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基本信息

項目名稱：
動態(tài)3D綠值--一種基于人本效益的城市綠地生態(tài)評價模型研究
小類：
能源化工
簡介：
打破現(xiàn)有平面綠地指標(biāo)體系造成的草坪熱等綠地結(jié)構(gòu)簡單、生態(tài)效益低下的問題，建立基于釋氧固碳、降溫增濕、吸滯粉塵、人體舒適度等人本生態(tài)效益的，以植物樹冠輪廓函數(shù)和空間分割體現(xiàn)植物立體空間結(jié)構(gòu)的動態(tài)3D綠值模型；通過整群隨機(jī)抽樣進(jìn)行大規(guī)模的實地環(huán)境數(shù)據(jù)收集驗證模型，并根據(jù)回歸分析建立人本效益與動態(tài)3D綠值間的關(guān)系，從而建立城市綠地生態(tài)評價系統(tǒng)。
詳細(xì)介紹：
[目的]打破現(xiàn)有平面綠地指標(biāo)體系，針對其造成的“草坪熱”等綠地結(jié)構(gòu)簡單、生態(tài)效益低下的問題，建立城市綠地3D模型，并與人本效益建立關(guān)系，對既有綠地重新評價并為科學(xué)的綠地規(guī)劃提供依據(jù)。 [方法]首創(chuàng)動態(tài)3D綠值：景深法（專利申請中）獲取樹冠輪廓函數(shù)；對高度區(qū)間進(jìn)行3D分割，將輪廓旋轉(zhuǎn)獲得樹冠在各個高度層區(qū)間的葉片體積；圖像識別葉片密度并引入動態(tài)生長曲線和季相變化；建立單株植物動態(tài)3D綠值模型。使用便攜式儀器測定S地外環(huán)內(nèi)10個城市綠地樣點標(biāo)準(zhǔn)條件下的二氧化碳、氧氣、溫度、濕度、可吸入顆粒物等指標(biāo)，定量研究模型與人本效益的關(guān)系。 [結(jié)果]以S地為例，從2010年12月迄今已實地采集2000余個植物數(shù)據(jù)，建立起29種骨干樹種“動態(tài)3D綠值”模型，同時采集了3500個環(huán)境數(shù)據(jù)（夏季擬再采集1400個），與二氧化碳、可吸入顆粒物、人體舒適度（DI）等生態(tài)效益指標(biāo)建立顯著相關(guān)性從而驗證模型，回歸分析建立動態(tài)3D綠值與人本效益的關(guān)系從而建立評價體系。 [結(jié)論]動態(tài)3D綠值能體現(xiàn)植物結(jié)構(gòu)及所處三維空間位置，能夠?qū)θ吮拘б孢M(jìn)行評價，提供景深法及相應(yīng)軟件為有效獲取建模數(shù)據(jù)與大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。

作品圖片

  • 動態(tài)3D綠值--一種基于人本效益的城市綠地生態(tài)評價模型研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

打破現(xiàn)有平面綠地指標(biāo)體系，針對其造成的城市綠地結(jié)構(gòu)簡單、生態(tài)效益低下等問題，建立基于人本效益的城市綠地生態(tài)評價模型 ①探究植物空間結(jié)構(gòu)與它所產(chǎn)生人本效益間的關(guān)系，初步建立動態(tài)3D綠值模型 ②根據(jù)不同城市氣候條件及適宜生長的植物（以S地為例，選取29種骨干樹種建模），整群隨機(jī)抽樣大規(guī)模的實地采集環(huán)境數(shù)據(jù)從而驗證模型 ③通過回歸建立人本效益與動態(tài)3D綠值間的關(guān)系從而建立城市綠地生態(tài)評價系統(tǒng)

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

科學(xué)性：實地采集2000余個植物數(shù)據(jù)對骨干樹種建模；整群隨機(jī)抽樣，冬春采集3500個環(huán)境數(shù)據(jù)；立足科學(xué)發(fā)展觀，以人的體驗考量生態(tài)效益。 先進(jìn)性：第一次將人本效益與綠地結(jié)合定量研究；首創(chuàng)動態(tài)3D綠值以樹冠輪廓函數(shù)與三維切割精確表現(xiàn)空間層分布結(jié)構(gòu)；根據(jù)Elman模型，模擬植物N年后的生長情況及產(chǎn)生的人本效益。 獨(dú)特之處：景深法結(jié)合圖像識別，從二維照片獲取三維建模數(shù)據(jù)，為模型大規(guī)模應(yīng)用提供可能。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

應(yīng)用價值： 提出一種全新的綠地規(guī)劃方式，改變了以往綠地評價局限于平面化的不足，為該領(lǐng)域的深入研究提供有效的方法和途徑，具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值。 現(xiàn)實意義： “十二五”把建設(shè)生態(tài)文明作為環(huán)保規(guī)劃的最高綱領(lǐng)，城市綠地建設(shè)的需求和重要性不斷加大，本研究以在稀缺的城市土地上創(chuàng)造更大的生態(tài)效益為宗旨，打破現(xiàn)有綠地規(guī)劃模式，能幫助園林部門對既有綠地重新評價，也為綠地規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)和動態(tài)評估。

學(xué)術(shù)論文摘要

摘要： [目的]打破現(xiàn)有平面綠地指標(biāo)體系，針對其造成的“草坪熱”等綠地結(jié)構(gòu)簡單、生態(tài)效益低下的問題，建立城市綠地3D模型，并與人本效益建立關(guān)系，對既有綠地重新評價并為科學(xué)的綠地規(guī)劃提供依據(jù)。 [方法]首創(chuàng)動態(tài)3D綠值：景深法（專利申請中）獲取樹冠輪廓函數(shù)；對高度區(qū)間進(jìn)行3D分割，將輪廓旋轉(zhuǎn)獲得樹冠在各個高度層區(qū)間的葉片體積；圖像識別葉片密度并引入動態(tài)生長曲線和季相變化；建立單株植物動態(tài)3D綠值模型。使用便攜式儀器測定S地外環(huán)內(nèi)10個城市綠地樣點標(biāo)準(zhǔn)條件下的二氧化碳、氧氣、溫度、濕度、可吸入顆粒物等指標(biāo)，定量研究模型與人本效益的關(guān)系。 [結(jié)果]以S地為例，從2010年12月迄今已實地采集2000余個植物數(shù)據(jù)，建立起29種骨干樹種“動態(tài)3D綠值”模型，同時采集了3500個環(huán)境數(shù)據(jù)（夏季擬再采集1400個），與二氧化碳、可吸入顆粒物、人體舒適度（DI）等生態(tài)效益指標(biāo)建立顯著相關(guān)性從而驗證模型，回歸分析建立動態(tài)3D綠值與人本效益的關(guān)系從而建立評價體系。 [結(jié)論]動態(tài)3D綠值能體現(xiàn)植物結(jié)構(gòu)及所處三維空間位置，能夠?qū)θ吮拘б孢M(jìn)行評價，提供景深法及相應(yīng)軟件為有效獲取建模數(shù)據(jù)與大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。

獲獎情況

無

鑒定結(jié)果

北大生態(tài)系主任、中科院院士方精云與全國政協(xié)委員、終身教授陸健健均認(rèn)為本項目具有科學(xué)性和應(yīng)用前景并予以推薦。研究成果也為上海市林業(yè)總站、綠化局信息中心、公園事務(wù)管理中心所采納。機(jī)構(gòu)查新未見相關(guān)文獻(xiàn)報道。

參考文獻(xiàn)

①Diana E. Bowler, Lisette Buyung-Ali, Teri M. Knight, etc.Urban greening to cool towns and cities: A systematic review[J]. Landscape and Urban Planning, 2010, 97: 147-155. ②綜述：劉立民，劉明. 綠量——城市綠化評估的新概念[J]. 中國園林, 2000, 16(70): 32-34. ③Jo-Anne E. Cavanagh, Peyman Zawar-Reza, J.Gaines Wilson. Spatial attenuation of ambient particulate matter air pollution within an urbanized native forest patch[J].Urban Forestry & Urban Greening, 2009, 8: 21-30.

同類課題研究水平概述

近年來，發(fā)揮有限綠地的最大環(huán)境生態(tài)效益逐漸成為城市環(huán)境生態(tài)研究的熱點（殷杉 2007）。而現(xiàn)有評價城市綠地時采用的指標(biāo)沒有從生態(tài)效益出發(fā)，局限在諸如人均綠化面積、綠化覆蓋率、綠地率等二維指標(biāo)（黃曉鸞 1998），目前國內(nèi)外（包括美國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家在內(nèi)）均無三維綠化指標(biāo)體系，所有的綠地評價指標(biāo)仍為二維。 最近的前沿研究提出了反映綠化體積的綠化三維量。然而，綠化三維量簡單地將樹冠考慮成球體等實心幾何圖形，以體積為唯一考慮，忽略了葉片體積占據(jù)空間位置不同會造成局部生態(tài)效益不同的問題。一些學(xué)者指出：綠化三維量不能完全反映出綠地的效率，綠地性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異會使得綠化三維量的作用并不明顯（黃海 2008）。例如100立方米的草坪與100立方米喬木林的綠化三維量相等，但它們在三維空間上的實際差異卻無法體現(xiàn)，由此造成的生態(tài)效益的差異也無法體現(xiàn)。因此，綠化三維量無法跟實地測得的環(huán)境因子結(jié)合，也無法建立城市綠地生態(tài)評價體系。 無論是現(xiàn)有的綠地評價指標(biāo)還是前沿研究均存在一些共有的問題：①重量不重質(zhì)，若運(yùn)用這種綠地規(guī)劃模式，會得出一單位的地被植物所產(chǎn)生的生態(tài)效益等于一單位的喬木所產(chǎn)生的生態(tài)效益，這無疑是荒謬的。②重手段不重目的，造成了為建綠而建綠的弊端，這無疑是舍本逐末的。③重表象不重核心，在綠地建設(shè)中以美觀作為綠地規(guī)劃的主旨，忽視了生態(tài)工程的重要性，這無疑是南轅北轍的。正因為以上三點原因，在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中出現(xiàn)了“廣場熱、草坪熱”以及在植物配置模式上暴露的種類單一、結(jié)構(gòu)簡單、生態(tài)效益低下等問題，不僅使原有的城市環(huán)境狀況沒有得到較大的改善，還造成了土地、水資源和人力物力的浪費(fèi)（陳佳瀛 2006）。 綜上所述，經(jīng)文獻(xiàn)檢索和機(jī)構(gòu)查新，國內(nèi)外對于現(xiàn)有城市綠地的評價體系及相關(guān)研究以數(shù)量為唯一考慮，忽略了植物的三維空間結(jié)構(gòu)，也正因如此，對植物和生態(tài)效益之間關(guān)系的研究只能停留在定性層面。
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