基于地理国情普查的海绵城市下沉式绿地的分析研究——以武汉市江汉区为例

尹言军，周立翔，张 茜，梁武卫

(1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022；2.山东莒县村镇建设办公室，山东 莒县 276500)

0 引 言

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。当前海绵城市建设进入快车道，全国有30多个城市纳入海绵城市试点，为了进一步解决城市内涝，促进海绵城市建设，从技术层面来辅助找到问题所在，深入开展海绵城市研究，提高海绵城市建设的速度和效率。地理国情普查在历经两年半的时间内积累了一批现势性强、内容丰富的数据；通过研究分析，地理国情普查中可为海绵城市建设提供数据服务和技术支撑。

在《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建（试行）》[1]中提出了低影响开发控制指标：绿地率、下沉式绿地率、水域面积率、绿色屋顶率、透水铺装率等指标。在地理国情普查地表数据的分类体系中有耕地、园地、林地、草地、房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域10个大类，可通过数据整理整合服务于上述指标的运算。

在海绵城市所研究的指标中，绿地率、下沉式绿地率等绿地指标是海绵城市源头控制指标，在海绵城市建设中有重要的作用。城市中的绿地具有空间开阔，占地面积大，能储存大量的雨水资源；同时，绿地是海绵城市建设的重要组成部分，并占有重要的地位。绿地率、水域面积率可通过地理国情普查中的地表覆盖数据直接进行计算；绿色屋顶率、透水铺装率，地理国情普查数据不支持，无法进行计算；而下沉式绿地则可通过对地理国情普查数据的整理和计算而得知。本文整合地理国情普查数据，通过计算和分析下沉式绿地的指标，为海绵城市提供翔实客观的数据。

1 研究区域与数据处理

1.1 研究区域及要求

武汉市水资源丰富，市域内湖泊众多，水网纵横，江湖河泽星罗棋布；优于水，但也忧于水；2015年武汉市成为全国16个首批海绵城市试点之一，有望于缓解武汉水的问题，为武汉成为中部国家中心城市奠定坚实基础。研究区域以武汉市江汉区为例，该区是武汉市的老城区，面积约28.55 km2，城市基础建设、公共服务、城市设施等健全，选择该区作为研究对象具有典型示范作用。

下沉式绿地是指具有一定调蓄容积的、可用于调蓄径流雨水的绿地。下沉深度指下沉式绿地低于周边铺砌地面或道路的平均深度，下沉深度小于100 mm的下沉式绿地面积不参与计算[1]。

地理国情普查数据经过严格的生产和质量检查，已于2015年底汇总上交，数据包含地表覆盖、地理国情要素、地理单元、数字高程模型（DEM）等内容，数据翔实丰富、现势性强。本文研究主要使用其中的道路中心线、绿地和数字高程模型（DEM）等数据。

1.2 数据处理方法

用于城市景观和绿化的绿地并不是完全平坦的，一般会有较小幅度的起伏，目的是便于设计和种植不同的景观植物，增强绿化和美观效果，因此，采用范围内单一高程不能很好地体现该绿地图斑的整体情况，计算并使用该绿地图斑的平均高程较为合理。同样，道路也会有一定的起伏，将道路打断成小段，并计算平均高程。

1）绿地平均高程和道路高程值的计算

绿地平均高程的计算，提取地理国情普查数据中江汉区内的绿地、DEM；将绿地与DEM进行空间叠置，将绿地范围的高程进行计算，得到平均高程并赋值给绿地。研究区域共提取1 413块绿地，绿地面积为3.99 km2，绿地平均高程约22.0 m。

道路高程值的计算，根据地理国情普查数据提取江汉区内的城市道路、DEM；为更好地显示城市道路高低起伏现状，对较长的城市道路按500 m打断；并将处理后的道路与DEM进行空间叠置，将高程赋值给城市道路，并计算城市道路的平均高程。

2）绿地与周边道路高程计算

下沉式绿地主要是指绿地比周边道路低100 mm；对研究区域的绿地分布和周边道路分析得知，大部分的绿地分布在道路周边，可采用缓冲并叠置来获取道路和绿地的高度差，进而分析两者之间的关系。

地理国情数据中的江汉区城市道路最宽处约50 m，将绿地缓冲100 m，则绝大部分绿地能与周边道路存在空间相交，为了便于计算和方便传递相关属性值，采用道路缓冲面与绿地叠置分析的方法进行数据处理，如图1、图2所示。

图1 绿地和道路平均高程计算Fig.1 Calculating the average elevation of green land and road

图2 绿地与周边道路高程计算结果Fig.2 Elevation of green land and road

在缓冲叠置分析时，周边道路可能存在多条，周边道路高程选取的原则为：

①按照优先选择主干道，其次是次干道；

②对于同等级道路按照道路高程值小的；

③按照同一片区域绿地周边道路高程尽量选取同一条道路的高程值。

缓冲分析后，有84处绿地缓冲区与道路不相交，占整个绿地个数的5.9%；面积为0.15 km2，约占整个绿地面积的3.76%（该部分绿地远离道路，在本研究中未纳入）。

2 下沉式绿地面积及下沉深度计算分析

2.1 下沉式绿地的计算要求

下沉式绿地需低于周边道路100mm。下沉式绿地率=下沉式绿地面积/绿地总面积。根据《武汉市海绵城市规划设计导则(试行)》中海绵城市专项控制指标，绿地中的下沉式绿地要≥25%[2]。

2.2 下沉式绿地面积及下沉深度计算分析

针对计算结果对数据进行分组分析，按照绿地与道路高程下沉深度划分，1 000以上、1 000～500、500～200、200～100、100～0、0、0～ -100、-100～-200、-200～-500、-500～-1 000、-1 000以下共分11级进行分析，表1中灰色区域是符合下沉式绿地要求，分级结果见表1。

表1 绿地下沉深度分级统计表Tab.1 Statistics of green land's classification of sinking depth

由表1统计得知，符合下沉式绿地要求的有374个，面积为1.34 km2。经计算，江汉区的绿地率为3.99/28.55约为13.98%，下沉式绿地率为1.34/3.99约为33.58%；江汉区的下沉式绿地大于导则中控制指标。从表1中计算得知江汉区的绿地在100～0、0区间有0.62 km2，如能通过修整改造使该部分符合下沉式绿地，江汉区的下沉式绿地将达到40%以上。

对表1绿地下沉深度进行分级（如图3所示），从图中可以得知，下沉式绿地面积和个数分布成正比，分布曲线呈现两端高、中间低的倒正态分布曲线。下沉式绿地面积与个数分布较为均衡；就整体而言，高于道路的绿地面积大于下沉式绿地的面积，在海绵城市建设或改造中应注意加强下沉式绿地的建设，使之符合海绵城市建设要求。

图3 江汉区绿地分级图Fig.3 Grading map of Jianghan's green land

在江汉区绿地分布示意图（如图4所示）中，绿色表示符合下沉式绿地指标要求，绿色越深，越应注意保护；紫色区域表示不符合下沉式绿地要求，其中颜色越深，越容易升级改造成符合要求的下沉式绿地。由图4得知，江汉区的下沉式绿地分布不均匀，呈现北部多南部少，西部成片多东部零散小，特别是解放大道与沿江大道中间的老旧城区，绿地稀少，零散分布。该区域也是旧城改造的重点区域，在后期的改造中会增加绿地的面积，对该区的建设发展、宜居环境有较大改善。当然，传统绿地的模式，不可能全部实现下沉式绿地，特别是对于已建设绿地的改造中，对于景观的破坏、植被的影响等应做合理性的分析，明确改造建设面积比例与深度。

图4 江汉区绿地分布示意图Fig.4 Classification map of Jianghan's green land

3 结束语

海绵城市建设既是工程建设，也是城市发展理念；既是技术，也是政策；既是建设，也是管理。利用测绘地理信息手段和现有现实性强的数据开展相关研究，将助于城市规划、实施部门掌握建设区域的基础情况，并为研究决策提供依据，更好地贯彻执行海绵城市建设，为建设生态文明、实现城镇化和资源环境可持续协调发展提供数据支撑服务；同时也能为地理国情普查更好地为服务政府、企业和社会各方面提供真实可靠和准确权威的地理信息。

本文以武汉市江汉区为例，对下沉式绿地进行计算，定量分析了下沉式绿地的特点和分布，对城市地区海绵城市建设中的下沉式绿地计算与分析提供了可行方法，能有效地支撑海绵城市建设，促进海绵城市的研究。海绵城市对于城市建设是一个重要的变革机会，对于绿地的规划建设模式、养管模式也将产生一定的变革，因地制宜，合理实施建设才具有真正的意义。