CN114757503A - 基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法 - Google Patents

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徐涵秋
王琳
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Abstract

本发明涉及一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，包括以下步骤：步骤S1:构建居住小区生态质量评价指标；步骤S2:分别计算步骤S1的评价指标，获取相应值；步骤S3:根据专家打分的方式获取各指标权重，并进一步获取居住小区生态质量评价结果。本发明可以快速监测和评价小尺度区域的生态质量，解决了城市小尺度范围生态质量评价的遥感方法缺失的问题。

Description

基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法
技术领域
本发明涉及生态质量评估领域，具体涉及一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法。
背景技术
20世纪90年代以后，我国生态城市的研究逐步兴起，吴良镛院士于1997年提出了在我国开展人居环境科学研究的建议(1997)，吴志强、顾朝林、杨保军和石楠等著名城市规划专家也指出，规划的科学性起始于规划研究和规划编制的技术理性。在此背景下，诸多学者利用传统方法构建了生态城市建设指标体系，使得我国的生态城市建设飞速发展。同时，针对城市生态质量进行评价的研究也越来越多。
目前，对城市或区域生态质量多指标综合评价的方法主要有国家环境保护部推出的EI指数(Ecological Index，EI)和徐涵秋提出的新型遥感生态指数(Remote Sensingbased Ecological Index,RSEI)。EI指数主要为我国县级以上生态环境提供一种年度综合评价标准，不适用于小尺度区域生态质量评价；RSEI指数自提出以来得到了环境科学界专家的普遍认同，在许多城市和地区的生态变化研究中得到广泛应用，但是该指数主要应用于城市及中尺度范围区域，如果利用该指数计算小尺度区域的生态质量，则需要购买高分辨率遥感影像，经费投入较大，并且该指数指标基于遥感影像获取，指标计算相对复杂。有鉴于此，当前缺少一种针对小尺度区域的生态质量评价方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，可以快速监测和评价小尺度区域的生态质量，解决了城市小尺度范围生态质量评价的遥感方法缺失的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，包括以下步骤：
步骤S1:构建居住小区生态质量评价指标；
步骤S2:分别计算步骤S1的评价指标，获取相应值；
步骤S3:根据专家打分的方式获取各指标权重，并进一步获取居住小区生态质量评价结果。
进一步的，所述居住小区生态质量评价指标包括绿化质量、建筑密度和建筑高度。
进一步的，所述建筑密度计算，具体如下：
利用高分辨率遥感影像通过目视解译获取并提取每栋建筑的占地面积(a1、a2、a3...an)；
将所有建筑的占地面积相加，得到小区建筑的基底面积总和；
并根据遥感影像中不同小区的研究范围统计获取各小区总的用地面积；
最后，计算小区内建筑的总基底面积与小区总用地面积的比率，得到小区的建筑密度，即：
Figure BDA0003566469030000031
式中：BI为小区的建筑密度，Ab为小区建筑基底面积总和，Ar为小区总的用地面积，ai为小区内第i栋建筑的占地面积。
进一步的，所述建筑高度的获取，具通过以下公式计算：
Figure BDA0003566469030000032
式中：H为小区的建筑平均层数，Aa为小区的总建筑面积，Ab为小区建筑基底面积总和，ai为小区内第i栋建筑的占地面积，fi为小区内第i栋建筑的层数。
进一步的，所述绿化质量的计算，具体为：采用用居住小区的NDVI值来反映小区绿化质量，NDVI值利用遥感影像反演来获得，计算公式为：
NDVI＝(NIR–Red)/(NIR+Red) (3)
并将小区的NDVI值进行归一化，归一化后的NDVI值介于0-1之间。
进一步的，所述步骤S3，具体为：基于城市规划的相关专家和学者就建筑密度、建筑高度和绿化质量3个指标对小区生态质量的贡献分别打分，取3个指标的平均值所占3个指标总贡献值的百分率作为各指标的权重值，不同居住小区FEI的计算公式为：
FEI＝w1BI+w2H+w3NDVI (4)
式中：BI代表居住小区建筑密度的指标值，H代表居住小区的建筑高度的指标值，NDVI代表居住小区的绿化质量的指标值；w1、w2、w3分别代表表2确定的建筑密度、建筑高度和绿化质量的权重，FEI的取值在0-1之间，数值越大，生态质量越好。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明可以快速监测和评价小尺度区域的生态质量，解决了城市小尺度范围生态质量评价的遥感方法缺失的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例中居住小区生态质量主要影响因素示意图；
图2是本发明一实施例中建筑密度获取流程图；
图3是本发明一实施例中建筑高度获取流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，包括以下步骤：
步骤S1:构建居住小区生态质量评价指标，包括绿化质量、建筑密度和建筑高度；
步骤S2:分别计算步骤S1的评价指标，获取相应值；
步骤S3:根据专家打分的方式获取各指标权重，并进一步获取居住小区生态质量评价结果。
在本实施例中，参考图2，建筑密度计算，具体如下：
利用高分辨率遥感影像通过目视解译获取并提取每栋建筑的占地面积(a1、a2、a3...an)；
将所有建筑的占地面积相加，得到小区建筑的基底面积总和；
并根据遥感影像中不同小区的研究范围统计获取各小区总的用地面积；
最后，计算小区内建筑的总基底面积与小区总用地面积的比率，得到小区的建筑密度，即：
Figure BDA0003566469030000051
式中：BI为小区的建筑密度，Ab为小区建筑基底面积总和，Ar为小区总的用地面积，ai为小区内第i栋建筑的占地面积。
通过公式(1)计算得出的小区建筑密度值介于0-1之间，由于建筑密度与小区的生态质量呈负相关关系，在计算小区生态质量指标时，用1减去建筑密度，得出的值作为小区建筑密度的指标值。
在本实施例中，参考图2，建筑高度的获取，具通过以下公式计算：
Figure BDA0003566469030000061
式中：H为小区的建筑平均层数，Aa为小区的总建筑面积，Ab为小区建筑基底面积总和，ai为小区内第i栋建筑的占地面积，fi为小区内第i栋建筑的层数。
不同类型小区的建筑平均层数存在较大差异，为了便于给不同小区的建筑高度指标赋值，同时考虑建筑高度与小区生态质量的负相关关系，结合研究区的实际情况，提出按照平均层数每增加3层指标值减小0.1的原则进行确定，即平均层数在3层及以下的指标值赋为1，平均层数在4-6层的赋值为0.9，平均层数在7-9层的赋值为0.8，依此类推，对每个小区的建筑高度进行赋值(表1)。
表1建筑高度赋值表
Figure BDA0003566469030000062
在本实施例中，绿化质量的计算，具体为：采用用居住小区的NDVI值来反映小区绿化质量，NDVI值利用遥感影像反演来获得，计算公式为：
NDVI＝(NIR–Red)/(NIR+Red) (3)
并将小区的NDVI值进行归一化，归一化后的NDVI值介于0-1之间。
在本实施例中，步骤S3，具体为：基于城市规划的相关专家和学者就建筑密度、建筑高度和绿化质量3个指标对小区生态质量的贡献分别打分，取3个指标的平均值所占3个指标总贡献值的百分率作为各指标的权重值，不同居住小区FEI的计算公式为：
FEI＝w1BI+w2H+w3NDVI (4)
式中：BI代表居住小区建筑密度的指标值，H代表居住小区的建筑高度的指标值，NDVI代表居住小区的绿化质量的指标值；w1、w2、w3分别代表表2确定的建筑密度、建筑高度和绿化质量的权重，FEI的取值在0-1之间，数值越大，生态质量越好。
优选的，在本实施例中，通过计算得出建筑密度的权重为0.364，建筑高度的权重为0.198，绿化质量的权重为0.438(表2)。
表2 3个指标权重专家打分表
Figure BDA0003566469030000071
Figure BDA0003566469030000081
实施例1：
本实施例中，根据以上方法分别计算出所选的7个居住小区的建筑密度、建筑高度和绿化质量3个指标值，然后将各小区的3个指标值按公式(4)加权求和得出各居住小区的FEI生态质量值(表3)。可以发现，属于一类居住用地的桂湖南郡别墅区和山姆小镇别墅区的FEI值位列1、2位，分别为0.687和0.663，属于二类居住用地的融侨锦江小区、大名城小区和金星四季花城小区的FEI值分别为0.609、0.604和0.579，属于三类居住用地的苍霞棚屋区和三坊七巷旧屋区的FEI值最低，分别为0.472、0.467。
表3 7个居住小区各指标值及FEI值
Figure BDA0003566469030000091
Figure BDA0003566469030000101
综上，FEI指数选取绿化质量、建筑密度和建筑高度3个指标作为评价因子，指标容易获取，计算方法简单。FEI指数可以快速监测和评价小尺度区域的生态质量，解决了城市小尺度范围生态质量评价的遥感方法缺失的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:构建居住小区生态质量评价指标；
步骤S2:分别计算步骤S1的评价指标，获取相应值；
步骤S3:根据专家打分的方式获取各指标权重，并进一步获取居住小区生态质量评价结果。
2.根据权利要求1所述的基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，所述居住小区生态质量评价指标包括绿化质量、建筑密度和建筑高度。
3.根据权利要求2所述的基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，所述建筑密度计算，具体如下：
利用高分辨率遥感影像通过目视解译获取并提取每栋建筑的占地面积(a1、a2、a3...an)；
将所有建筑的占地面积相加，得到小区建筑的基底面积总和；
并根据遥感影像中不同小区的研究范围统计获取各小区总的用地面积；
最后，计算小区内建筑的总基底面积与小区总用地面积的比率，得到小区的建筑密度，即：
Figure FDA0003566469020000011
式中：BI为小区的建筑密度，Ab为小区建筑基底面积总和，Ar为小区总的用地面积，ai为小区内第i栋建筑的占地面积。
4.根据权利要求2所述的基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，所述建筑高度的获取，具通过以下公式计算：
Figure FDA0003566469020000021
式中：H为小区的建筑平均层数，Aa为小区的总建筑面积，Ab为小区建筑基底面积总和，ai为小区内第i栋建筑的占地面积，fi为小区内第i栋建筑的层数。
5.根据权利要求2所述的基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，所述绿化质量的计算，具体为：采用用居住小区的NDVI值来反映小区绿化质量，NDVI值利用遥感影像反演来获得，计算公式为：
NDVI＝(NIR–Red)/(NIR+Red) (3)
并将小区的NDVI值进行归一化，归一化后的NDVI值介于0-1之间。
6.根据权利要求2所述的基于小尺度生态指数的居住小区生态质量评价方法，其特征在于，所述步骤S3，具体为：基于城市规划的相关专家和学者就建筑密度、建筑高度和绿化质量3个指标对小区生态质量的贡献分别打分，取3个指标的平均值所占3个指标总贡献值的百分率作为各指标的权重值，不同居住小区FEI的计算公式为：
FEI＝w1BI+w2H+w3NDVI (4)
式中：BI代表居住小区建筑密度的指标值，H代表居住小区的建筑高度的指标值，NDVI代表居住小区的绿化质量的指标值；w1、w2、w3分别代表表2确定的建筑密度、建筑高度和绿化质量的权重，FEI的取值在0-1之间，数值越大，生态质量越好。
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