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基于绿地景观格局优化和海绵化改造的老城区降雨径流调控研究

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基于绿地景观格局优化和海绵化改造的老城区降雨径流调控研究

作者：路鹏长安大学

学位级别：硕士

老城区因其建设年代久远、设施老化、人口稠密,内涝风险较其他城市区域更高,应对内涝灾害的韧性更弱。城市绿地在减少径流总量、削减径流峰值方面发挥着重要作用,而绿地景观格局是其径流调控功能的重要影响因素。为增强老城区雨水径流... 详细信息

老城区因其建设年代久远、设施老化、人口稠密,内涝风险较其他城市区域更高,应对内涝灾害的韧性更弱。城市绿地在减少径流总量、削减径流峰值方面发挥着重要作用,而绿地景观格局是其径流调控功能的重要影响因素。为增强老城区雨水径流调控能力,本文以西安市明城墙内区域为研究区,探究了绿地景观格局和管网超载的响应关系,提出了绿地优化策略和海绵化改造措施。模拟结果显示,所提出的措施能够有效削减研究区径流总量和峰值。(1)构建研究区排水系统模型并完成不同重现期降雨径流模拟。完成研究区管网拓扑关系建立、节点地面标高赋值和下垫面土地利用数据处理,并将研究区划分为19个排水分区、374根雨水管道、374个节点和376个子汇水区。利用SWMM软件构建了研究区一维管网模型,采用综合径流系数法对模型参数进行率定,并根据变异系数对率定结果进行检验。进行了各重现期180 min历时降雨情景设计,模拟结果表明研究区径流控制能力不强,1 a重现期径流控制率只有28.75%,且随着重现期增大逐渐降低。(2)探究了研究区绿地景观格局和节点超载比例响应关系。选取分别代表绿地规模、形态和分布特征的8个景观格局指数,利用Fragstats 4.2软件进行了研究区整体和19个排水分区的景观格局指数计算。对19个排水分区景观格局指数值和节点超载比例进行Pearson相关性分析,发现CONNECT、PLAND、ED、COHESION、LPI和FRAC与节点超载比例相关性显著。(3)根据探究得到的响应关系,对样地进行绿地景观格局优化策略制定。同时以4#分区为例,选取绿色屋顶、雨水花园、下沉式绿地和透水铺装制定LID改造方案,并设计脱过调蓄池布设方案。模拟结果表明,LID改造结合脱过调蓄池的方案效果最佳。3 a重现期下径流控制率可达59.92%,峰值削减率达到29.7%,超载管道数和超载节点数削减率均达到66.7%。(4)综合研究结果,给出研究区径流调控策略。绿地景观格局优化方面,提出增加绿地面积比例,扩大源头减排设施规模,同时提升绿地连通性,优化绿地斑块空间布局的建议。海绵措施方面,提出LID+调蓄的径流调控措施,因地制宜选取低影响开发技术手段,制定调蓄设施布置形式。

关键词：径流调控 SWMM 绿地景观格局 LID 海绵化改造

GF-2在城市绿地分类及景观格局度量中的应用

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地球信息科学学报 2020年第10期22卷 1971-1982页

作者：汪雪淼孟庆岩赵少华李娟张琳琳陈旭中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学北京100049 生态环境部卫星环境应用中心国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100094

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季GF-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优... 详细信息

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季GF-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优选和面向对象分类,划分了植被类型,并在此基础上使用景观指数法和移动窗口法分别度量了功能区尺度和栅格尺度绿地景观特征。研究结果表明:针对GF-2数据,使用多尺度分割后影像对象的光谱、纹理特征可以有效地提取植被信息;不同时相的影像能反映各类型植被的物候特征,相比于单时相数据,其分类精度更高,达到了87.7%;各功能区绿地景观格局特征差异较大,城市绿心拥有最丰富的植被且分布集中,商业区植被覆盖度和多样性均较低,绿地景观破碎;北京城市副中心景观多样性及各类型植被分布特征的空间差异显著,当前副中心绿地景观格局已形成规划的基本轮廓,但城市绿心和老城区公共绿地的建设仍有不足。研究探明了北京城市副中心绿地建设现状,证明了国产GF-2卫星在城市生态环境监测中具有较高的应用价值,有助于推动GF-2在城市生态环境领域的应用,并为副中心建设中的绿地系统监测和优化提供参考。

关键词：绿地景观格局城市植被分类 GF-2 多时相北京城市副中心移动窗口景观指数多样性

基于植被指数的太原市绿地景观格局及其热环境效应

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地理科学进展 2009年第5期28卷 798-804页

作者：刘艳红郭晋平山西农业大学林学院太谷030801

以中国重要的能源工业城市太原市为研究区,借助RS、GIS等手段,以太原市1986年、1995年、2001年三个时相的TM/ETM数据为基础,应用景观生态学的理论和方法,选择归一化植被指数(NDVI)和地表辐射温度分别作为城市绿地和热环境效应的反映指标... 详细信息

以中国重要的能源工业城市太原市为研究区,借助RS、GIS等手段,以太原市1986年、1995年、2001年三个时相的TM/ETM数据为基础,应用景观生态学的理论和方法,选择归一化植被指数(NDVI)和地表辐射温度分别作为城市绿地和热环境效应的反映指标,分析城市化过程中绿地景观格局及其与热环境的变化特征;探讨城市绿地景观格局的变化与城市热环境效应的相关关系;以寻求提高城市绿地生态效益的有效途径,为日后的城市园林绿地建设提供一些借鉴。研究表明:1986-2001年间,NDVI值较大的植被覆盖情况较好的绿地逐年减少,取代以NDVI值较小的植被覆盖差的硬质半硬质景观;景观水平上,绿地景观破碎化程度加剧,各景观要素混杂程度提高;景观的多样性增加,但这样的多样性是以大量的人工干扰为前提的;各景观类型的优势度降低,分布趋于均匀。反映城市绿地景观的NDVI与反映热效应的地表辐射温度LST两者之间存在较大的负相关关系,景观格局的热环境效应随着景观破碎化程度的加剧、景观优势度降低和多样性的增加而加强,城市绿地景观的空间分布格局对其热环境效应也有着重要的影响,其中混合格局的降温效果最为明显。

关键词：植被指数NDVI 绿地景观格局遥感地表辐射温度太原

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闽南三市绿地景观格局与地表温度的空间关系

生态学杂志 2020年第4期39卷 1309-1317页

作者：沈中健曾坚梁晨天津大学建筑学院天津300072

深入探索绿地景观格局对热环境的影响机制,对于改善城市生态环境具有重要意义。基于厦门、漳州、泉州三市的Landsat遥感数据,应用景观生态学与空间自相关理论,探讨了绿地景观与地表温度的空间分布特征,并用双变量空间自相关与空间自回... 详细信息

深入探索绿地景观格局对热环境的影响机制,对于改善城市生态环境具有重要意义。基于厦门、漳州、泉州三市的Landsat遥感数据,应用景观生态学与空间自相关理论,探讨了绿地景观与地表温度的空间分布特征,并用双变量空间自相关与空间自回归模型分析两者之间的空间关系。结果表明:闽南三市绿地与地表温度均具有显著的空间自相关性;内陆的高海拔地区,绿地分布密集,地表温度较低,而城区、乡镇及大片的耕地,绿地分布较少,地表温度较高;漳州、泉州绿地景观格局对地表温度的影响更显著,厦门最弱;绿地的景观类型比例、最大斑块指数、聚集度指数、平均斑块面积与地表温度呈负相关,斑块密度与地表温度呈正相关;边缘密度、平均形状指数与地表温度的关系存在不确定性;空间滞后模型与空间误差模型能更好地解释绿地景观格局与地表温度的空间关系。

关键词：地表温度绿地景观格局景观指数空间自相关空间自回归模型

徐州市主城区绿地景观格局对PM_(2.5)及PM_(10)的影响

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北方园艺 2021年第7期 88-95页

作者：宋海啸于守超翟付顺张雪王吉民侯鑫杰聊城大学农学院山东聊城252000

基于研究区7个国家监测站点的PM2.5、PM10数据,运用ArcGIS、Fragstats软件对徐州市主城区的遥感影像进行解译和绿地景观格局指数的计算,结合Excel、SPSS软件分析城市绿地景观格局在不同尺度上与PM2.5、PM10浓度之间的相关性,探寻绿地景... 详细信息

基于研究区7个国家监测站点的PM2.5、PM10数据,运用ArcGIS、Fragstats软件对徐州市主城区的遥感影像进行解译和绿地景观格局指数的计算,结合Excel、SPSS软件分析城市绿地景观格局在不同尺度上与PM2.5、PM10浓度之间的相关性,探寻绿地景观格局与PM2.5、PM10的关系,以期为进一步研究PM2.5、PM10的影响因素提供参考依据。结果表明:绿地、农业用地和水域与PM2.5呈负相关关系;建设用地、交通用地和未利用土地与PM2.5呈正相关关系;农业用地与PM10浓度具有季节性差异,冬季和春季农地会使PM10浓度降低,夏季和秋季会使PM10浓度增大。绿地斑块所占景观面积比、绿地最大斑块指数、面积加权平均斑块形状指数与PM2.5和PM10具有明显的负相关性,景观分离度指数与其呈正相关关系。

关键词：徐州市 PM2.5 PM10 土地利用类型绿地景观格局

城市建成区绿地景观格局的人类活动强度影响及其服务功能研究

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城市建成区绿地景观格局的人类活动强度影响及其服务功能研究

作者：牛远桥江苏师范大学

学位级别：硕士

城市是人类社会文明发展到一定阶段的产物,聚集了大量人口和物质财富,并为人类经济社会活动提供了重要的物质基础和空间载体。由于作为具有较强人类活动干预的自然人工复合系统,城市内部高强度的人类活动会剧烈的改变其绿地景观格局,从... 详细信息

城市是人类社会文明发展到一定阶段的产物,聚集了大量人口和物质财富,并为人类经济社会活动提供了重要的物质基础和空间载体。由于作为具有较强人类活动干预的自然人工复合系统,城市内部高强度的人类活动会剧烈的改变其绿地景观格局,从而可能会导致其生态系统服务受损。因此有必要系统分析和研究人类活动与城市绿地景观及其服务功能的相互作用规律和关系,从而为更好的规制人类活动以便改善绿地景观格局和服务功能提供支持。本文以我国东部沿海城市南京为例,以遥感和地理信息系统空间分析技术为支持,首先应用网格景观指数法测算了研究区的绿地景观指数,然后综合采用了地理加权回归模型、网络分析等方法定量研究了人类活动强度对城市建成区绿地景观格局影响以及绿地景观服务功能的空间分异规律。结果表明:(1)东南钟山景区、南部的将军山景区中,人口密度、路网密度造成绿地景观的形状指较大,绿地斑块呈现破碎化的状态。对于景观面积比例来说,人口密度、路网密度较大的地带,景观面积比例较小。因此需要保护此处地带的绿地系统,避免受到来自人类活动强度的干扰。这两处地带虽然拥有较好的绿地景观,但是由于聚集度较高,公园绿地较为集中,公园绿地可达性处于中等水平,多为步行超过15分钟以上才可到达。(2)西南部是工业、耕地以及绿地所组成的混合型地带,对于混合区的耕地地带的斑块形状指数来说,人口密度造成了绿地景观斑块形状指数较高,导致了此处的绿地景观破碎化。混合区工业地带中,人口密度造成了此处绿地景观斑块破碎、聚集度低。混合地带中,由于居住人口少,对于此处的公园绿地规划也相对较少,且路网密度较低,交通的便捷性较差,部分区域需要无法通过步行与公共交通的出行方式到达公园,因此绿地可达性为建成区中最差。(3)建成区中心地带中,由于其大部分斑块被不透水面景观所占据,绿地景观斑块多为分散的分布状态,虽人类活动强度较高,但对此处绿地景观格局造成的影响相对较小。中心地带居住人口数量最多,为保证此处的绿色公平,有较多的公园绿地在此地带分布,因此中心地带的公园绿地可达性在建成区中相对较好,部分地区能够通过步行15分钟内到达公园,而大部分地带都可以乘坐公共交通在15分钟之内到达。(4)人类活动强度对建成区绿地景观格局的影响主要集中在东北、南部与西南部地带。虽然这三处人类活动强度普遍较低,生态保护较好,有较大面积的绿地斑块,但生态敏感性较高。此外,由于这三处地带的人类活动强度低,各方面的配套设施不够完善,导致公园绿地可达性较差;而对于中心地带来说,虽然其绿地斑块面积较小,多为分散的分布状态,但由于各类人类活动强度较高,公园绿地较多,各项配套设施完善,绿地景观的服务功能相对较好。此研究成果可为规范南京市的人类活动和促进区域可持续发展提供支持,也可为之后各个建成区研究提供一个新的思路。

关键词：南京市建成区地理加权回归模型绿地景观格局人类活动强度网格化景观指数

城市绿地景观格局对PM2.5、PM10浓度时空变异的影响——以徐州市主城区为例

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城市绿地景观格局对PM2.5、PM10浓度时空变异的影响——以徐州市...

作者：宋海啸聊城大学

学位级别：硕士

自改革开放以来,我国不断加快的城市化进程,导致了城市大气污染加重,危害着人类健康,在如今城市土地面积紧张的情况下,如何在有限的条件下,充分发挥绿地景观格局对PM、PM的削减作用,探讨城市绿地景观格局对PM、PM的影响,显得极为迫切。... 详细信息

自改革开放以来,我国不断加快的城市化进程,导致了城市大气污染加重,危害着人类健康,在如今城市土地面积紧张的情况下,如何在有限的条件下,充分发挥绿地景观格局对PM、PM的削减作用,探讨城市绿地景观格局对PM、PM的影响,显得极为迫切。本文基于徐州市2018年气象数据、7个国家监测站点的PM、PM数据以及遥感影像数据,以各个监测点为中心,以1km、2km、3km为半径绘制缓冲区,将缓冲区内的遥感影像导入Arc GIS,用目视解译的方式获取缓冲区内的土地利用信息,将土地利用类型划分为:城市绿地、农地、建设用地、交通用地、水域以及未利用土地。使用Fragstats软件计算各尺度内绿地景观格局指数(PLAND、LPI、SHAPE＿AM、DIVISION)。利用EXCEL、SPSS软件分析PM、PM时间及空间分布特征、PM、PM浓度与气象因素之间关系以及不同尺度下的城市绿地景观格局与PM、PM浓度之间的相关性。结果表明:(1)徐州市主城区全年PM、PM浓度变化较大,二者的浓度值均在夏季最低,冬季最高。二者浓度值按季节由高到低为:冬季>春季>秋季>夏季。出现这种情况的主要原因是夏季高温多雨有利于大气污染物的扩散,冬季寒冷干燥减缓了大气颗粒物的扩散。(2)PM和PM浓度受气象因素的变化而产生浮动,当气温升高或风速变大时,PM和PM浓度会随之减小,主要是因为气温升高大气结构不稳定,有利于大气污染物的扩散,风速变大也加速了颗粒物的转移与稀释。当气压增大时,PM和PM浓度也随之上升是因为当气压升高时,气温降低,大气结构趋于稳定,近地面风速变小,大气污染物进多出少,导致PM和PM浓度居高不下。(3)PM、PM浓度对土地利用类型反应较为敏感,绿地、农地和水域作为PM的“汇景观”可以降低PM的浓度,建设用地、交通用地和未利用土地是PM的“源景观”,它们的面积增大也会使PM浓度增大。农地与PM浓度具有季节性差异,冬季和春季,农地会使PM浓度降低,夏季和秋季会使PM浓度增大,主要是因为夏季和秋季是收割和播种的季节,土地翻耕、秸秆燃烧会增加地区PM的浓度。(4)PM和PM浓度对绿地景观格局的响应存在季节和尺度上的差异,总体而言,绿地的PLAND、LPI、SHAPE＿AM与PM、PM浓度具有显著的负相关性,DIVISION与PM、PM浓度呈显著正相关关系。增加绿地斑块所占景观面积比和绿地斑块的面积可以有效的降低区域内的细颗粒物浓度值,并且越小尺度内的绿地斑块形状越复杂,其发挥滞尘能力就越强。绿地斑块的连通性越高,越有利于形成通风廊道,越有利于加快颗粒物的扩散。(5)采用多元逐步回归方法得出影响PM和PM浓度变化的最优回归模型,结果发现PLAND和LPI指数对PM浓度的变化影响最大,LPI和DIVISION对PM浓度的变化影响最大。

关键词：徐州市 PM2.5、PM10 时空分布特征绿地景观格局

基于AOD反演的PM2.5浓度分布与城市绿地景观格局关系探讨——以重庆主城区为例

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基于AOD反演的PM2.5浓度分布与城市绿地景观格局关系探讨——以重...

作者：钱浩宇西南大学

学位级别：硕士

随着近年来我国经济水平的提高,城镇化的快速深入推进和迅猛发展,城市PM污染日益严重,同时城市居民的身心健康与生活以及城市的经济可持续发展都会受到严重的影响。城市绿地空间作为我国现代城市生态系统的重要组成部分,其结构分布和其... 详细信息

随着近年来我国经济水平的提高,城镇化的快速深入推进和迅猛发展,城市PM污染日益严重,同时城市居民的身心健康与生活以及城市的经济可持续发展都会受到严重的影响。城市绿地空间作为我国现代城市生态系统的重要组成部分,其结构分布和其空间结构的特征,一方面直接影响着其生态效益的充分发挥,另一方面还对于城市绿地的景观和格局设计产生重要的影响。PM的浓度分布受到与其所处空间环境的扩散与沉积能力影响,因而,研究PM与城市绿地及景观格局的耦合关系,对缓解城市PM的污染具有重大意义。基于此,本文以重庆主城区内九个监测站点为研究对象,利用气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与多元回归模型等方法反演该区域2008、2013、2018年的四季PM浓度数据,并通过多重线性回归分析探究其对空间监测站点缓冲区域内土地利用类型面积比、绿地景观格局的共同影响机制。得到的主要结论如下:(1)本文基于MODIS L1B卫星遥感数据,利用暗像元算法反演得到重庆市主城区1KM分辨率AOD图像,并利用地面的全自动太阳光度计(CE-318)的监测结果进行验证,结果显示两者之间的相关关系R达到0.834,说明其反演精度较好,证明了基于卫星遥感图像反演AOD的可行性和可靠性。(2)本文以反演的AOD为因变量,PM浓度为自变量,同时加入气象数据和地形数据,建立了以AOD为导向的PM浓度地理时空多元线性回归模型,并将估算的结果与简单线性模型进行留一交叉验证。结果显示,模型拟合度R由简单线性模型的0.517提升到0.806,模型性能较好。(3)本文通过对PM浓度对土地利用类型进行拟合分析,发现不同类型的土地利用格局与PM的耦合关系差异明显。城市绿地、农业用地面积占比与PM质量浓度呈负相关;城市建设用地面积占比与PM质量浓度呈正相关,即非建设用地斑块面积越大,对缓解PM质量浓度越好。高尺度域下(5km×5km-6km×6km)相关程度会高于中尺度域(3km×3km-4km×4km)高于低尺度域(1km×1km-2km×2km)。(4)PM浓度与绿地景观格局耦合关系存在明显季节尺度差异。PM浓度与绿地斑块面积比(PLAND)、平均绿地斑块分维数(FRAC-MN)、平均绿地斑块形状指数(SHAPE-MN)、景观分离度指数(CONTAG)四类绿地景观格局指数的线性回归对春、秋、冬季保持正相关,而对夏季变化趋势呈负相关,说明PM对季节变化较敏感;时间尺度上,年际间三者的相关性差异性不大,但同一年的不同季节具有一定的差异性;对于夏季而言,仅在1km×1km尺度PM与PLAND呈显著正相关,1km×1km-3km×3km尺度PM与LPI呈显著正相关,1km×1km-2km×2km尺度PM与CONTAG呈显著负相关,同时二者之间的耦合关系具有最佳的尺度效应,在特定尺度下的绿地景观格局变化能够起到最大的缓解效应。对于春秋冬三季而言,随着尺度的增加,PLAND与PM浓度的正相关性逐步减弱,负相关性逐步增强;在春冬季3km×3km、秋季5km×5km开始由正相关性转为负相关性,且均在6km×6km时三季的负相关性最强;对于绿地景观格局指数而言,FRAC-MN在春季2km×2km时与与PM浓度的相关性由正转负,且在6km×6km具有最强负相关性,与秋冬两季PM浓度均在6km×6km、4km×4km呈最强负相关性;SHAPE-MN均在春季冬季1km×1km、秋季2km×2km与PM浓度负相关性最强;CONTAG在春季秋季6km×6km、冬季5km×5km。

关键词： PM2.5 绿地景观格局气溶胶光学厚度多尺度重庆主城区

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城市中心区绿地景观格局与生态规划设计分析

城市中心区绿地景观格局与生态规划设计分析

作者：张小弸天津大学

学位级别：硕士

城市绿地是城市景观的重要组成部分,应用景观生态学的理论和方法对城市绿地景观格局进行分析评估,进而作出景观生态规划设计,是研究城市绿地景观问题的一条新途径,它不仅完善和补充了城市绿地景观规划设计的理论和方法,而且为营建合理... 详细信息

城市绿地是城市景观的重要组成部分,应用景观生态学的理论和方法对城市绿地景观格局进行分析评估,进而作出景观生态规划设计,是研究城市绿地景观问题的一条新途径,它不仅完善和补充了城市绿地景观规划设计的理论和方法,而且为营建合理的城市绿地空间分布格局、创造优美的城市生活环境提供了科学依据。城市中心区是城市中环境问题突出且急需改造的区域。其绿地景观要素构成比较丰富,包括公园绿地、街头绿地及小游园、游憩绿地、居住区附属绿地、单位附属绿地、道路绿地、滨河绿地、非滨水防护绿地以及自然植被等。本文选取城市中心区绿地景观为研究对象,以天津市八马路地区为例,通过对该区现状与规划方案进行定量的分析和对比,科学的评价了规划方案的生态效用,为下一步的方案调整提出合理意见,以保证城市中心区的生态环境在改造过程中的可持续发展。本文在分析过程中,借助spss统计应用实务软件、googlearth卫星航拍图、autoCAD面积测量软件等,应用景观生态学的理论和方法,在一定尺度上,探讨研究范围内绿地景观要素的构成、空间格局、绿地景观与城市中心区环境质量的关系,进而上升到绿地景观生态规划设计方面的研究。在此基础上,对绿地景观生态规划设计内容的归纳、含义的探求、原则的总结是本文研究的意义所在。以期为我国的城市绿地景观设计提供参考。

关键词：景观生态学绿地景观格局绿地景观生态规划设计