基于 ArcGIS 的城市绿化规划评估

作者简介：包芳贺（1990-），男，山东菏泽人，大学本科，研究方向：遥感科学与技术。

摘 要： 城市绿地不仅仅能够改善环境污染，也是一个城市的文明程度和环境指标的侧面反映，现存绿地系统的空间分布不够均匀，城区绿地不成系统。本文以山东省青岛市市南区为例，依据该区域矢量数据、DEM数据，以及多年的降水量、温度、湿度、日照时间等主要数据，综合考虑绿化带成活因子、降噪降碳作用、绿化带成本等主要因子，利用ARCGIS软件对各类要素进行分析，得到适合绿化带建设的分级区域和3D可视化图。

关键词： ArcGIS;空间建模;城市绿化;规划评估

【中图分类号】P208 【文献标识码】B 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.002

1 引言

目前城市的绿化带建设有对现有城市绿地树木密植问题利用对比统计的方式得到合理分析与对策研究[1]，以及通过建立以城乡生態绿地空间为本位的碳汇功能评估模型——城乡生态绿地空间碳汇功能评估模型[2]，而现有的绿化带规划只是侧重其中的某些方面，没有全面的考虑绿化带的众多影响因子。本文通过分析植被成活因素、降噪降碳因素，得到分级分成次的合理化成果图。

2 建设绿化带因素分析

建设绿化带因素分析即：对绿化带建设的时候需要考虑的各项影响因素。其中包括自然因素、人为因素、社会因素。青岛市市南区自然因素主要包括年降水量、年平均风速、年日照小时数等影响绿化带成活的相关因素;社会因素即市南区建设绿化带时所需要考虑的整体绿化面积指数要求和整体协调观赏性要求。

2.1 成活因子影响因素

成活因子影响因素按照不同绿化带对区域内年平均降水量、年平均日照小时数、年平均温度、年平均风力分布图的要求，得到适宜绿化带生长的因子分布程度图。这其中主要考虑沿海和内陆以及不同地理属性的不同分级，对于沿海和内陆的分级主要是考虑年平均风速和年平均降水量，对于不同地理属性之间的要求就主要考虑研究区域主干道、次干道、支路、居民地等专题地图图层对不同环境的因素的要求，结合绿化带分类标准[3]得到可绿化区域的成活因子分布图。

2.2 绿化带的作用因素

绿化带的作用因素即：绿化带在城市建设中的美化环境、排碳降噪，消除城市热岛效应等作用。美化环境就是考虑不同绿化带的合理规划及整体协;排碳降噪就主要针对不同的地理属间做出的应对措施调;消除城市热岛效应则是依据城市人口、城市各项排碳量等数据同绿化带面积指数之间的相对比重。

2.2.1 绿化带的降噪

绿化带对城市噪音，主要通过分析绿化带的降噪机理利用拟合回归模型统计各项排碳、降碳数据。研究结果表明，公路绿化带噪音衰减格局呈单调递减趋势，模型拟合不同水平梯度的噪音衰减效应，以三次多项式拟合度最高，成林郁闭度≥0.6。（绿化带10 m是最佳降噪范围，10～60 m为有效降噪范围，60～80 m是次级降噪范围，40～60 m宽的绿化）。

2.2.2 绿化带的降碳

（1）全森林的固碳能力如下式

CF=∑i∑jSij*Cij+a*∑i∑jSij*Cij+b*∑i∑jSij*Cij

Cij=Vij*p*q*r

式中CF为森林全部固碳量Sij为第i类地区第j类森林面积、Cij为第i类地区第j森林的森林碳密度、a为林下植物碳转换系数、b为林地碳转换系数、Vij为第i类地区第j类森林的森林单位蓄积量、P为生物量扩大系数、q为容积系数、r为含碳率。

（2）建筑用地的排碳量如下：E=∑iei=∑iTi.fi

式中：E为土地利用生态系统总排放（tC），ei为省内第i种土地利用方式的碳排放量（tC），Ti为第i种土地利用面积（hm2），fi为第i种土地利用方式的碳排放（碳吸收）系数（排放为正值，吸收为负值）（tC/hm2/a）

3 ArcGIS 的城市绿化规划评估

3.1 可成活因子合理规划

（1）以规划区各气象观测点统计的年平均温度、湿度、风力等数据，对其进行克里金插值法[4]。考虑空间属性在空间位置上的变异分布，对研究对象最佳线性无偏估计，优化加权平均数值，模拟出规划区域的各因子最优选择：w=0.5*降水量+0.3*温度+0.2日照时间，植被适宜成活区域规划分级图1。

3.2 可降噪绿化带合理规划

根据绿化带的降噪作用考虑可以降噪的区域（道路区）、商业区、生活区、公共绿地），通过空间分析功能完全擦除研究区域不合适的地区，对可以降噪的区域依据其消耗的排碳量重新分配权值，最终将较合适的区域重分类后的栅格数据如图2。

3.3 可降碳绿化带合理规划

对于绿化带可降碳区域的提取可以对规划区域的道路矢量要素（主干道（15-20m）、次干道（6-8m）、支路（3-5））和建筑矢量要素（商业用地（12-20）、居民用地（9-10）、旅游景点（7-8）、公共设施（5-6））分别进行多环缓冲、加权重分类，得到可绿化带区域的降碳分级图3。

3.4 绿化带的评估

根据可成活因子规划图、降碳区规划图、降噪区规划图，模拟优化影响因子权重比，得出不同植被应该分布的区域图4。

3.5 模型结果的3D场景展示

为了使本模型的结果更直观，更具说服力，我们将运行得到的结果，包括tif影像、道路要素（主干道、次干道、支路）、建筑要素（居民地、商业用地、旅游景点、公共设施）和绿化带分类要素（乔木、灌木、草坪）在ArcScene中进行三维立体显示，得到立体效果图5。

4 结论

本文研究基于山东省青岛市市南区的绿化带3D规划评估，在综合考虑各项影响因子之上，通过ArcGIS平台，提取出适宜建设绿化带的区域并将其进行了不同的分级，研判结果显示沿海区域绿化带存在很大的漏洞，并利用ArcScene对模型结果进行了三维立体显示。结果显示通过模型得到的绿化带分布图及资金预算同已有的绿化带相比，我们的结果根据区域、用户需求可谓是有更高的精度和更好的可视化，能够为城市建设部门提供科学的参考。

参考文献

[1] 闫红伟 赵彦博 《城市绿地树木密植问题分析与对策研究》（1.辽宁省北方园林植物与地域景观重点实验室，辽宁 沈阳110161））.

[2] 叶祖达 《建立低碳城市规划工具——城乡生态绿地空间碳汇功能评估模型》北京大学城市与环境学院博士研究生.

[3] 王慧、郭晋平、张芸香《公路绿化带降噪效应及其影响因素研究》山西农业大学林学院） .

[4] 张俊贞.中南大学 《克里金插值近似网格算法在栅格数据投影变换中的应用》.