的流通。
图2-29 单因子影响——城市路网
图2-30 主城区高架路网
从图2-30中可以看出，杭州主城区有数条分值为5的道路贯穿城市南北和东西，其中包括“两纵四横”的高架道路，分别为横向的留石高架、德胜高架、彩虹快速路、机场高速，以及纵向的上塘高架—中河高架—时代大道和秋石高架。高架道路虽然有助于上层路面污染物的快速排放，但高架桥下层构造复杂，污染物淤积，不利于空气的流动更新，所以其赋值不能仅仅考虑道路红线宽度，要依据实际通风情况扣除相应分数。本研究将高架路网在原赋值的基础上减去2分，生成新的路网单因素影响图（见图2-31）。依据新的城市路网空间分布特征图，可以看出杭州主城区是典型的方格路网，东西向的高得分道路主要有石祥西路、余杭塘路、文一西路、天目山路—环城北路—艮山西路—艮山东路—下沙路—6号大街、庆春路、解放路、江南大道、下沙路、金沙大道等；南北向的高得分道路主要包括紫金港路、丰潭路、登云路、教工路—大观路—沈半路、莫干山路、文晖路—天城路—同协路、延安路、钱江路、文泽路、1号大街以及火炬大道等，其中东西向道路的路网密度要比南北向更密，且东西向的高得分路网要比南北向的高得分路网更连贯，更易形成完整的宽敞空气流通通道。
图2-31 路网单因子影响（考虑高架）
6.综合因子评价结果分析
将各单影响因子影响图转换为栅格格式，按分级赋值重新分类，并依据表2-6的权重值进行叠加分析，生成城市风流通潜力的综合因子影响图，如图2-32所示，图中颜色越深表示该处风流通潜力越大，颜色越浅表示该处越不利于城市风的流通。从风流通潜力的分布特征可以看出，越靠近外围风流通潜力越大，越靠近城市核心区，风流通潜力越弱。上城区、下城区、拱墅区的南侧以及西湖区的东侧是风流通主要障碍区，不仅平均建筑高度高、建筑密集，而且作为老城区缺乏公园绿地，道路宽度相对较窄。依据城市风流通潜力的综合因子影响图判断可得：
（1）北、西、南三侧深色的半山公园、西溪湿地、西湖及周边山体、白马湖及周边山体是主城区新鲜空气的重要来源。
（2）钱塘江、京杭大运河、余杭塘河、贴沙河、石祥路、天目山路—艮山西路—下沙路、同协路—机场路、江南大道及11号大街等线性空间的通风潜力较强，适合作为空气引导通道。
图2-32 风流通潜力综合因子影响
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