一种基于冷岛价值评估的适建范围分级方法

本发明涉及城市设计领域，具体涉及一种基于冷岛价值评估的适建范围分级方法。

背景技术：

1、城市设计一般以基础适建范围作为城市建设用地布局的依据。对于夏热冬冷地区，在适建分析环节中引入热湿环境分析技术，探索城市冷却途径，对于形成风热环境优良的节能型城市有显著意义。

2、国内目前与自然生态要素保护相关的适建分析，一般聚焦于法定规划提出的“刚性”保护范围，如各级生态管控区、已定级的水库或河道等。这些保护范围在空间上的叠合显示出研究范围内的“不适建范围”，其余部分则为“适建范围”。这一基础适建范围为建设用地的选择提供了初步依据。但是，在适建范围内，通常也存在大量植被与水体。对于这些自然生态要素，其保护与利用方式尚缺乏理性判别的标准。当下的热湿环境分析可通过卫星遥感、地表温度反演及微气候环境模拟等技术识别城市冷岛，从而鉴别出场地中的植被与水系对城市冷却可能具备的价值贡献。这将在适建分析的环节中，辅助判断不在刚性保护范围内的自然生态要素的保留意义，避免仅依赖设计方的主观选择。

3、有鉴于此，对于夏热冬冷地区自然生态资源较丰富的研究范围，确有必要利用热湿环境分析技术，探讨冷岛价值评估方法，形成适建范围分级图，为建设用地的布局提供更精准合理的判断依据。从而在规划设计和建设实施的过程中，有效保护冷岛，促进城市冷却，降低夏季能耗，实现城市节能减排的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于冷岛价值评估的适建范围分级方法。本方法结合autocad平台、arcgis平台、envi平台，对不在刚性保护范围内的植被、水体进行冷岛价值评估，并对基础适建范围进行分级，从物理环境的角度弥补当下基础适建范围在精度上的不足，从而在规划设计的过程中，有效保护冷岛，促进城市冷却，降低夏季能耗，对建设风热环境优良的节能型城市有显著意义。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：

3、一种基于冷岛价值评估的适建范围分级方法，包括以下步骤：

4、步骤一.获取研究范围内的自然生态要素相关资料，明确刚性保护范围；

5、步骤二.汇总刚性保护范围图库，基于gis叠合所有刚性保护范围图，得到基础适建范围图；

6、步骤三：基于envi平台和autocad平台获取不在刚性保护范围内的植被、水体斑块；

7、步骤四：基于envi平台对所述不在刚性保护范围内的植被、水体斑块进行冷岛价值评估，得到冷岛价值分级图；

8、步骤五：根据冷岛价值分级图对步骤二得到的所述基础适建范围图进一步分级，得到包括一级适建范围、二级适建范围以及三级适建范围的适建范围分级图；

9、步骤六：在规划设计中应用适建范围分级图；容积率大于0.8的建设用地优先选择布局在一级适建范围内，如果一级适建范围建设用地总量不足，则选择布局在二级适建范围内，如果二级适建范围建设用地总量仍不足，则选择布局在三级适建范围内。

10、步骤一中，所述自然生态要素相关资料为研究范围的autocad矢量地形文件、卫星图像文件和法定规划文件。

11、步骤一中，所述刚性保护范围为法定规划中明确提出保护要求的保护内容，包括各级生态管控区、已定级的水库或河道。

12、步骤二具体是将所述刚性保护范围数据通过gis平台进行图像处理，汇总得到刚性保护范围图库，显示为由明确闭合边界线围合而成的面域；将所有刚性保护范围图叠合，形成不适建范围，研究范围内的其余部分即为适建范围，构成基础适建范围图。

13、步骤三具体包括以下子步骤：

14、31.获取研究城市对应的landsat8卫星影像，得到地表温度lst文件及归一化植被指数ndvi并生成地表温度影像；

15、32.在遥感图像处理平台软件envi中选取归一化植被指数ndvi值的区域，所述归一化植被指数ndvi值的取值范围是：0.48-1，获得植被斑块；根据自然生态要素相关资料获得水体斑块；将植被、水体斑块分别与步骤二所述基础适建范围取交集，构成不在刚性保护范围内的植被、水体斑块。

16、步骤四具体包括以下子步骤：

17、41.将所述不在刚性保护范围内的植被、水体斑块分别与地表温度影像叠合，提取斑块边界及距斑块边界600m范围内的地表温度，以斑块边界为中心，每隔30m向外绘制一条线，计算每条线的平均温度并绘制温度变化折线图，将折线图中斜率最接近0且距离斑块边界最近的折点设置为作用范围折点；折点所在的线即为植被缓热范围斑块、水体缓热范围斑块；

18、42.基于步骤三所述地表温度影像提取区域内所有缓热范围斑块边界的地表温度，并计算得到对应的缓热范围斑块边界平均温度，将所述缓热范围斑块边界平均温度作为冷、热岛区分温度，从而获取区域冷、热岛范围分布图；

19、43.基于步骤三所述地表温度影像，提取植被、水体冷岛范围地表温度；

20、44.基于水体冷岛范围内地表温度，计算各个水体冷岛范围的平均地表温度，依据水体冷岛范围的面积、及平均地表温度，采用欧氏距离度量公式进行k-means聚类，并设定聚类结果为三类，以每一类别中范围平均地表温度的高低为依据，将水体冷岛对应分为低、中、高三个价值区；

21、45.基于植被冷岛范围内的地表温度，采用均值-标准差分级法将植被冷岛对应分为高、中、低三个价值区，t表示范围平均地表温度；

22、

23、46.根据植被、水体冷岛价值评估划分一级冷岛范围和二级冷岛范围，得到冷岛价值分级图；

24、所述一级冷岛范围为高价值区包含的水体和植被的叠加；所述二级冷岛范围为中价值区包含的水体和植被的叠加。

25、步骤五具体包括：

26、将步骤四得到的冷岛价值分级图与步骤二得到的基础适建范围图叠合，经过gis平台处理，将基础适建范围进一步分解为一级适建范围、二级适建范围、三级适建范围，得到适建范围分级图；

27、所述一级适建范围为基础适建范围与一级和二级冷岛范围的差集；

28、所述二级适建范围为基础适建范围与二级冷岛范围的交集；

29、所述三级适建范围为基础适建范围与一级冷岛范围的交集。

30、步骤五所述适建范围分级图为矢量文件，用于开发建设用地布局的依据或进入规划管控程序。

31、有益效果：

32、(1)本发明研究地域气候数据与城市空间耦合关系，针对夏热冬冷地区研发基于冷岛价值评估的适建范围分级方法，引导建设区保护自然冷岛，降低夏季能耗，实现城市节能减排的目标。

33、(2)本发明利用envi平台，提出冷岛价值评估方法，实现在夏热冬冷地区，对未被法定规划明确是否保留的植被与水体要素形成有效的价值判定方法。

34、(3)本发明在基础适建范围图上进行精细化的分级，避免仅根据基础适建范围，在主观选择建设用地布局的过程中，因破坏了冷岛价值较高的植被水系而影响地区冷岛效应,或因保留冷岛价值较低的植被水系而损失了适宜建设的土地资源。

35、(4)基于冷岛价值评估形成的适建范围分级图，可以直接成为开发建设用地布局的依据，其矢量特征实现了本发明进入规划管控程序的可能。

36、(5)适用于夏热冬冷地区含有未被法定规划明确是否保留的植被与水体的大量待开发地段，实用性强，适应性广。