[发明专利]一种融合树冠三维结构的城市绿辐射受益量计算模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于融合树冠三维结构的城市绿辐射受益量计算模型，构建过程包括如下步骤：步骤1)提取城市中不同单体树种的冠层结构信息；步骤2)采用经验关系法反演所述基准图中的叶面积指数；步骤3)结合冠层结构信息与叶面积指数反演结果，构建二者之间的回归模型；步骤4)将单株立木的树冠体积值与LAI反演量相结合，获得位于冠层不同高度面上的叶面积含量；步骤5)确定所述基准图中的植被水平蒸散梯度；步骤6)提取建筑物的平均高度、投影面积和体积等参数；步骤7)结合步骤4)、步骤5)、步骤6)中得到的三个基本输入参数，构建城市绿辐射受益量计算模型，获得绿辐射受益量分布图，以及不同高度层所对应的绿辐射受益量分布特征。

技术领域

本发明涉及一种融合树冠三维结构的城市绿辐射受益量计算模型的构建方法，本发明能够更好的描述对城市环境具有积极影响的环境因子在三维地域空间网格内的含量及分布规模，有效地揭示城市绿地生态效益服务范围。

背景技术

城市绿地作为依附于城市土地资源的一种重要的城市基础设施形态，在改善城市生态环境、促进人体健康等方面起着不可或缺的积极作用，其生态意义与环境价值的重要性也正逐渐被人们所关注。城市绿地的生态效益功能主要体现在改善城市气候圈循环(调节气温、增加空气湿度)；净化空气(吸收二氧化碳、释放氧气)、保持水土(涵养水源)；滞留烟尘；降噪隔音；保护物种多样性，提升城市生态系统抗干扰能力等功能。

目前，国外城市绿地研究多集中于改善城市环境质量、保护生物多样性、提供休闲娱乐和生态系统管理等生态效益方面。随着人们对城市绿地功能认识的提升，以及遥感数据源的多样化，人们不再满足于简单城市植被制图，而是考虑从多角度、多维数开展城市绿色空间度量。

Hofmann等通过对格网中不同类型的植被赋以一定的权重系数，来度量每个格网的绿量大小。奥地利萨尔茨堡大学利用遥感影像提取了二维植被类型信息，融合进邻接建筑物层高、直线距离等要素，为反映公民福祉与城市绿色生态提供了一种新方法，并认为城市绿地的邻接程度是改善居民生活条件的重要因素。Gupta等对研究区进行土地利用分类及建筑物高度信息，利用格网法分别计算单个格网中建筑物密度、高建筑物密度和绿地的邻接程度等参量并赋权重系数，计算研究区的城市绿色空间指数。20世纪80年代以来，我国一直以城市人均公共绿地面积、绿地率和绿化覆盖率这3项指标来指导我国城市绿地建设。尽管这些指标能从数量上说明一些问题，却难以在空间上描述绿地景观的空间布局，从而真正反映绿地对人民服务的有效性。

绿地是实际存在三维空间的几何实体，其产生的生态效应及其对环境的动态调节理应也是三维的，考虑到这一问题，本发明试图建立一种融合树冠三维结构的城市绿辐射受益量计算模型，用于定量描述绿辐射受益量在指定高度层上的含量及分布，量化绿地的生态效益服务范围，以期更好地指导城市绿地规划建设。

发明内容

本发明提出一种融合树冠三维结构的城市绿辐射受益量计算模型的构建方法，用于描述不同缓冲范围内蒸腾效益因子在指定高度层上的含量及分布特征，揭示城市绿地生态效益服务范围。

本发明的目的通过以下技术步骤实现：

步骤1)利用机载激光雷达数据，辅以高分辨率航空影像，提取城市中不同单体树种的冠层结构信息，具体包括树顶位置、树高、树冠投影轮廓、冠径、冠高、树冠体积等参数，绘制冠层结构信息基准图；

步骤2)采用经验关系法反演所述基准图中的叶面积指数，得到叶面积指数反演结果分布图；

步骤3)结合冠层结构信息与叶面积指数反演结果，构建二者之间的回归模型，获得基于冠层体积信息的叶面积指数反演模型；

步骤4)将单株立木的树冠体积值与LAI反演量相结合，经由微积分计算，获得位于冠层不同高度面上的叶面积含量，绘制植被生态效益源分布图；