[發(fā)明專利]一種基于層級景觀模型的樓層尺度城市綠度感知度量方法

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• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108491642A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶巖;陳旭;孫云曉;張佳暉;王橋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所;三亞中科遙感研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06K9/00;G06K9/46;G06T3/00;G06T7/62
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

本發(fā)明提出一種基于層級景觀模型的樓層尺度城市綠度感知度量方法，用于定量度量城市居民處于不同樓層對城市植被的視覺感知。通過以下技術(shù)步驟實(shí)現(xiàn)：步驟1)利用高分辨率影像和機(jī)載雷達(dá)數(shù)據(jù)獲得植被樹木的頂點(diǎn)位置、樹冠邊界、樹冠橢球體的冠徑和極半徑；步驟2)構(gòu)建層級景觀模型，將樹冠橢球體在不同高度下進(jìn)行切割處理，得到不同層面上的層級視圖；步驟3)計(jì)算樓層的感知點(diǎn)高度h_i和樹冠橢球體的橫截面積步驟4)利用緩沖區(qū)分析法，確定建筑物周邊植被樹木的空間分布；步驟5)量算建筑物與植被樹木之間的距離d_i，利用反距離加權(quán)插值的方法計(jì)算接觸機(jī)會(huì)；步驟6)構(gòu)建綠色開敞指數(shù)，將樹冠橢球體的橫截面積和距離d_i作為計(jì)算參量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市綠度空間遙感建模領(lǐng)域，涉及一種基于層級景觀模型的樓層尺度城市綠度感知度量方法。

背景技術(shù)

城市綠度空間是指城市范圍內(nèi)為植被覆蓋且具備一定生態(tài)服務(wù)效益的區(qū)域，對城市環(huán)境有積極影響，具有方便可達(dá)性，較城市綠地而言突出其三維特征。作為城市重要組成部分，城市綠度空間能夠凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源和平衡城市自然環(huán)境，對于維持城市環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。研究表明，城市綠度空間能夠幫助居民減輕生活壓力(De Vries；Grahn；Verheij；Korpela)。在單體建筑物里的城市居民接觸城市綠度空間的概率影響著城市居民生活的質(zhì)量和安全感，接觸城市綠度空間越多越容易，居民身心越健康，人們溝通越好。此外，城市綠度空間能夠給孩子身心發(fā)展提供良好的環(huán)境(Groenewegen；Maas；Troy)。Mcpherson對城市綠度空間在城市環(huán)境和居民身心健康方面的作用進(jìn)行評價(jià)，指出在城市綠度空間方面的投資所取得的效益不亞于其他方面的金錢投資。

人們接觸自然往往通過到自然公共環(huán)境或透過窗戶觀看附近植被的方式。雖然公園中最易接觸到自然環(huán)境，但對于遠(yuǎn)離公園或市中心工作生活的人而言，較難將其作為日常生活的一部分。研究表明，通過獲取窗外的視覺風(fēng)景可以增加居民對所在生活區(qū)域的滿意度，并減輕壓力、提高生產(chǎn)力。考慮到大多數(shù)城市居民生活在多層建筑中，窗戶或陽臺(tái)是其享受自然的唯一機(jī)會(huì)，因此研究不同樓層的人們對綠度空間的感知量很有意義。

目前仍缺少城市綠度感知定量度量模型。以往描述居民對綠色空間的感知主要停留在主觀層面上。常通過自填式問卷來評估，如研究“透過辦公空間窗口欣賞自然風(fēng)景元素的時(shí)間百分比”。但由于時(shí)間消耗不同，它限制了研究結(jié)果的普適性，并且不同受訪者對結(jié)果的反饋是主觀的。使用街景圖像客觀評估街道尺度城市綠度感知的可視化方法，獲取人們在地面上看到的行道樹輪廓視圖。在室內(nèi)的人們透過窗戶感知鄰域水平的綠度同樣需要可視化方法，但其過程更為復(fù)雜。

鑒于此，本模型提出了層級景觀模型，包括城市特征的3D建模和基于LiDAR數(shù)據(jù)、高分辨率影像的空間分層策略。在對綠度空間的定量感知方面，通過對每個(gè)建筑物樓層進(jìn)行空間分析，提出了綠色開敞指數(shù)(Exposure Opportunity Index，EOI)作為解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種基于層級景觀模型的樓層尺度城市綠度感知度量方法，用于定量度量城市居民處于建筑物不同樓層對城市植被的視覺感知。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1)利用高分辨率航空影像數(shù)據(jù)，輔助機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)獲得研究區(qū)植被樹木的頂點(diǎn)位置、樹冠邊界、樹冠橢球體的冠徑和極半徑信息；

步驟2)構(gòu)建層級景觀模型，通過將樹冠橢球體在不同高度下進(jìn)行切割處理，并投影到地面上，得到樹冠橢球體在不同層面位置上的層級視圖；

步驟3)根據(jù)建筑物的窗戶位置，計(jì)算每一層的綠度感知點(diǎn)高度h_i,并計(jì)算h_i高度下的樹冠橢球體的橫截面積

步驟4)以單體建筑物為中心，利用緩沖區(qū)分析法，設(shè)定緩沖區(qū)半徑，確定建筑物周邊植被樹木的空間分布；