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基本信息

項(xiàng)目名稱：
動(dòng)態(tài)3D綠值--一種基于人本效益的城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)模型研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)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(jiǎn)單、生態(tài)效益低下的問(wèn)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(dòng)態(tài)3D綠值模型；通過(guò)整群隨機(jī)抽樣進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)地環(huán)境數(shù)據(jù)收集驗(yàn)證模型，并根據(jù)回歸分析建立人本效益與動(dòng)態(tài)3D綠值間的關(guān)系，從而建立城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)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(duì)其造成的“草坪熱”等綠地結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生態(tài)效益低下的問(wèn)題，建立城市綠地3D模型，并與人本效益建立關(guān)系，對(duì)既有綠地重新評(píng)價(jià)并為科學(xué)的綠地規(guī)劃提供依據(jù)。 [方法]首創(chuàng)動(dòng)態(tài)3D綠值：景深法（專利申請(qǐng)中）獲取樹冠輪廓函數(shù)；對(duì)高度區(qū)間進(jìn)行3D分割，將輪廓旋轉(zhuǎn)獲得樹冠在各個(gè)高度層區(qū)間的葉片體積；圖像識(shí)別葉片密度并引入動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)曲線和季相變化；建立單株植物動(dòng)態(tài)3D綠值模型。使用便攜式儀器測(cè)定S地外環(huán)內(nèi)10個(gè)城市綠地樣點(diǎn)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(shí)地采集2000余個(gè)植物數(shù)據(jù)，建立起29種骨干樹種“動(dòng)態(tài)3D綠值”模型，同時(shí)采集了3500個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)（夏季擬再采集1400個(gè)），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(yàn)證模型，回歸分析建立動(dòng)態(tài)3D綠值與人本效益的關(guān)系從而建立評(píng)價(jià)體系。 [結(jié)論]動(dòng)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(píng)價(jià)，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。

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  • 動(dòng)態(tài)3D綠值--一種基于人本效益的城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)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(duì)其造成的城市綠地結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生態(tài)效益低下等問(wèn)題，建立基于人本效益的城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)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(dòng)態(tài)3D綠值模型 ②根據(jù)不同城市氣候條件及適宜生長(zhǎng)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(shí)地采集環(huán)境數(shù)據(jù)從而驗(yàn)證模型 ③通過(guò)回歸建立人本效益與動(dòng)態(tài)3D綠值間的關(guān)系從而建立城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

科學(xué)性：實(shí)地采集2000余個(gè)植物數(shù)據(jù)對(duì)骨干樹種建模；整群隨機(jī)抽樣，冬春采集3500個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)；立足科學(xué)發(fā)展觀，以人的體驗(yàn)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(dòng)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(zhǎng)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(shí)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(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

應(yīng)用價(jià)值： 提出一種全新的綠地規(guī)劃方式，改變了以往綠地評(píng)價(jià)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(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。 現(xiàn)實(shí)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(duì)既有綠地重新評(píng)價(jià)，也為綠地規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)和動(dòng)態(tài)評(píng)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(duì)其造成的“草坪熱”等綠地結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生態(tài)效益低下的問(wèn)題，建立城市綠地3D模型，并與人本效益建立關(guān)系，對(duì)既有綠地重新評(píng)價(jià)并為科學(xué)的綠地規(guī)劃提供依據(jù)。 [方法]首創(chuàng)動(dòng)態(tài)3D綠值：景深法（專利申請(qǐng)中）獲取樹冠輪廓函數(shù)；對(duì)高度區(qū)間進(jìn)行3D分割，將輪廓旋轉(zhuǎn)獲得樹冠在各個(gè)高度層區(qū)間的葉片體積；圖像識(shí)別葉片密度并引入動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)曲線和季相變化；建立單株植物動(dòng)態(tài)3D綠值模型。使用便攜式儀器測(cè)定S地外環(huán)內(nèi)10個(gè)城市綠地樣點(diǎn)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(shí)地采集2000余個(gè)植物數(shù)據(jù)，建立起29種骨干樹種“動(dòng)態(tài)3D綠值”模型，同時(shí)采集了3500個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)（夏季擬再采集1400個(gè)），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(yàn)證模型，回歸分析建立動(dòng)態(tài)3D綠值與人本效益的關(guān)系從而建立評(píng)價(jià)體系。 [結(jié)論]動(dòng)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(píng)價(jià)，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(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

北大生態(tài)系主任、中科院院士方精云與全國(guó)政協(xié)委員、終身教授陸健健均認(rèn)為本項(xiàng)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(bào)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(píng)估的新概念[J]. 中國(guó)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(lái)，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(diǎn)（殷杉 2007）。而現(xiàn)有評(píng)價(jià)城市綠地時(shí)采用的指標(biāo)沒(méi)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(guó)內(nèi)外（包括美國(guó)、日本、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)）均無(wú)三維綠化指標(biāo)體系，所有的綠地評(píng)價(jià)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(jiǎn)單地將樹冠考慮成球體等實(shí)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(huì)造成局部生態(tài)效益不同的問(wèn)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(huì)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?cè)谌S空間上的實(shí)際差異卻無(wú)法體現(xiàn)，由此造成的生態(tài)效益的差異也無(wú)法體現(xiàn)。因此，綠化三維量無(wú)法跟實(shí)地測(cè)得的環(huán)境因子結(jié)合，也無(wú)法建立城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)體系。 無(wú)論是現(xiàn)有的綠地評(píng)價(jià)指標(biāo)還是前沿研究均存在一些共有的問(wèn)題：①重量不重質(zhì)，若運(yùn)用這種綠地規(guī)劃模式，會(huì)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(wú)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(wú)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(wú)疑是南轅北轍的。正因?yàn)橐陨先c(diǎn)原因，在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中出現(xiàn)了“廣場(chǎng)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(jiǎn)單、生態(tài)效益低下等問(wèn)題，不僅使原有的城市環(huán)境狀況沒(méi)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(guó)內(nèi)外對(duì)于現(xiàn)有城市綠地的評(píng)價(jià)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(duì)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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