[发明专利]一种基于层级景观模型的楼层尺度城市绿度感知度量方法

说明书

本发明提出一种基于层级景观模型的楼层尺度城市绿度感知度量方法，用于定量度量城市居民处于不同楼层对城市植被的视觉感知。通过以下技术步骤实现：步骤1)利用高分辨率影像和机载雷达数据获得植被树木的顶点位置、树冠边界、树冠椭球体的冠径和极半径；步骤2)构建层级景观模型，将树冠椭球体在不同高度下进行切割处理，得到不同层面上的层级视图；步骤3)计算楼层的感知点高度h_i和树冠椭球体的横截面积步骤4)利用缓冲区分析法，确定建筑物周边植被树木的空间分布；步骤5)量算建筑物与植被树木之间的距离d_i，利用反距离加权插值的方法计算接触机会；步骤6)构建绿色开敞指数，将树冠椭球体的横截面积和距离d_i作为计算参量。

技术领域

本发明属于城市绿度空间遥感建模领域，涉及一种基于层级景观模型的楼层尺度城市绿度感知度量方法。

背景技术

城市绿度空间是指城市范围内为植被覆盖且具备一定生态服务效益的区域，对城市环境有积极影响，具有方便可达性，较城市绿地而言突出其三维特征。作为城市重要组成部分，城市绿度空间能够净化空气、调节气候、涵养水源和平衡城市自然环境，对于维持城市环境质量和可持续发展具有重要作用。研究表明，城市绿度空间能够帮助居民减轻生活压力(De Vries；Grahn；Verheij；Korpela)。在单体建筑物里的城市居民接触城市绿度空间的概率影响着城市居民生活的质量和安全感，接触城市绿度空间越多越容易，居民身心越健康，人们沟通越好。此外，城市绿度空间能够给孩子身心发展提供良好的环境(Groenewegen；Maas；Troy)。Mcpherson对城市绿度空间在城市环境和居民身心健康方面的作用进行评价，指出在城市绿度空间方面的投资所取得的效益不亚于其他方面的金钱投资。

人们接触自然往往通过到自然公共环境或透过窗户观看附近植被的方式。虽然公园中最易接触到自然环境，但对于远离公园或市中心工作生活的人而言，较难将其作为日常生活的一部分。研究表明，通过获取窗外的视觉风景可以增加居民对所在生活区域的满意度，并减轻压力、提高生产力。考虑到大多数城市居民生活在多层建筑中，窗户或阳台是其享受自然的唯一机会，因此研究不同楼层的人们对绿度空间的感知量很有意义。

目前仍缺少城市绿度感知定量度量模型。以往描述居民对绿色空间的感知主要停留在主观层面上。常通过自填式问卷来评估，如研究“透过办公空间窗口欣赏自然风景元素的时间百分比”。但由于时间消耗不同，它限制了研究结果的普适性，并且不同受访者对结果的反馈是主观的。使用街景图像客观评估街道尺度城市绿度感知的可视化方法，获取人们在地面上看到的行道树轮廓视图。在室内的人们透过窗户感知邻域水平的绿度同样需要可视化方法，但其过程更为复杂。

鉴于此，本模型提出了层级景观模型，包括城市特征的3D建模和基于LiDAR数据、高分辨率影像的空间分层策略。在对绿度空间的定量感知方面，通过对每个建筑物楼层进行空间分析，提出了绿色开敞指数(Exposure Opportunity Index，EOI)作为解决方案。

发明内容

本发明提出一种基于层级景观模型的楼层尺度城市绿度感知度量方法，用于定量度量城市居民处于建筑物不同楼层对城市植被的视觉感知。

本发明的目的通过以下技术步骤实现：

步骤1)利用高分辨率航空影像数据，辅助机载LiDAR数据获得研究区植被树木的顶点位置、树冠边界、树冠椭球体的冠径和极半径信息；

步骤2)构建层级景观模型，通过将树冠椭球体在不同高度下进行切割处理，并投影到地面上，得到树冠椭球体在不同层面位置上的层级视图；

步骤3)根据建筑物的窗户位置，计算每一层的绿度感知点高度h_i,并计算h_i高度下的树冠椭球体的横截面积

步骤4)以单体建筑物为中心，利用缓冲区分析法，设定缓冲区半径，确定建筑物周边植被树木的空间分布；