CN113704858B - 一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，属于城市绿道设计技术领域，在原有的绿道中设置能够进行电能驱动升降的盆栽植株，使得盆栽植株能够随着升降运动，受到合适的光照条件，在保证盆栽植株存活率的基础上，丰富绿道植株的种类，使得不同种类的植株能够适应同一生态环境；同时，基于太阳能路灯中太阳能转换电能过剩的现状，将太阳能路灯与现有的城市绿道设计相结合，形成一种新的城市绿道设计理念；使得对城市道路景观进行多层次感知，同时使城市建设区域单元形成美丽的艺术画卷，能够给人们带来轻松愉快美的享受。
Description
技术领域
本发明涉及城市绿道设计技术领域，特别涉及一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法。
背景技术
城市绿道主要串联城市规划区范围内的各类绿色开放空间和重要的自然与人文节点，包括城市近郊的自然保护区、风景名胜区、森林公园、湿地公园、地质公园及其它绿地等自然节点，人文遗迹、历史村落、传统街区等人文节点，以及规划建成区内的居住社区、中心商业区、大型文娱体育区、公共交通枢纽以及各类城市绿地等人流量较大的区域。
绿道具有以下四方面的主要功能：
【生态功能】绿道可以发挥防风固沙、清洁水源、净化空气的作用，有助于保护生态环境、保护生物栖息地以及动物迁徙的通道；提供通风廊道，缓解热岛效应。
【游憩功能】绿道可以衔接城市公共交通设施和慢行系统，为居民创造方便快捷的使用条件；连接城市重要功能组团内主要自然景观资源和公共空间；开展慢跑、散步、骑车、垂钓、泛舟等户外运动的场地；出行的绿色通道。
【社会功能】绿道可串联城市社区、历史建筑、古村落和文化遗迹，为居民提供交流的空间场所，保护和利用文化遗产、促进人际交往及社会和睦。
【经济功能】实施绿道建设能提升周边土地价值，为周边居民提供多样化的就业机会，并促进旅游业及相关产业发展。
城市绿道依据所连接的自然和人工景观资源特征，主要分为以下五类：城市道路型、公园型、滨水型、山林型、防护绿地型。
(1)道路型绿道：适用于城市新、老城区中，借道部分城市道路，以休闲为主导兼具通勤功能的混合型绿道；道路型以高大乔木形成背景，以中小乔木形成中景，以观花观叶等灌木构成前景，乔灌木采用常绿落叶、针阔叶混交的方式，在植物选择上可以根据道路特色的需要选择观叶观花等景观树种，形成一定的景观序列；
(2)公园型绿道：适用于城市公园中以慢行休闲为主导功能，新建或借道部分现有园路，兼具部分通勤功能的绿道；其强调公园景观林带的生态功能，沿公园水系布置生态防护林带，以复层植物群落配置的方式营造混交林，主要群落配置模式为常绿、落叶混交林和针阔混交林，林下种植耐阴灌木或多年生草本植物，形成异龄复层多种植物混交的林带结构，可充分发挥公园林带的景观生态功能；
(3)滨水型绿道：适用于城市河道、湖泊旁以慢行休闲为主导功能的临水型绿道；其主要群落配置模式为沿水栽植固坡涵养能力强的灌木或藤本植物，从驳岸边依次配置常绿、落叶混交林和针阔叶混交林，形成复层多种植物混交的林带结构，充分发挥滨水绿道的生态功能；
(4)山林型绿道：适用于城市规划区内以慢行休闲为主导功能的绿道；其强调公园景观林带的生态功能，沿公园水系布置生态防护林带，以复层植物群落配置的方式营造混交林，主要群落配置模式为常绿、落叶混交林和针阔混交林，林下种植耐阴灌木或多年生草本植物，形成异龄复层多种植物混交的林带结构，可充分发挥公园林带的景观生态功能；
(5)防护绿地型绿道：适用于部分具有良好通行条件的城市组团隔离绿地、高压走廊防护绿地、卫生隔离防护绿地等；其以具有一定观赏功能的乔木为主体，形成复层混交群落，在乔木林缘处点缀观花观叶灌木和地被，形成富有特色的景观道路。
基于现有技术的上述内容，申请人研究发现，现有的城市绿道均采用适用于相应城市生态环境的地被、草本植物、灌木以及乔木，其中，生态环境包括光照、水分等，即现有技术中均没有采用与生态环境不相符的绿植，其原因包括绿植存活率低以及绿道建造成本高等，但是不可忽略的是将多种类型的绿植布置在绿道中，仍然具备高景观性以及高生态性；即经过研究之后，申请人认为需要解决现有技术中无法在同一绿道中应用多种类绿植的的技术问题，例如申请号为201911198229.X的城市绿道景观设计方法中简化了城市绿道景观设计过程，设计人员可以实现全局统筹，避免了植株选择错误，或植株的布置、搭配不科学等问题；设计水平得到有效的提升，对于城市绿道设计，实现了绿道的生态功能、美学功能的效益最大化；但是其仍然仅仅选用与生态环境相符的绿植，仍然不能通过丰富绿植种类，提高绿道的高景观性和高生态性；
需要克服上述问题，就不得不根据绿植的特性进行相应的设计，使得不同种类的绿植能够适应同一生态环境；基于此，申请人发现城市绿道往往和路灯结构相结合，并且现有技术中路灯往往是太阳能路灯，太阳能路灯工作原理说明：白天太阳能路灯在智能控制器的控制下，太阳能电池板经过太阳光的照射，吸收太阳能光并转换成电能，白天太阳电池组件向蓄电池组充电，晚上蓄电池组提供电力给LED灯光源供电，实现照明功能；基于现有技术中太阳能路灯的工作原理以及太阳能转换电能过剩的现状，申请人欲将太阳能路灯与现有的城市绿道设计相结合，形成一种新的城市绿道设计理念。
发明内容
本发明所提供的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法中采用将太阳能路灯与现有绿地结构相结合的方式，使得对城市道路景观进行多层次感知，同时使城市建设区域单元形成美丽的艺术画卷，能够给人们带来轻松愉快美的享受。
本发明提供了一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，包括如下内容：
建立植株数据库，同时建立待改进区域的改进前植株数据库和太阳能路灯数据库；
获取待改进区域的自然条件分时段信息，所述自然条件分时段信息包括光照条件；
根据所述自然条件分时段信息对所述植株数据库中的植株进行选择，同时根据改进前植株数据库对植株进行去重，得到符合不同时段内光照条件下，适宜生长植株，并将各植株置于盆栽中，形成盆栽备选组；
获取待改进区域的太阳能转换电能信息；
根据所述太阳能转换电能信息，若电能充足，则将在待改进区域中布置若干电能升降装置，并分别将盆栽备选组设置在不同的电能升降装置上，根据不同植株所适应光照条件的不同，通过太阳能路灯转换的电能对电能升降装置进行驱动，改变盆栽中植株的受光照区域、受光照面积和受光照时间，利用所述盆栽备选组中的植株，同时结合原有的绿道植株进行景观设计，得到待审设计方案；
根据评价要素对所述待审设计方案进行评价，评价通过得到审定设计方案。
优选的，所述光照条件包括各时段的光照角度、光照区域和光照强度。
优选的，根据所述光照条件选定的植株，将同一时段内适宜生长植株集中分布在待改进区域的一处。
优选的，所述自然条件分时段信息还包括环境温度条件和环境湿度条件。
优选的，根据原有的绿道植株在不同时间段内，能形成的遮阳区域的变化规律，对所述电能升降装置进行布置位置。
优选的，所述电能升降装置带动盆栽备选组的运动范围包括完全脱离遮阳区域、部分脱离遮阳区域和完全处于遮阳区域。
优选的，所述评价要素包括交通便捷性、交通安全性、生态系统维护性、雨水贮存性、物理空间性、植物种属多样性、绿植视觉占比率、色彩多样性、景观季节多样性、层次搭配性、植株姿态多样性中的一种或多种。
优选的，先对每一项所述评价要素进行赋值，根据评价要素对所述待审设计方案进行评价时，计算各项评价要素赋值之和得到评价分数，若评价分数达到设定阈值，则得到审定设计方案；若评价分数未达到设定阈值，则再次利用备选组中的植株进行景观设计。
优选的，所述太阳能转换电能信息包括太阳能板光照时间、太阳能板受光照强度变化信息以及电能储能信息，根据电能储能信息计算平均电能储能值，并结合太阳能路灯所需电能，判断是否有余电在不同时间段内控制所述电能升降装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中在原有的绿道中设置能够进行电能驱动升降的盆栽植株，使得盆栽植株能够随着升降运动，受到合适的光照条件，在保证盆栽植株存活率的基础上，丰富绿道植株的种类，使得不同种类的植株能够适应同一生态环境；同时，基于太阳能路灯中太阳能转换电能过剩的现状，将太阳能路灯与现有的城市绿道设计相结合，形成一种新的城市绿道设计理念；使得对城市道路景观进行多层次感知，同时使城市建设区域单元形成美丽的艺术画卷，能够给人们带来轻松愉快美的享受；
2、本发明中根据原有的绿道植株在不同时间段内，能形成的遮阳区域的变化规律，对电能升降装置进行布置位置，使得盆栽植株的布置依托于原有绿道植株的布置结构，降低了绿道改进成本。
3、本发明中根据电能储能信息计算平均电能储能值，并结合太阳能路灯所需电能，判断是否有余电在不同时间段内控制电能升降装置，充分保证绿道改进的有效性，避免余电不足导致盆栽植株无法随电能升降装置进行改变，进而避免盆栽植株的高死亡率。
附图说明
为了更清楚地说明发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明基于太阳能路灯的城市绿道设计方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，包括如下内容：
建立植株数据库，植株数据库中记录植株的基本信息，可以是该植株的分布环境记录，如生长于寒温带、生长于高原地区，又如分布于华北地区等；也可以是生长环境的具体要求，如对于种植环境的气温、海拔、湿度的具体要求，同时建立待改进区域的改进前植株数据库和太阳能路灯数据库，改进前植株数据库主要包括改进前原有绿道中植株的种类、数量以及高度和密度信息等；太阳能路灯数据库主要包括太阳能路灯数量、太阳能路灯分布密度等；
获取待改进区域的自然条件分时段信息，自然条件分时段信息包括光照条件；
根据自然条件分时段信息对植株数据库中的植株进行选择，同时根据改进前植株数据库对植株进行去重，得到符合不同时段内光照条件下，适宜生长植株，例如有的喜阴植株完全不受太阳光照，有的植株可以接受一段时间的光照，需要将各植株在各光照条件下得生存情况作为重要的指标，并将各植株置于盆栽中，形成盆栽备选组；只有进入备选组的植株才可以被挑选进行景观设计；
获取待改进区域的太阳能转换电能信息；
根据太阳能转换电能信息，若电能充足，则将在待改进区域中布置若干电能升降装置，其中电能升降装置采用现有技术中升降装置即可，如电机带动齿轮转动从而带动直齿条转动，直齿条与升降的盆栽植株放置部相连接，在电能的驱动下完成上下运动，进而完成盆栽植株的高度调节，使得盆栽植株在适宜的光照条件在暴露在环境中，提高绿道的景观性，在光照条件不适宜时，向地表靠近，避免高光照条件导致盆栽植株存活率降低的问题；
并分别将盆栽备选组设置在不同的电能升降装置上，根据不同植株所适应光照条件的不同，通过太阳能路灯转换的电能对电能升降装置进行驱动，改变盆栽中植株的受光照区域、受光照面积和受光照时间，利用盆栽备选组中的植株，同时结合原有的绿道植株进行景观设计，得到待审设计方案；
根据评价要素对待审设计方案进行评价，评价通过得到审定设计方案。综上，本发明中在原有的绿道中设置能够进行电能驱动升降的盆栽植株，使得盆栽植株能够随着升降运动，受到合适的光照条件，在保证盆栽植株存活率的基础上，丰富绿道植株的种类，使得不同种类的植株能够适应同一生态环境；同时，基于太阳能路灯中太阳能转换电能过剩的现状，将太阳能路灯与现有的城市绿道设计相结合，形成一种新的城市绿道设计理念；使得对城市道路景观进行多层次感知，同时使城市建设区域单元形成美丽的艺术画卷，能够给人们带来轻松愉快美的享受。
本发明中光照条件包括各时段的光照角度、光照区域和光照强度，根据各个时段的光照情况，对盆栽植株进行布置和高度调节，在保证高景观性的基础上，同时保证盆栽植株的生存率，避免恶劣光照条件导致盆栽植株的生存率降低。
为了便于绿道景观设计，本发明中根据光照条件选定的植株，将同一时段内适宜生长植株集中分布在待改进区域的一处，适宜生长植株的分布方式可以时多种多样的，可以设计多种符合绿道景观要求的造型。
为了进一步增强植株的存活率，本发明中自然条件分时段信息还包括环境温度条件和环境湿度条件，使得所选植株能够适应不同城市或者地区的不同绿道环境的环境温度和环境湿度。
为了降低设计改进成本，本发明中根据原有的绿道植株在不同时间段内，能形成的遮阳区域的变化规律，对电能升降装置进行布置位置，避免人工设置遮阳区域导致改进成本增加的问题，当然也可以进行人工设置遮阳区域，并对人工遮阳区进行相应的景观设计。
作为一种具体的实施形式，使得盆栽植株能在相应的光照条件下，完成相应的位置移动，本发明中电能升降装置带动盆栽备选组的运动范围包括完全脱离遮阳区域、部分脱离遮阳区域和完全处于遮阳区域。
本发明中评价要素包括交通便捷性、交通安全性、生态系统维护性、雨水贮存性、物理空间性、植物种属多样性、绿植视觉占比率、色彩多样性、景观季节多样性、层次搭配性、植株姿态多样性中的一种或多种；评价要素还包括植物种属多样性(植物群落内植物种类丰富性，通常以200m-500m为考察半径)、绿植视觉占比率(指人眼所看到的物体重绿色植物所占的比例)、色彩多样性(植物在不同时期呈现的色彩多变性，也包括植物的花和果的色彩变化)、景观季节多样性(指春夏秋冬季节变化的景观，春色叶、秋色叶等叶色的景观变化，春花、夏花、秋果等花果景观变化，随着季节变化、生长周期的变化，植物呈现的不同的景观效果)、层次搭配性(指不同植物之间搭配的合理性，形成高低错落的变化程度)、植株姿态多样性(指朱武的观赏特性，如是否具有观花、观叶、观果、观枝干等观赏特性)。综合考量上述美学特征，使得设计的城市绿道景观美化成都得到提升。
本发明中先对每一项评价要素进行赋值，根据评价要素对待审设计方案进行评价时，计算各项评价要素赋值之和得到评价分数，若评价分数达到设定阈值，则得到审定设计方案；若评价分数未达到设定阈值，则再次利用备选组中的植株进行景观设计；例如对于生态系统维护性评价要素，垂直绿化面积占比达50％以上，则赋分3分，街道林荫路推广率较高则赋分3分，人均公共绿地面积得到较大提升，则赋分3分，本地物种指数达到2以上则赋分3分，综合物种指数达到2以上则赋分3分、生态网络连接度较高则赋分3分，土地利用率达到85％以上则赋分3分；又如对于绿植视觉占比率评价要素，若绿色在人的视野中小于30％，则赋值1-3分；若绿色在人的视野中为30％-50％，则赋值4-6分；若绿色在人的视野中达到50％以上，则赋值7-10分。采用赋分评价的方式，一方面定量的对待审设计方案进行了综合且全面的评价，另一方面，降低了评价的复杂程度。
本发明中太阳能转换电能信息包括太阳能板光照时间、太阳能板受光照强度变化信息以及电能储能信息，根据电能储能信息计算平均电能储能值，并结合太阳能路灯所需电能，判断是否有余电在不同时间段内控制电能升降装置，充分保证绿道改进的有效性，避免余电不足导致盆栽植株无法随电能升降装置进行改变，进而避免盆栽植株的高死亡率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，包括如下内容：
建立植株数据库，同时建立待改进区域的改进前植株数据库和太阳能路灯数据库；
获取待改进区域的自然条件分时段信息，所述自然条件分时段信息包括光照条件；
根据所述自然条件分时段信息对所述植株数据库中的植株进行选择，同时根据改进前植株数据库对植株进行去重，得到符合不同时段内光照条件下，适宜生长植株，并将各植株置于盆栽中，形成盆栽备选组；
获取待改进区域的太阳能转换电能信息；
根据所述太阳能转换电能信息，若电能充足，则将在待改进区域中布置若干电能升降装置，并分别将盆栽备选组设置在不同的电能升降装置上，根据不同植株所适应光照条件的不同，通过太阳能路灯转换的电能对电能升降装置进行驱动，改变盆栽中植株的受光照区域、受光照面积和受光照时间，利用所述盆栽备选组中的植株，同时结合原有的绿道植株进行景观设计，得到待审设计方案；
根据评价要素对所述待审设计方案进行评价，评价通过得到审定设计方案。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，所述光照条件包括各时段的光照角度、光照区域和光照强度。
3.根据权利要求2所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，根据所述光照条件选定的植株，将同一时段内适宜生长植株集中分布在待改进区域的一处。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，所述自然条件分时段信息还包括环境温度条件和环境湿度条件。
5.根据权利要求1或4所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，根据原有的绿道植株在不同时间段内，能形成的遮阳区域的变化规律，对所述电能升降装置进行布置位置。
6.根据权利要求5所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，所述电能升降装置带动盆栽备选组的运动范围包括完全脱离遮阳区域、部分脱离遮阳区域和完全处于遮阳区域。
7.根据权利要求1所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，所述评价要素包括交通便捷性、交通安全性、生态系统维护性、雨水贮存性、物理空间性、植物种属多样性、绿植视觉占比率、色彩多样性、景观季节多样性、层次搭配性、植株姿态多样性中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，先对每一项所述评价要素进行赋值，根据评价要素对所述待审设计方案进行评价时，计算各项评价要素赋值之和得到评价分数，若评价分数达到设定阈值，则得到审定设计方案；若评价分数未达到设定阈值，则再次利用备选组中的植株进行景观设计。
9.根据权利要求1所述的基于太阳能路灯的城市绿道设计方法，其特征在于，所述太阳能转换电能信息包括太阳能板光照时间、太阳能板受光照强度变化信息以及电能储能信息，根据电能储能信息计算平均电能储能值，并结合太阳能路灯所需电能，判断是否有余电在不同时间段内控制所述电能升降装置。
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