长期以来，全球城市扩张研究通常限于二维视角：关注城市建设用地增加了多少、新增建设用地分布在哪里。这有助于理解城市“摊得有多大”，但难以完整刻画城市空间结构从“平面扩张”到“立体长高”的演化全过程，更难以精准对接产业创新、居民健康、碳排放等城市可持续发展核心议题。2025年7月中央城市工作会议明确提出优化城市空间结构、建设宜居城市的目标，传统二维研究已无法满足现代化人民城市建设的科学决策需求，从三维视角重新认知城市扩张规律，成为推动城市可持续规划建设与治理的重要突破口。
近日，这一全球性研究短板被东南大学建筑学院团队补齐。国际权威学术期刊《自然·通讯》在线发表东南大学李迎成教授团队联合香港大学、鲁汶大学等机构完成的重磅研究成果，首次基于全球尺度揭示城市三维形态扩张模式，为深化对全球城市扩张规律的认知提供了新的视角。
东南大学团队首次基于全球尺度揭示城市三维形态扩张模式 孙晓勇/摄
东南大学团队首次基于全球尺度揭示城市三维形态扩张模式 孙晓勇/摄
团队通过分析全球1800多个城市2000年至2018年新增建筑体量的空间分布数据发现，与城市建设用地的水平扩张相比，新增建筑体量在空间上更倾向于向城市中心及其周边集聚。这表明，全球城市在持续向外扩展的同时，“向上生长”的部分正变得更加集中。
研究团队指出，建筑布局的空间选择直接关乎城市发展质量：同等规模的新增建筑，若在城市中心集中向上发展，可强化经济活动集聚、缩短通勤距离、降低交通碳排放；若分散布局于郊区，则可能拉长通勤半径、削弱商业与创新集聚效应。城市“在哪里长高”，不仅关系到空间结构，更影响能源利用、碳排放和城市宜居性。
针对全球城市规模差异大、数据难以统一比对的难题，研究团队结合人口密度、夜间灯光数据识别“多中心”城市结构，并基于“反事实”理念创新构建了适用于不同规模城市的“中心性”测度方法，识别出“高中心性—高强度”“低中心性—高强度”“高中心性—低强度”和“低中心性—低强度”等四类城市三维形态扩张模式。该指标可以比较新增建筑体量在城市中心周围的集聚程度，实现了不同规模城市三维扩张特征的统一量化对比。
研究结果显示，从全球范围看，新增建筑体量比新增建筑占地面积更集中在城市中心及其周边区域。这意味着，尽管许多城市仍在不断向外扩展，但“向上生长”的部分往往更容易在核心区域形成集聚。全球城市三维形态的扩张模式呈现显著地域差异：全球北方国家城市的垂直增长速度普遍低于全球南方国家城市，其中北美城市的垂直增长幅度尤为有限。不过这一普遍现象存在例外——相较于全球北方国家城市，中国以外的其他发展中国家，其新增建筑体量更多分布在城市外围。典型案例中，欧洲城市整体呈现出中心集聚的扩张特征，而非洲、拉美城市则展现出极为突出的郊区化蔓延特征。
与其他全球南方国家城市相比，中国城市走出了“向上、向心”独特发展路径：研究样本中，约35%的中国城市属于“高中心性—高强度”扩张模式，“低中心性—低强度”模式仅占13%，整体呈现出较强的垂直集聚化扩张特征，为全球城市发展提供了具有鲜明特色的中国样本。
研究进一步证实，城市三维扩张模式具有明显的路径依赖特征，历史形成的城市空间格局将持续影响未来发展方向。自然条件和社会经济因素同样对三维扩张形态产生重要影响。李迎成介绍，地形起伏较大的城市更容易出现垂直集聚，而道路网络密度较高的城市，则更易出现郊区高层扩张现象。
不同的城市扩张模式，对应着差异化的可持续发展挑战。李迎成表示，郊区高层建筑虽能节约土地，但公共交通配套不足，可能导致加剧通勤碳排放；低密度平面蔓延模式则会对耕地和生态空间造成更大压力。
随着未来全球城市化重心逐渐转向非洲和南亚地区，如何在提高土地利用效率的同时控制能源消耗和碳排放，将成为全球城市规划面临的重要课题。该研究以三维视角刷新了全球城市空间结构演变的科学认知，既为我国优化城市空间结构、建设宜居城市提供理论支撑，也为全球城市制定差异化的可持续规划建设与治理政策提供了重要参考。（吴涵玉 祖智慧）（中国发展网）
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