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应用生态学报 2011年第12期22卷 3307-3314页

作者：周媛石铁矛胡远满高畅刘淼宋琳奇中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室沈阳110164 中国科学院研究生院北京100049 沈阳建筑大学沈阳110168

结合地理信息系统(GIS)与多目标区位配置模型(LA),综合考虑4个相对独立的目标因子(人口密度等级、空气污染等级、城市热岛效应等级、土地利用格局)对沈阳市三环内城市公园进行优化选址,并将优化结果与公园现状空间分布进行比较,以评价... 详细信息

结合地理信息系统(GIS)与多目标区位配置模型(LA),综合考虑4个相对独立的目标因子(人口密度等级、空气污染等级、城市热岛效应等级、土地利用格局)对沈阳市三环内城市公园进行优化选址,并将优化结果与公园现状空间分布进行比较,以评价城市公园空间布局的合理性.结果表明:与其他因子相比,空气污染因子对研究区城市绿地的选址具有重要影响.与单目标因子相比,多目标综合加权分析的结果能够合理地为城市绿地提供优化的空间选址.GIS与LA相结合的方法为城市绿地的空间优化提供了新思路.

关键词：多目标区位配置模型空间选址城市公园沈阳

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基于大气环境效应的沈阳城市绿地景观格局优化

基于大气环境效应的沈阳城市绿地景观格局优化

引用

作者：周媛中国科学院研究生院

学位级别：博士

城市绿地景观格局不仅需要适应气候环境,同时还需要通过合理的空间分布来缓解因城市化引起的大气环境问题,加强城市绿地景观格局的优化研究对改善城市生态环境质量,提高城市绿地系统规划水平具有重要的意义。本研究主要运用遥感(RS)与... 详细信息

城市绿地景观格局不仅需要适应气候环境,同时还需要通过合理的空间分布来缓解因城市化引起的大气环境问题,加强城市绿地景观格局的优化研究对改善城市生态环境质量,提高城市绿地系统规划水平具有重要的意义。本研究主要运用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)空间分析技术,结合计算流体力学模型(ComputationalFluidDynamics,简称CFD)以及多目标区位配置模型(Multi-ObjectiveLocationAllocation,简称MOLA)基于沈阳市夏季城市大气环境效应对绿地景观格局进行优化分析。研究的主要内容包括:(1)基于RS-GIS-CFD的城市绿地大气环境效应数字化模拟分析;(2)基于大气环境效应的城市绿地建设适宜性分析;(3)基于“面积—效益—位置”的城市绿地预案设计;(4)不同绿地预案模式下的大气环境效应分析;(5)基于大气环境效应及景观生态学原理的城市绿地景观格局优化。本论文得到如下主要结论:\n (1)结合城市地表温度、SO2空气污染分析以及城市空间布局建立城市数字化模型,设置CFD模型模拟参数,对沈阳市三环内的典型城市大气环境效应评价因子(城市风速、SO2浓度、地表温度)进行三维空间扩散模拟分析,水平扩散模拟结果表明:1)城市风速、SO2浓度以及地表温度的空间扩散与城市的空间布局(如建筑密度、容积率等)密切相关;2)在建筑密度高、人口聚集程度高的城市,内部风速较低、热岛效应明显,SO2不易扩散;3)城市绿地、水体对缓解城市热岛效应,改善空气质量具有重要的作用。垂直扩散模拟结果显示出随着高度的增加,在风速及风向的影响下,各评价因子的扩散阻力逐渐降低。通过各评价因子的量化分析可以看出,沈阳市局部区域大气环境问题比较严重,需采取各种措施予以解决。\n (2)利用遥感影像快速准确地提取多种生态环境方面的基础信息,结合多因素评价方法,选取绿地适宜性分析的评价因子,采用层次分析法以及成对明智比较法共同确定影响因子的权重,利用GIS空间分析技术对沈阳市进行分析得到较为准确的绿地适宜性评价结果,分析结果表明:1)最适宜用地占11.1％,适宜用地占19.2％,基本适宜用地占23.3％,不适宜用地占29.5％,不可用地占16.5％;2)建设绿地最适宜地区主要分布皇姑区、大东区、于洪区以及铁西区。结合城市土地利用图可以看出,沈阳市的工业园区是绿化布局需强化的地区。在城市绿地建设的空间组合上应该采取“集中与分散”相结合的空间组织模式,以实现绿地建设的优化布局。\n (3)结合沈阳公园绿地实地调研,从“面积—效益—位置”三方面出发,设计城市绿地景观格局预案:1)绿地面积方面:定量分析城市地表面温度(LST)以及归一化植被指数(NDVI)在不同城市土地利用类型之间的差异及空间关系,结果表明LST和NDVI具有明显相反的变化趋势,城市不同土地利用类型的LST与NDVI平均值也具有显著的差异性;LST与NDVI相关性的显著程度受空间尺度的影响,LST与NDVI的相关性随空间尺度变化呈现出先增加后降低再逐渐增加的趋势。基于对绿地缓解热岛效应的生态功能以及LST与NDVI空间尺度关系的分析,我们考虑将240m×240m即5.76hm2的绿地面积作为有限的城市空间中建设附属绿地适宜面积的一个合理参考尺度,而1920m×1920m即368.64hm2是有限城市空间中建设公园绿地适宜面积的一个合理参考尺度。2)生态效益方面:推算出沈阳市城市绿地吸收SO2的总量为185.4t/d,设定沈阳市三环内释放SO2量为275.2t/d,两者之间相差89.8t/d,因此,需要增加更多的城市公园绿地来吸收SO2。按照植被覆盖类型以及绿地覆盖率的不同分别设计针叶乔木林绿地、阔叶乔木林绿地、针阔乔灌木混交林绿地、针叶灌木林绿地、阔叶乔木灌木林绿地五种预案类型,并确定每种预案所对应的增加公园绿地的个数。3)绿地位置方面:结合GIS与MOLA模型,综合考虑6个相对独立的目标因子(人口密度等级、SO2污染等级、城市热岛效应等级、土地利用格局、PM10污染等级、建筑密度等级)对沈阳市三环内不同预案下的城市公园进行优化选址。模拟结果表明:与其他因子相比,SO2空气污染因子对研究区城市绿地的选址具有重要影响。与单因子目标因子相比,多目标综合加权分析的结果能够合理地为城市绿地提供优化的空间选址。\n (4)利用CFD模型对五种不同绿地景观格局预案下的大气环境效应进行模拟对比分析。结果表明:1)在增加相同公园绿地面积的前提下,城市绿地的空间位置对城市风速、SO2以及地表温度的空间扩散具有明显的影响;2)在不同的预案中,在城区范围内形成了不同方向的城市通风廊道以改善城市生态环境质量,其中,预案三的绿地布局能较好地将外围较低的冷空气引入城中,有效地缓解了城

关键词：大气环境效应绿地景观格局数字化模拟计算流体力学模型多目标区位配置模型景观生态学

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