CN111914339B - 基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法及系统。方法包括:采集场地的景观基础生态数据;选择需要评价的效益、评价因子和评价指标,在各评价指标可进行实际操作时对不可量化的评价指标进行评估以及对可量化的评价指标进行量化处理,从而做出等级评定;根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果给出绩效评价结果;基于绩效评价结果判断是否能够达到设计目标,其中,若不能达到,则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,以根据反馈信息对场地进行调整。本发明对设计的景观实现了全面、科学、精确评价,可及时反映设计缺陷,做到对设计进行及时调整,确保了景观设计产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法及系统,属于风景园林景观设计领域。
背景技术
随着社会经济的迅速发展,如何在有限时间里根据当下实际需求来对风景园林的景观进行合理、高质量的设计,是风景园林师面临的重要课题。传统的景观设计方法大多依据设计规范或经验进行演绎推断,尚未形成一套完整的链条式设计框架,因此,不能满足风景园林的多元化景观设计需求。此外,面对景观设计质量的良莠不齐,传统的景观设计方法没有提供可以对景观设计质量进行有效评估的途径,因此,景观设计的品质无法得到保证。
目前随着社会学、心理学等软科学,以及自然科学、技术科学为代表的硬科学研究方法的介入,风景园林领域逐步开启了实证研究(Empirical Research)。基于实证研究的设计方法,能够为各决策系统提供科学的数据基础和方法支撑,最大限度减少解决方案受到各决策者主观喜好的影响,从而得到平衡各方权益的综合性方案。通常,效果评估以景观绩效评价为核心,通过景观绩效的手段,风景园林师可以清晰明确地度量设计实践各个方面的价值,也可以有效对比评估项目所做设计决策的合理性,这对实现可持续发展和建设目标颇有助益。
目前,国外较为成熟的景观绩效评价体系为美国的景观绩效评价系统(SITES)和景观绩效系列评估体系(Landscape Performance System,LPS)。LPS主要以案例研究法为主,并且给出了多种量化工具,有具体的数据支撑。SITES的评估过程主要依赖预测,虽然给出了分值体系,但有些部分难以量化,指标设置方面具有一定的局限性。
国内目前对景观绩效的研究正处于起步阶段,主要以引进国外的景观绩效评级方法、案例研究方法为主。相关部门出台的一些绩效评估导则主要是以环境保护为出发点,对绿色生态城区的环境绩效进行跨学科、多指标的综合打分,对于人们认可与了解景观所具有的多方面价值具有良好的推动作用,但是,提出的指标及方法主要局限于大尺度生态区域,在建立景观绩效综合横向评价系统和长效评价机制方面,仍处于空白的状态。
另外,我国已开展了对循证式景观设计的研究但仍不充分,在循证设计流程、证据(数据)获取与甄别、如何用于景观绩效评价等方面仍待研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法及系统,其对设计的景观实现了全面、科学、精确评价,可及时反映设计缺陷,做到对设计进行及时调整,确保了景观设计产品的质量。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法,其特征在于,它包括步骤:
1)针对设计的场地,采集场地的景观基础生态数据:当场地为虚拟场地时,通过计算机中存储的CAD工程设计图纸和场地设计数据,直接获得景观基础生态数据;当场地为实体场地时,通过CAD工程设计图纸和环境测量仪器获得景观基础生态数据;
2)构建景观绩效评价体系,包括:
2-1)选择需要评价的效益,其中:效益包括生态效益、社会效益和经济效益;
2-2)为选择的各效益选择至少一个评价因子,其中:每个效益具有多个评价因子;
2-3)为选择的各评价因子选择至少一个评价指标,其中:每个评价因子具有至少一个评价指标;
2-4)判断各评价指标是否可进行实际操作:若可实际操作,则进入下一步,否则,则返回2-3);
2-5)根据专家评估和/或问卷调查的打分形式对各不可量化的评价指标进行评估,做出等级评定,而对各可量化的评价指标进行量化,做出等级评定,其中:等级分为好、中、差三个等级;
3)根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果,给出绩效评价结果;
4)根据绩效评价结果,判断是否能够达到设计目标:若能够达到设计目标,则结束,否则,则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,从而根据反馈信息对场地进行调整,然后重新执行1)。
一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统,其特征在于,它包括:
景观基础生态数据采集模块,用于采集场地的景观基础生态数据;
景观绩效评价体系构建模块,用于选择需要评价的效益、评价因子和评价指标,在各评价指标可进行实际操作时对不可量化的评价指标进行评估以及对可量化的评价指标进行量化处理,从而做出等级评定;
绩效评价模块,用于根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果给出绩效评价结果;
绩效评价结果判断与反馈模块,用于判断是否能够达到设计目标,其中:若能够达到设计目标,则结束,否则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,以根据反馈信息对场地进行调整。
本发明的优点是:
本发明通过采集所需的景观基础生态数据,利用构建的绩效评价体系,对所设计的虚拟场地或实体场地(场地即设计的景观)实现了全面、科学、精确的评价,可及时反馈景观设计过程中存在的问题以及未能达到目标需求的设计内容,从而可做到对景观设计进行及时调整,满足了风景园林的多元化景观设计需求,有效确保了景观设计产品的质量。
当设计对象为虚拟场地时,本发明景观设计方法还提出了前期循证设计方法来作为有力补充,从而构建出了从前期循证设计到后期景观绩效评价的全生命周期设计过程,这是对景观设计的一次革新,确保了景观设计的高效与高质量。
附图说明
图1是本发明基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法的实现流程示意图。
具体实施方式
如图1,本发明基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法包括步骤:
1)针对设计的场地,采集场地的景观基础生态数据:当场地为虚拟场地时,通过计算机中存储的CAD工程设计图纸(纸质或电子图纸)和场地设计数据,直接获得景观基础生态数据;当场地为实体场地时,通过CAD工程设计图纸和各种环境测量仪器获得景观基础生态数据;
2)构建景观绩效评价体系,包括:
2-1)选择需要评价的效益,其中:效益包括生态效益、社会效益和经济效益;
2-2)为选择的各效益选择至少一个评价因子,其中:每个效益具有多个评价因子;
2-3)为选择的各评价因子选择至少一个评价指标,其中:每个评价因子具有至少一个评价指标;
2-4)根据是否具备相关工具、实施难易度等因素,判断各评价指标是否可进行实际操作:若可实际操作,则进入下一步,否则,若不可实际操作,则返回2-3)对评价指标进行调整;
2-5)根据专家评估、问卷调查等打分形式对各不可量化的评价指标进行评估,做出等级评定,而对各可量化的评价指标进行量化,做出等级评定,其中:等级分为好、中、差三个等级;
3)根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果,基于风景园林师设定的设计目标,给出绩效评价结果;
4)根据绩效评价结果,判断是否能够达到设计目标:若能够达到设计目标,则结束,否则,若不能达到设计目标,则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,从而根据反馈信息对场地进行调整,然后重新执行1)。
需要指出的是,本发明所提及的“场地”是指为风景园林设计的景观。虚拟场地是指在计算机中利用CAD工程设计图纸(纸质或电子图纸)和事先设定好的场地设计数据构建出的以电子形式显示的场地,而实体场地是指利用CAD工程设计图纸(纸质或电子图纸)并根据实际需求在某一区域实际建造出来的场地。
风景园林的景观是由地形地貌与水体、建筑构筑物和道路、植物等素材,根据功能要求、经济技术条件和艺术布局等方面综合而成的统一体。
在本发明中,步骤1)是为实施本发明所做的基础工作,需要基于多样的采集手段来获取风景园林的各种景观基础生态数据。
通常,景观基础生态数据包括地形地貌数据、水文数据和植物种植数据。
景观基础生态数据的采集手段、数据种类与类型等可根据实际需求来合理设计,不受局限。
较佳地,景观基础生态数据包括但不限于下表1所列内容。
表1
需要提及的是,在步骤1)中,当针对虚拟场地获取景观基础生态数据时,计算机中存储的场地设计数据相当于场地为实体场地时通过环境测量仪器获得的测量数据。
需要注意的是,在使用多种环境测量仪器时,应采用样方的方法来完成数据采集。首先选择场地内有代表性的区域划分样方,样方数量依据场地面积大小来确定。当样方确定后,要实地调查各样方的基础生态指标,利用多种环境测量仪器,结合Arduino单片机采集样方中的环境信息,获取不同地点多个样方的精确环境信息数据。最后,在样方中采集样品后,在实验室进行各项测量结果的整理与可靠性测试验证。
本发明通过对Web of science、Springer、Wiley、Proquest学术论文、Sciencedirect、中国知网六个数据库在2010-2017年发表的292篇相关文献进行研究,对比国内外现有的LEED-ND、SITES、LPS体系以及国内相关部门实施的《城市生态建设环境绩效评估导则》,对景观绩效评价涉及的评价指标进行筛选与整合,最终确定,生态效益涉及评价指标38个,社会效益涉及评价指标28个,经济效益涉及评价指标24个,如下表2所示。风景园林师可结合设计目标与需求,选取针对性的评价指标进行评价。
表2
在本发明中,对于可量化的评价指标,通过环境测量仪器(例如:环境光照和植物光合吸收测量仪器、便携式SM-5A测水深仪、YSI水质分析仪、ProPlus便携式多参数水质仪、冠层分析仪等)检测、第三方机构的计算工具计算或自己总结的量化公式计算等方式实现量化,其中:生态效益和经济效益中所涉及的所有评价指标均为可量化的评价指标,社会效益中的部分评价指标为可量化的评价指标,如下表3所示进行量化和等级评定:
表3
在实际实施时,风景园林师可根据实际需求及拥有的仪器、计算工具和量化公式,参考上表3)实现量化,或寻求其它替代方式实现量化。
当场地为虚拟场地时,还可采用前期循证设计对场地进行设计,前期循证设计包括水文分析循证设计和园林植物数字化种植循证设计。
水文分析循证设计与园林植物数字化种植循证设计两者之间为并列关系,可先后顺利进行或同时进行。
本发明所涉及的循证设计是指应用于风景园林虚拟场地设计中的一种循证设计方法。
在实际设计中,园林植物数字化种植循证设计包括步骤:
A1)获取场地所在区域的气候信息,通过在园林树种数据库(已有数据库)中交叉匹配气候信息与树种的适应气候信息,构建出适于该场地的适生树种库,其中,气候信息包括温度、降雨等;
A2)获取该场地所在区域的地貌高程信息,通过Rhino工具中的Grasshopper插件将该场地分别划分出不同坡度区域、不同坡向区域,然后根据坡度、坡向,将适生树种与地形地貌进行初步匹配,即找出每个适生树种与哪些地形地貌相对应;
A3)根据初步匹配结果和设计目标,在Rhino工具中使用nurbs曲线或多段线划分出各个适生树种的种植区域;
A4)根据设计目标,设定每个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅以及各个适生树种的占比(所占比例),然后借由Rhino工具中的Grasshopper插件,在各种植区域内生成符合上述树种郁闭度、冠幅、占比的植物空间点位,从而使各个种植区域生成种植设计图;
A5)根据种植设计图,调整各个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅和各个适生树种的占比这些参数,以获取最佳的种植效果。
在实际设计中,水文分析循证设计包括步骤:
B1)制作CN-Grid
B1-1)通过ENVI软件(已知软件)中的最大似然法(maximum likelihoodclassification)进行分类,以将反映场地现状的卫星图转化为土地利用分类图,其中:土地利用分类图通常包括裸地或硬地、林地、农田或草地、水域四类,但在场地用地构成较为简单的情况下,也可手工绘制土地利用分类图;
B1-2)在ArcGIS软件中导入该场地的土壤利用分类图(ArcGIS软件中的已有分类图),其中,在土壤利用分类图中,根据土壤的渗透能力,将土壤分为渗透能力不同的1-4类层级;
B1-3)在ArcGIS软件中通过union命令耦合土地利用分类图与土壤利用分类图;
B1-4)基于上述耦合的土地利用分类图与土壤利用分类图,在ArcGIS软件中通过第三方插件HEC-GeoHMS插件创建出CN-Grid,CN-Grid的具体创建方法请结合CNLookupTable参见HEC-GeoHMS用户手册;
B2)在ArcGIS软件中导入从AutdeskCAD工程设计图纸中提取的反映场地现状地貌的高程信息,从而以创建的CN-Grid为基础生成栅格高程图像;
B3)将栅格高程图像通过HEC-GeoHMS插件生成basin文件和background文件,然后以适配于HEC-HMS(一维水文分析软件)的文件格式导出,具体操作方法请参见HEC-GeoHMS用户手册;
B4)将basin文件和background文件导入HEC-HMS,在HEC-HMS中导入场地所在区域以5min为时间步长的24小时暴雨雨量数据,以进行一维水文模型的流量计算,一维水文模型的流量计算请参见HEC-GeoHMS用户手册,从而获得汇水区流量信息和全局流量信息;
B5)HEC-HMS以折线图的形式输出汇水区流量信息和全局流量信息,从而作为水文环境优化的初步依据;
B6)基于B5)显示的汇水区流量信息,确定各个汇水区所需的集水面积和径流削减面积,从而通过改变地表类型对土地利用分类图进行修改,以及使用HEC-GeoHMS插件在高程栅格图像中修建水利设施(如增加水坝、溢流坝等水利设施);
B7)将B6)得到的土地利用分类图和高程栅格图像导入B1),重复执行B1)-B5),然后将获得的新折线图与上一轮的折线图进行比较:若获得的新折线图优于上一轮的折线图,则进入B8),否则返回B6);
B8)若具有河道等明确水域,则进行如下水文分析,否则跳至9):
B8-1)将B2)中生成的栅格高程图像再次导入ArcGIS软件中;
B8-2)利用栅格高程图像,通过ArcGIS软件的第三方插件HEC-GeoRAS插件生成具有河道或水域、河岸、断面线的3D模型,具体生成过程请参见HEC-GeoHMS用户手册,并以适配于HEC-RAS的文件格式导出;
B8-3)将从HEC-GeoHAS插件导出的3D模型文件导入HEC-RAS(水力过程分析软件),以进行一维水力模型计算,具体操作方法参见HEC-GeoHMS用户手册,从而生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果;
B9)若不具有河道等明确水域,则进行如下水文分析:
B9-1)将B2)生成的栅格高程图像以tiff格式导入HEC-RAS中;
B9-2)使用HEC-RAS进行二维水力模型计算,生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果,具体操作方法参见HEC-RAS用户操作手册;
B10)基于B8)或B9)的可视化模拟结果,通过优化场地的地形形态对土地利用分类图进行修改,以及通过改变场地高程以及优化水利设施对高程栅格图像进行修改;
B11)根据是否具有明确水域的判断,将高程栅格图像导入B8)或B9),然后将获得的新可视化模拟结果与上一轮的可视化模拟结果进行比较:若获得的新可视化模拟结果优于上一轮的可视化模拟结果,则进入B12),否则返回B10);
B12)将最终得到的高程栅格图像通过ArcGIS软件转化为矢量高程模型并导出到AutodeskCAD中,并将B10)中确定的水利设施绘制在CAD文件中,从而完成对该场地的水文分析循证设计。
在实际实施时,当本发明设计有前期循证设计时,前期循证设计可基于反馈的等级不满足要求的评价指标信息来对设计的场地进行调整,以弥补设计中存在的问题与不足。
另外,本发明还提出了一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统,它包括:
景观基础生态数据采集模块,用于采集场地的景观基础生态数据;
景观绩效评价体系构建模块,用于选择需要评价的效益、评价因子和评价指标,在各评价指标可进行实际操作时对不可量化的评价指标进行评估以及对可量化的评价指标进行量化处理,从而做出等级评定;
绩效评价模块,用于根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果给出绩效评价结果;
绩效评价结果判断与反馈模块,用于判断是否能够达到设计目标,其中:若能够达到设计目标,则结束,否则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,以根据反馈信息对场地进行调整。
当场地为虚拟场地时,本发明基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统还包括前期循证设计模块,前期循证设计模块包括水文分析循证设计模块和园林植物数字化种植循证设计模块,其中:
水文分析循证设计模块用于通过对一维水文模型进行流量计算得到的汇水区流量信息和全局流量信息折线图进行优化,以及通过对具有或不具有明确水域进行水文分析得到的可视化模拟结果进行优化,来获得优化的高程栅格图像,作为水文环境优化的依据;
园林植物数字化种植循证设计模块用于针对场地设计出具有最佳种植效果的种植设计图,其中,种植设计图中划分出多个种植区域,每个种植区域具有最佳的树种郁闭度,每个种植区域内的各个适生树种具有最佳的冠幅和最佳的占比。
本发明的优点是:
本发明通过采集所需的景观基础生态数据,利用构建的绩效评价体系,对所设计的虚拟场地或实体场地(场地即设计的景观)实现了全面、科学、精确的评价,可及时反馈景观设计过程中存在的问题以及未能达到目标需求的设计内容,从而可做到对景观设计进行及时调整,满足了风景园林的多元化景观设计需求,有效确保了景观设计产品的质量。
当设计对象为虚拟场地时,本发明景观设计方法还提出了前期循证设计方法来作为有力补充,从而构建出了从前期循证设计到后期景观绩效评价的全生命周期设计过程,这是对景观设计的一次革新,确保了景观设计的高效与高质量。具体来说,在景观设计前期,本发明针对植被、水文这些风景园林景观组成要素,为景观设计师提供了可量化、可视化、精确化的数据处理与分析方法,避免了仅仅依靠设计规范和经验进行设计所带来的主观影响,最大程度地提升了景观设计的科学性。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理,对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均属于本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法,其特征在于,它包括步骤:
1)针对设计的场地,采集场地的景观基础生态数据:当场地为虚拟场地时,通过计算机中存储的CAD工程设计图纸和场地设计数据,直接获得景观基础生态数据;当场地为实体场地时,通过CAD工程设计图纸和环境测量仪器获得景观基础生态数据;
2)构建景观绩效评价体系,包括:
2-1)选择需要评价的效益,其中:效益包括生态效益、社会效益和经济效益;
2-2)为选择的各效益选择至少一个评价因子,其中:每个效益具有多个评价因子;
2-3)为选择的各评价因子选择至少一个评价指标,其中:每个评价因子具有至少一个评价指标;
2-4)判断各评价指标是否可进行实际操作:若可实际操作,则进入下一步,否则,则返回2-3);
2-5)根据专家评估和/或问卷调查的打分形式对各不可量化的评价指标进行评估,做出等级评定,而对各可量化的评价指标进行量化,做出等级评定,其中:等级分为好、中、差三个等级;
对于可量化的评价指标,通过环境测量仪器检测、计算工具计算或量化公式计算的方式实现量化,其中:生态效益和经济效益中所涉及的所有评价指标均为可量化的评价指标,社会效益中的部分评价指标为可量化的评价指标,如下表所示进行量化和等级评定:
3)根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果,给出绩效评价结果;
4)根据绩效评价结果,判断是否能够达到设计目标:若能够达到设计目标,则结束,否则,则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,从而根据反馈信息对场地进行调整,然后重新执行1);
其中,当所述场地为虚拟场地时,采用前期循证设计对场地进行设计,前期循证设计包括水文分析循证设计和园林植物数字化种植循证设计;
所述园林植物数字化种植循证设计包括步骤:
A1)获取场地所在区域的气候信息,通过在园林树种数据库中交叉匹配气候信息与树种的适应气候信息,构建出适于该场地的适生树种库,其中,气候信息包括温度、降雨;
A2)获取该场地所在区域的地貌高程信息,通过Rhino工具中的Grasshopper插件将该场地分别划分出不同坡度区域、不同坡向区域,然后根据坡度、坡向,将适生树种与地形地貌进行初步匹配;
A3)根据初步匹配结果和设计目标,在Rhino工具中使用nurbs曲线或多段线划分出各个适生树种的种植区域;
A4)根据设计目标,设定每个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅以及各个适生树种的占比,然后借由Rhino工具中的Grasshopper插件,在各种植区域内生成符合上述树种郁闭度、冠幅、占比的植物空间点位,从而使各个种植区域生成种植设计图;
A5)根据种植设计图,调整各个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅和各个适生树种的占比,以获取最佳的种植效果;
所述水文分析循证设计包括步骤:
B1)制作CN-Grid
B1-1)通过ENVI软件中的最大似然法进行分类,以将反映场地现状的卫星图转化为土地利用分类图;
B1-2)在ArcGIS软件中导入该场地的土壤利用分类图;
B1-3)在ArcGIS软件中通过union命令耦合土地利用分类图与土壤利用分类图;
B1-4)基于上述耦合的土地利用分类图与土壤利用分类图,在ArcGIS软件中通过HECGeoHMS插件创建出CN-Grid;
B2)在ArcGIS软件中导入从CAD工程设计图纸中提取的反映场地现状地貌的高程信息,从而以创建的CN-Grid为基础生成栅格高程图像;
B3)将栅格高程图像通过HEC-GeoHMS插件生成basin文件和background文件,然后以适配于HEC-HMS的文件格式导出;
B4)将basin文件和background文件导入HEC-HMS,在HEC-HMS中导入场地所在区域以5min为时间步长的24小时暴雨雨量数据,以进行一维水文模型的流量计算,从而获得汇水区流量信息和全局流量信息;
B5)HEC-HMS以折线图的形式输出汇水区流量信息和全局流量信息,从而作为水文环境优化的初步依据;
B6)基于B5)显示的汇水区流量信息,确定各个汇水区所需的集水面积和径流削减面积,从而通过改变地表类型对土地利用分类图进行修改,以及使用HEC-GeoHMS插件在高程栅格图像中修建水利设施;
B7)将B6)得到的土地利用分类图和高程栅格图像导入B1),重复执行B1)-B5),然后将获得的新折线图与上一轮进行比较:若获得的新折线图优于上一轮,则进入B8),否则返回B6);
B8)若具有明确水域,则进行如下水文分析:
B8-1)将B2)中生成的栅格高程图像再次导入ArcGIS软件中;
B8-2)利用栅格高程图像,通过ArcGIS软件的HEC-GeoRAS插件生成具有河道、河岸、断面线的3D模型,并以适配于HEC-RAS的文件格式导出;
B8-3)将从HEC-GeoHAS插件导出的3D模型文件导入HEC-RAS,以进行一维水力模型计算,从而生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果;
B9)若不具有明确水域,则进行如下水文分析:
B9-1)将B2)生成的栅格高程图像以tiff格式导入HEC-RAS中;
B9-2)使用HEC-RAS进行二维水力模型计算,生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果;
B10)基于B8)或B9)的可视化模拟结果,通过优化场地的地形形态对土地利用分类图进行修改,以及通过改变场地高程以及优化水利设施对高程栅格图像进行修改;
B11)将高程栅格图像导入B8)或B9),然后将获得的新可视化模拟结果与上一轮进行比较:若获得的新可视化模拟结果优于上一轮,则进入B12),否则返回B10);
B12)将最终得到的高程栅格图像通过ArcGIS软件转化为矢量高程模型并导出到CAD中,并将B10)中确定的水利设施绘制在CAD文件中,从而完成对该场地的水文分析循证设计。
2.如权利要求1所述的基于景观绩效评价的风景园林景观设计方法,其特征在于:
所述景观基础生态数据包括地形地貌数据、水文数据和植物种植数据。
3.一种基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统,其特征在于,它包括:
景观基础生态数据采集模块,用于采集场地的景观基础生态数据;
景观绩效评价体系构建模块,用于选择需要评价的效益、评价因子和评价指标,在各评价指标可进行实际操作时对不可量化的评价指标进行评估以及对可量化的评价指标进行量化处理,从而做出等级评定;
对于可量化的评价指标,通过环境测量仪器检测、计算工具计算或量化公式计算的方式实现量化,其中:生态效益和经济效益中所涉及的所有评价指标均为可量化的评价指标,社会效益中的部分评价指标为可量化的评价指标,如下表所示进行量化和等级评定:
绩效评价模块,用于根据各效益中选择的各评价指标所对应评定出的等级结果给出绩效评价结果;
绩效评价结果判断与反馈模块,用于判断是否能够达到设计目标,其中:若能够达到设计目标,则结束,否则将等级不满足要求的评价指标信息进行反馈,以根据反馈信息对场地进行调整;
所述的基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统还包括前期循证设计模块,前期循证设计模块包括水文分析循证设计模块和园林植物数字化种植循证设计模块,
其中:所述园林植物数字化种植循证设计包括步骤:
A1)获取场地所在区域的气候信息,通过在园林树种数据库中交叉匹配气候信息与树种的适应气候信息,构建出适于该场地的适生树种库,其中,气候信息包括温度、降雨;
A2)获取该场地所在区域的地貌高程信息,通过Rhino工具中的Grasshopper插件将该场地分别划分出不同坡度区域、不同坡向区域,然后根据坡度、坡向,将适生树种与地形地貌进行初步匹配;
A3)根据初步匹配结果和设计目标,在Rhino工具中使用nurbs曲线或多段线划分出各个适生树种的种植区域;
A4)根据设计目标,设定每个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅以及各个适生树种的占比,然后借由Rhino工具中的Grasshopper插件,在各种植区域内生成符合上述树种郁闭度、冠幅、占比的植物空间点位,从而使各个种植区域生成种植设计图;
A5)根据种植设计图,调整各个种植区域的树种郁闭度、各个适生树种的冠幅和各个适生树种的占比,以获取最佳的种植效果;
所述水文分析循证设计包括步骤:
B1)制作CN-Grid
B1-1)通过ENVI软件中的最大似然法进行分类,以将反映场地现状的卫星图转化为土地利用分类图;
B1-2)在ArcGIS软件中导入该场地的土壤利用分类图;
B1-3)在ArcGIS软件中通过union命令耦合土地利用分类图与土壤利用分类图;
B1-4)基于上述耦合的土地利用分类图与土壤利用分类图,在ArcGIS软件中通过HECGeoHMS插件创建出CN-Grid;
B2)在ArcGIS软件中导入从CAD工程设计图纸中提取的反映场地现状地貌的高程信息,从而以创建的CN-Grid为基础生成栅格高程图像;
B3)将栅格高程图像通过HEC-GeoHMS插件生成basin文件和background文件,然后以适配于HEC-HMS的文件格式导出;
B4)将basin文件和background文件导入HEC-HMS,在HEC-HMS中导入场地所在区域以5min为时间步长的24小时暴雨雨量数据,以进行一维水文模型的流量计算,从而获得汇水区流量信息和全局流量信息;
B5)HEC-HMS以折线图的形式输出汇水区流量信息和全局流量信息,从而作为水文环境优化的初步依据;
B6)基于B5)显示的汇水区流量信息,确定各个汇水区所需的集水面积和径流削减面积,从而通过改变地表类型对土地利用分类图进行修改,以及使用HEC-GeoHMS插件在高程栅格图像中修建水利设施;
B7)将B6)得到的土地利用分类图和高程栅格图像导入B1),重复执行B1)-B5),然后将获得的新折线图与上一轮进行比较:若获得的新折线图优于上一轮,则进入B8),否则返回B6);
B8)若具有明确水域,则进行如下水文分析:
B8-1)将B2)中生成的栅格高程图像再次导入ArcGIS软件中;
B8-2)利用栅格高程图像,通过ArcGIS软件的HEC-GeoRAS插件生成具有河道、河岸、断面线的3D模型,并以适配于HEC-RAS的文件格式导出;
B8-3)将从HEC-GeoHAS插件导出的3D模型文件导入HEC-RAS,以进行一维水力模型计算,从而生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果;
B9)若不具有明确水域,则进行如下水文分析:
B9-1)将B2)生成的栅格高程图像以tiff格式导入HEC-RAS中;
B9-2)使用HEC-RAS进行二维水力模型计算,生成关于淹没范围和水岸线的可视化模拟结果;
B10)基于B8)或B9)的可视化模拟结果,通过优化场地的地形形态对土地利用分类图进行修改,以及通过改变场地高程以及优化水利设施对高程栅格图像进行修改;
B11)将高程栅格图像导入B8)或B9),然后将获得的新可视化模拟结果与上一轮进行比较:若获得的新可视化模拟结果优于上一轮,则进入B12),否则返回B10);
B12)将最终得到的高程栅格图像通过ArcGIS软件转化为矢量高程模型并导出到CAD中,并将B10)中确定的水利设施绘制在CAD文件中,从而完成对该场地的水文分析循证设计。
4.如权利要求3所述的基于景观绩效评价的风景园林景观设计系统,其特征在于:所述前期循证设计模块包括水文分析循证设计模块和园林植物数字化种植循证设计模块,其中:
水文分析循证设计模块用于通过对一维水文模型进行流量计算得到的汇水区流量信息和全局流量信息折线图进行优化,以及通过对具有或不具有明确水域进行水文分析得到的可视化模拟结果进行优化,来获得优化的高程栅格图像;
园林植物数字化种植循证设计模块用于针对场地设计出具有最佳种植效果的种植设计图,其中,种植设计图中划分出多个种植区域,每个种植区域具有最佳的树种郁闭度,每个种植区域内的各个适生树种具有最佳的冠幅和最佳的占比。
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