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关于生态效益相关论文范文例文 跟CITYgreen模型在城市绿地生态效益中的应用方面论文范文例文

版权:原创标记原创 主题:生态效益范文 类别:职称论文 2024-01-20

《CITYgreen模型在城市绿地生态效益中的应用》

该文是关于生态效益相关论文范文例文与生态效益和城市绿地和CITYgreen模型有关论文范文。

摘 要:城市绿地是城市的重要基础设施,是生态文明建设的重要内容.绿地生态效益评价一直是研究热点之一,本文通过论述CITYgreen模型在城市绿地生态效益研究中的应用现状,提出CITYgreen模型实际应用中存在的问题及展望.

关键词:CITYgreen;绿地;生态效益;碳储存

城市绿地是指以自然植被和人工植被为主要存在形态的城市用地.[1]包含城市建设用地范围内用于绿化的土地、城市建设用地之外,对城市生态、景观和居民休闲生活具有积极作用、绿化环境较好的区域.绿地生态效益包括:维持碳氧平衡、调节温湿度、净化空气、保持水土、减缓径流、维持生物多样性等.绿地生态效益的研究经历了从定性描述到定量评价的演变,目前利用“3S”技术进行大范围的绿地生态服务功能评价是研究的热点方向,如基于“3S”技术的生态效益评价模型CITYgreen模型、i-tree模型、UFORE模型等已越来越多地用于绿地生态效益评价.目前,国内使用较多的模型有CITYgreen 模型.本文拟对CITYgreen 模型应用现状和前景进行分析总结.

一、CITYgreen 模型介绍

CITYgreen 模型是基于ESRI 的Ar?cView软件开发的功能扩展模块,由美国林业署开发,2002 年推出升级版的CITYgreen5.0 版本,目前已更新至CITYgreen5.4版本.模型基于遥感、地理信息系统、全球卫星定位技术,被广泛用于城市绿地生态效益评价.2002年版本界面更加友好,且易于操作,能够利用光谱、高分辨率影像,通过数字化建立不同专题图层,输入调查参数,对研究区域的城市绿地系统生态效益进行评价与分析.模型所要解决的问题是怎样更好地将绿色基础建设的政策融合并真正实践到城市中,其目的是鼓励社会利用GIS的树冠层与非树冠层数据估算城市森林的效益,进而更好地进行土地利用规划.[2]

1.CITYgreen 模型的功能

CITYgreen 模型分析的绿地生态效益包括碳储存/碳吸收、清除大气污染物、暴雨缓排、节能、树木生长预测、土地规划方案生态效益评价、野生动物保护等,并将上述生态效益按照影子工程法、替代价值法等核算方法折算成直观的经济价值.[3]CITYgreen 模型可在两个尺度上对绿地生态效益进行分析评价研究,分别为大尺度和小尺度.大尺度是从较大范围内研究城市绿地植被的生态效益,如整个城市、林场等,通常使用栅格数据,分析速度较快;小尺度是以一个公园、社区、绿地为研究对象,通常使用矢量数据,需要进行数字化,分析速度较慢.[4]

2.CITYgreen 模型的结构

CITYgreen 模型由数据模块和生态效益分析模块组成,.其中,数据模块包括空间数据和属性数据两大数据库.空间数据是由遥感影像、航片、卫片等得到图片,需经过特殊处理用于生态效益评估.它主要存储空间对象(如植被、建构筑物、下垫面情况等)的几何特性;属性数据来源于文献资料、实地调查数据等,主要通过键盘录入,包括研究区、植被、建构筑物、硬质化地面、水体、草坪等.生态效益分析模块通过调用数据模块运算分析空间数据与属性数据,以生态效益分析报告的形式,得出研究区(Study area)各类生态效益.

二、CITYgreen 模型的应用进展

在我国较早应用CITYgreen 模型进行绿地生态效益研究的是中科院沈阳应用生态研究所,以沈阳市城市森林为研究对象,基于CITYgreen 模型对沈阳市城市森林的数量特征、结构特征、质量特征进行系统性分析,直观量化城市森林生态效益,开拓了我国绿地生态效益评价研究的新手段.

1.在绿地生态效益评价中的应用

近年来,模型在绿地生态效益评价应用较多.连军营等利用模型中的暴雨缓排模块,对西安市二环内建城区城市森林进行研究,对绿地减少的暴雨径流效益进行定量分析,城市森林的截流效益与森林覆盖率有关,森林覆盖率较高,所以截流效益较高.研究者在研究过程中修正了模型暴雨缓排模块的水文参数,将计算结果与国内不同类型森林的截留率进行比较,认为模型计算的结果基本合理.[5]

刘常富等研究了沈阳市不同类型及郁闭度等级的城市森林固碳效益和清除大气污染物效益.结果表明,城市森林碳储量与森林结构密切相关,高郁闭度下森林固碳能力和净化能力皆高,低郁闭度下固碳能力和净化能力则取决于森林结构.[6]

黄初冬等运用回归决策树模型和AS?TER 影像分析城市森林丰度,运用CITYgreen模型分析城市森林生态效益,提出运用回归决策树模型分析城市森林的新方法,此法较经济快捷,适用于大面积快速森林调查.[7]

张磊等运用CITYgreen模型对合肥、蚌埠、马鞍山的城市森林进行大尺度研究.结果表明,城市森林生态效益与城市森林覆盖率关系最为密切.[8]

徐飞等应用CITYgreen 模型研究上海不同城市森林群落结构与固碳能力的关系.结果表明,城市森林郁闭度与碳密度及固碳率都呈现极显著正相关,群落平均胸径与碳密度呈正相关,混交林碳密度显著高于纯林.[9]

张陆平应用CITYgreen 模型及层次分析法,计算城区绿地生态效益,并建立评价指标体系,提出调整绿地结构最有效手段是提高郁闭度,株数密度控制在<1000株·hm-2 范围内,为绿地结构调整提出了理论依据.[10]

张侃等以1994 年及2004 年杭州市影像数据为基础,对杭州市绿地生态服务价值进行估算和对比分析,研究了杭州市土地利用变化和经济发展状况对绿地的影响.结果表明,10年间杭州市绿地虽然减少,但绿地生态服务价值增加,说明杭州市适宜的土地利用调整有效地协调了城市经济发展与城市生态功能的关系,高效能实现土地利用的生态服务功能.[11]

王耀萱等利用模型对厦门市不同类型的城市森林进行了研究,结果表明,城市森林中生态效益较好的是自然林,其次是城市公园,研究结果为厦门城市森林规划和建设提供了科学参考.[12]

2.在树木生长模拟方面的应用

李辉利用模型,对东北林业大学实验林场树木生长状况、对大气污染物吸附情况、碳储存碳吸收进行现状评价,并利用模型模拟预测功能,对10年、20年、50年后的相关指标进行模拟预测.[13]

李佩武等以深圳梧桐山林地为例,利用航片与林地样方中树木生长数据,使用模型的生态效益模块预测林地树木生长.结果表明,林地生长与生态效益增长态势不均衡与不同树木的生命周期及其特性相关.[14]该项研究进一步用处理大尺度的城市生态系统分析法(UEA 法)比较验证CITYgreen 模型局地分析方法(LAE 法).所得到的数据结果表明,两种计算结果误差在合理范围内,间接检验了CITYgreen模型用于城市绿地生态价值评估的可行性及研究结果的可靠性.近年来,CITYgreen模型在城市森林碳储量研究中得到了一些应用,如对深圳、苏州、杭州等城市森林生态效益进行了研究,但对野外人工林碳储量核算中应用研究较少.杜欣对人工林CITYgreen模型的准确性进行了验证,结果显示CITYgreen 碳储量模拟值与生物量转换计算值无显著差异,模型计算结果较为准确.[15]

3.城市森林管理方面的应用

目前,CITYgreen模型在城市森林管理方面较少.胡志斌等利用Arcview3.2 Ave?nue 语言进行二次开发,建立基于CITYgreen模型的城市森林管理信息系统,并利用系统分析研究沈阳市城市森林结构与效益,为城市森林规划管理提供了理论依据和技术支持,具有一定的前瞻性.[16]

刘江涛等以昆明市金碧公园为研究对象,对其所产生的生态效益及抚育管理成本进行了量化分析.结果表明,绿地的直接抚育管理成本与生态效益成本比为1.28,效益远大于成本,从经济学角度来看是合算的.论文进一步提出应通过提高城市绿地植物配置水平,进一步提高生态效益成本比.[17]

4.在生态规划方面的应用

邹涛等结合城市和住区的规划设计项目,利用模型进行了三次城市植被生态效益测算.结果表明,在规划设计中运用量化手段评价植被生态效益,有助于规划设计方案的选择.李新等[19]采用“3S”技术和模型对研究区域内部树木生态效益进行计算,旨在将CITYgreen引入到城市规划设计工作中去.[18]

三、CITYgreen 模型应用展望

我国利用CITYgreen 模型研究城市绿地生态效益还只是停留在较基础的生态效益评价上,且研究结果得到实际应用的很少.此外,模型在社区节能、生物多样性保护、城市规划方案、土地利用决策等方面的应用与国外相比有较大差距.

(1)关于CITYgreen模型的参数.模型的参数基于美国城市数据,我国各城市数据与美国有一定差异,模型的进一步应用需要制订符合我国实际情况的运行参数和数据库.另外,模型评价的生态效益评价范围并未包含灌木、草地、湿地的生态效益,这一方面有待完善.

(2)单位换算问题.在属性数据库中,一些参数使用的是英制,给参数输入和计算结果的换算带来一定的不便,如能全部使用国际单位制则更好.

(3)关于模型评估生态效益原理.模型评估碳储存、清除空气污染物与森林覆盖率是简单线性比例关系,这是一种简化的做法,与实际情况有一定的差别,提出更为精确的模型是未来的研究方向之一.

(4)关于CITYgreen模型验证.目前的研究仅在CITYgreen模型的碳储量、削减洪峰方面进行了准确性验证,但是在清除空气污染物、节能方面尚缺乏必要的验证.

(5)在节能和规划方面的应用.CITYgreen模型的功能包括碳储存/碳吸收、清除大气污染物、暴雨缓排、节能、预测树木生长、绿地规划方案等.目前,国内学者应用CITYgreen 模型的研究主要集中在绿地生态效益的评价和树木生长模拟方面,在绿地规划方案研究上仅有少数引入性文章,在节能上的应用几乎是空白.因此,应用模型对绿地规划及设计方案进行辅助分析,评价生态效益和节能效益,使绿地规划及设计研究有据可依,是模型应用研究未来的方向之一.

综上所述,今后的研究重点应该在模型规划应用、模型参数修改、模型结果检验、生态效益评价内容增加,以及建立适用于我国的绿地生态效益评价模型等.

参考文献

[1] C/T85-2002,城市绿地分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]占珊,闫文德,田大伦,等.基于CITYgreen 的城市森林生态效益评估的应用[J].中南林业科技大学学报,2008,28(2):137-143.

[3]李海梅,刘常富,何兴元,等.沈阳市行道树树种的选择与配置[J].生态学杂志,2003,22(5):157-160.

[4]American Forests.CITYgreen5.0 User Manual[Z].American Forests,2002.

[5]连军营,刘康,王俊,等.城市森林减少的暴雨径流效益定量与分析——以西安市二环内建城区为例[J].水土保持通报,2008,28(6):28-31.

[6]刘常富,何兴元,陈玮,等.基于QuickBird 和CITYgreen 的沈阳城市森林效益评价[J].应用生态学报,2008,19(9):1865-1870.

[7]黄初冬,邵芸,李静,等.基于回归决策树和AS?TER卫星影像的城市森林研究[J].浙江林学院学报,2008,25(2):240-244.

[8]张磊,吴泽民,吴文友.基于GIS 技术的城市森林生态效益比较——以合肥、蚌埠、马鞍山市为例[J].东北林业大学学报,2010,38(3):82-86.

[9]徐飞,刘为华,任文玲,等.上海城市森林群落结构对固碳能力的影响[J].生态学杂志,2010,29(3):439-447.

[10]张陆平.基于CITYgreen模型的上海市城区绿地生态效益研究[D].南京:南京林业大学,2011.

[11]张侃,张建英,陈英旭,等.基于土地利用变化的杭州市城市森林生态服务价值CITYgreen模型评价[J].应用生态学报,2006,17(10):1918-1922.

[12]王耀萱,兰思仁,猛.基于CITYgreen模型的厦门城市森林生态效益研究[J].河南科技学院学报,2014,42(2):20-23.

[13]李辉.基于CITYgreen的城市森林生态效益对比研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2004.

[14]李佩武,李贵才,陈莉,等.基于GIS 的深圳梧桐山林地增长预测与削减径流生态效益评估[J].地理与地理信息科学,2008,24(5):80-83.

[15]杜欣,段文军,罗盛锋.CITYgreen模型在人工林碳储量核算中的应用研究[J]. 中南林业科技大学学报,2016,36(11):103-107.

[16]胡志斌,何兴元,李月辉,等. 基于CITYgreen模型的城市森林管理信息系统的构建与应用[J]. 生态学杂志,2003,22(6):181-185.

[17]刘江涛,赵林森.昆明市金碧公园部分生态效益及其抚育管理成本分析[J]. 西北林学院学报,2008,23(4):214-217.

[18]邹涛,黄一翔,周正楠等.生态城市建设与城市森林的综合生态价值评估[J].建筑学报,2009(7):45-47.

[19]李新,张倩倩,张伟捷,等.基于CITYgreen的城市绿地规划研究[J].山西建筑,2011,37(7):197-198.

(作者单位:南京南咨工程咨询有限公司、山东中交园林有限公司)

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