[发明专利]一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法

说明书

本发明公开了一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法，包括如下步骤：搜集基于建筑单体尺度的建筑空间数据；利用地理信息系统计算城市建筑的面积存量；分别搜集城市建筑中不同建筑类型、不同建筑结构、不同建筑年代的建筑寿命、建筑物质组成和建筑物质使用强度数据；利用地理信息系统计算建筑物质存量；利用物质流分析计算建筑物质流量。本发明通过结合地理信息系统和物质流分析核算城市建筑代谢，实现了在时空尺度上量化城市建筑代谢的格局、过程和驱动机制。

技术领域

本发明涉及产业生态学和地理信息系统交叉的技术领域，特别是涉及一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法。

背景技术

物质代谢核算是从物质的输入、储存和废弃物排放等过程对城市进行系统分析，是 解析城市发展过程、演变规律和驱动机制的关键内容。物质代谢核算可为城市矿产评估和循 环经济发展提供数据支撑，为制定有效的城市管理提供科学支持。因此，准确核算特定时空 边界内的物质代谢十分重要。

物质流分析基于物质守恒的基本原则，将社会经济系统的物质划分为输入、储存和输出三个环节，量化物质存量和流量的动态变化，揭示物质在特定时空边界内的流动特征。目前已有物质代谢研究主要使用物质流分析方法核算长时间序列下物质存量和流量的演变过程，缺乏空间分析，尤其是高空间精度的物质代谢核算。地理信息系统具有空间数据分析和可视化的功能，可为物质代谢的空间核算提供技术方法和可视化平台。因此，需要构建一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法，以便准确核算高空间精度的城市建筑物质代谢的时空演变格局。

发明内容

本发明旨在提供一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法，解决现有城市建筑物质代谢的技术方案中缺乏从空间的维度探究城市建筑物质代谢的技术方法问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于地理信息系统和物质流分析的城市建筑物质代谢核算方法，包括以下步骤：

步骤1.搜集基于建筑单体尺度的城市建筑空间数据；

步骤2.基于步骤1中的数据，利用地理信息系统技术核算基于建筑单体尺度的建筑面积存量；

步骤3.搜集城市建筑的寿命、物质构成和物质使用强度数据；

步骤4.基于步骤2中的建筑面积存量和步骤3中的数据，利用地理信息系统技术核算基于建筑单体尺度的城市建筑物质存量；

步骤5.基于步骤4中的建筑物质存量数据，利用物质流分析方法核算基于建筑单体尺度的城市建筑物质流量。

进一步地，所述步骤1中建筑单体尺度的城市建筑空间数据包括建筑类型、空间位置、基底面积、层数、建筑结构、所属住宅小区名称和建筑年代。

进一步地，所述步骤2中建筑面积存量的计算公式为：

其中，H表示单栋建筑的建筑面积，B表示单栋建筑的基底面积，F是单栋建筑的层数；t表示年份；g表示建筑结构，包括砖混结构和钢混结构；n表示建筑年代，即建筑的修建年份。

进一步地，所述步骤3中，城市建筑寿命依据建筑结构进行划分，建筑结构可分为钢混结构和砖混结构；城市建筑的主要构成物质包括钢铁、木材、砖块、砂砾、水泥、玻璃和石灰共七种，主要构成物质的使用强度在不同建筑类型和不同建筑年代均不同。

进一步地，所述步骤4中建筑物质存量的计算公式为：