基于三维绿量的武汉城市公园斑块格局研究

论文摘要

随着城市人口的急剧膨胀和城市用地的过度紧张,我国城市的生态环境问题日益突出,空气污染严重、水体变质、酸雨频繁、温室效应加剧等一系列恶化的环境问题。城市原有的自然生境和自然景观逐渐消失,原生植被几乎消亡,人们很少有机会享受与野生动物相处的乐趣（张庆费,2004）,越来越多的人希望城市能够提供景观质量较好,比较舒适的游憩、休闲绿地。一方面满足城市居民对绿地活动场所的需求,更重要的一方面是来改善城市的生态环境。目前,在公园规划设计和植物生态效益等理论研究取得了很大的进展,但是,这些研究大多是基于定性化的理论分析研究基础上,少数定量的研究也存在着工作量大,环境差异影响等缺陷,而且大部分专业化的理论研究对于公园规范的编制和规划实施都存在着难以操作的困难。针对不同树种、群落层次结构的研究在理论上给我们在绿化结构上提出了一定的指导意义,但是实际操作中难以定量比较一片绿地的实际绿量。因此,本论文以城市公园绿量研究入手,以群落结构为基础,研究城市公园不同植物群落与绿量的相关性,公园绿地斑块的绿量分异格局。对公园绿地的规划、活动空间的组织,提出更直接、更有价值的指导作用。主要研究结果如下：（1）不同群落结构叶面积指数的聚类分析结果为：单层结构（纯乔木、纯灌木、纯草本）归并为简单结构群落；双层结构（灌草、自然乔草、人工乔草、乔灌）、三层结构（自然乔灌草、人工乔灌草）、多层结构归并为复杂群落结构；草地单独分为-类。（2）叶面积指数反演研究表明总体反演模型比分类反演结果要好,其中总体LAI-VI曲线估计方程为：指数模型y=2.6171*exp（2.4252x）（R2=0.700）；分类反演：复杂结构群落LAI-VI曲线估计方程为：指数模型y=2.6755*exp（2.3932x）（R2=0.688）,简单结构群落LAI-VI曲线估计方程为：二次模型y=2.6890+5.9917x+4.7501x2 （R2=0.702）.（3）通过实测LAI阈值,反推群落结构分类的NDVI阈值,得到复杂群落结构NDVI阈值为0.24,简单群落结构为0.11。然后结合非监督分类,分出硬质和水体,在通过叠加,能够将SPOT5影像的群落结构分出来,分类效果好。（4）结合武汉市不同类型公园群落分布特征,分析总结了公园内部不同群落结构的分布特点、不同类型公园绿量特点,为今后城市的公园绿地规划和绿量提高提供了参考依据；在公园绿量斑块分布基础上,为今后城市公园绿量提高提出了相关优化措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 三维绿量相关研究综述
• 1.2.1 国内外相关研究进展
• 1.2.2 城市公园绿地三维绿量的研究综述
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 研究区域概况
• 1.4.1 地理区位
• 1.4.2 气候条件
• 1.4.3 植物群落概貌
• 2 研究对象与方法
• 2.1 研究对象
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 群落调查方法
• 2.2.1.1 公园群落类型的划分
• 2.2.1.2 样地设置
• 2.2.1.3 空间三维绿量实测
• 2.2.2 数据处理方法
• 2.2.2.1 半球图像的处理方法
• 2.2.2.2 hemiview软件使用方法
• 2.2.2.3 试验统计方法
• 2.2.3 叶面积指数的反演
• 2.2.3.1 经验反演模型的局限
• 2.2.3.2 植被指数的选取
• 2.2.3.3 总体反演
• 2.2.3.4 分类反演
• 2.2.4 SPOT影像图的群落结构分类
• 2.2.4.1 数据来源
• 2.2.4.2 遥感影像图预处理
• 2.2.4.3 SPOT影像图的分类
• 3 结果与分析
• 3.1 群落结构LAI的聚类分析
• 3.1.1 调查样地LAI计算数据的处理
• 3.1.2 调查样地叶面积指数的多重比较
• 3.2 叶面积指数的反演研究
• 3.2.1 城市公园植被指数的提取
• 3.2.2 总体反演
• 3.2.2.1 LAI-VI曲线估计
• 3.2.2.2 配对样本T检验
• 3.2.3 分类反演
• 3.2.3.1 简单结构群落
• 3.2.3.2 复杂结构群落
• 3.3 基于NDVI的群落结构分类
• 3.3.1 公园不同群落结构之间NDVI植被指数阈值
• 3.3.2 SPOT影像的分类
• 3.3.3 影像分类后期处理
• 3.4 典型公园内部绿量分布
• 3.4.1 不同类型公园公园绿量分布图
• 3.4.2 公园内部绿量等级分布
• 3.5 公园内部分异格局研究
• 3.5.1 公园功能区绿量分异特征
• 3.5.2 公园功能区群落结构分异特征
• 3.5.3 公园类型绿量分异特征
• 3.6 典型公园绿量空间格局——以解放公园为例
• 3.6.1 公园功能区绿量特点
• 3.6.2 公园绿量功能区的群落特征
• 3.7 公园内部绿量优化措施
• 3.7.1 增加绿化复杂结构群落的比例,提高绿容积率
• 3.7.1.1 复杂结构群落的层次的增加
• 3.7.1.2 减少裸土层的面积
• 3.7.1.3 充分利用滨水生境营造特色植物景观
• 3.7.2 构建稳定的高绿量植物群落结构
• 3.7.2.1 模拟自然生态群落环境,恢复和保留高绿量区
• 3.7.2.2 合理改善公园植物群落结构分布格局
• 3.7.2.3 增加公园小地形处理,合理配置植物群落
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 绿量与植物群落结构关系紧密
• 4.1.2 基于LAI的反演总体反演精度高于分类反演
• 4.1.3 自然山体地形的公园的高绿量复杂结构群落明显高于一般公园
• 4.1.4 专类公园武汉植物园也存在大斑块高绿量的区域
• 4.1.5 江滩公园高绿量植物群落结构斑块最低
• 4.1.6 三维绿量指标完善了城市公园评价指标体系
• 4.1.7 公园内部绿量等级分布为城市公园格局提供了优化指导
• 4.1.8 加强公园各功能区高绿量斑块联系
• 4.2 讨论
• 4.2.1 计测仪器在三维绿量研究中的作用和局限性
• 4.2.2 基于SPOT影像图的群落结构分类
• 4.2.3 对公园类型的选取需要更加全面
• 4.2.4 绿量与植物配置结合起来,为今后绿化提供一定的参考依据
• 4.2.5 影像类型和分辨率的的选择对结果会造成一定的影响
• 参考文献
• 致谢