一种基于人群分布预测的规划方案生态评估与优化方法

本发明属于城市规划领域，具体涉及一种基于人群分布预测的规划方案生态评估与优化方法。

背景技术：

1、随着生态文明建设理念的不断加深，在城市规划设计过程中越来越需要平衡城市建设与生态保护的关系，对城市空间生态环境情况进行调研和评价。在当前生态绩效评价的研究与实践中，主要集中以现状面板统计数据为基础进行指标的构建，无法反映面向未来的背景下，规划方案在一个规划期限内具体建设情况对生态环境可持续发展的影响。同时，人的活动对于生态环境具有非常重要的影响作用，现有人群时空分布的预测方法主要是人工计数，图像、视频识别或是基于历史数据进行统计推断，但难以基于预测结果进行规划方案生态绩效的精准评价和矫正。目前常见的规划方案生态绩效评估方法中缺乏对人的活动的关注，在城市人群时空分布日益复杂化、动态化、多样化的趋势下，迫切需要对城市规划方案的生态环境提出相应的评价方法，关注城市规划方案实施后人的活动对于环境的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于人群分布预测的规划方案生态评估与优化方法，解决了现有技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种规划方案生态绩效评估方法，包括以下步骤：

4、s1，划分场地栅格，采集数据并存储；

5、s2，构建人群时空分布预测关系库；

6、s3，输入目标城市或区域的多个城市规划方案数据，通过人群时空分布预测关系库，预测各城市规划方案对应的各栅格月平均人群时空分布指标值；

7、s4，构建生态绩效指标评估库，根据采集数据和各栅格月平均人群时空分布指标值，计算各格栅水文条件指标值、地质条件指标值和物理环境指标值，通过加权相加生成各栅格生态绩效结果值；

8、s5，基于生态绩效结果值，评估优选方案和合格方案。

9、进一步地，采集并存储数据的步骤包括：

10、s11，向当地规划部门获取目标城市或区域的面域数据、现状地理空间基础信息数据和城市规划方案数据，将城市或区域的面域数据划分为1公顷的正六边形栅格面；

11、s12，向当地电信局获取现状人群时空分布数据；

12、s13，使用测绘无人机对目标地块采集遥感影像数据；

13、s14，使用车载设备对目标地块进行采集测定水质采样数据和物理环境数据；

14、s15，将数据转换至cgcs2000标准坐标系并进行数据叠合存储。

15、进一步地，构建所述人群时空分布预测关系库的步骤包括：

16、s21，计算各栅格自然本底指标值、建成环境指标值和人群时空分布指标值；

17、s22，将自然本底指标值、建成环境指标值分别与人群时空分布指标值进行相关性评价和方差膨胀因子计算，选择相关系数大于0.1，显著性水平小于0.05，方差膨胀因子小于10的指标纳入多元线性回归模型进行计算拟合，得到人群时空分布预测关系库。

18、进一步地，所述自然本底指标值包括：地表高程、地形坡度、地形起伏度、植被覆盖率、与最近水体距离、与最近山体距离、与最近生态空间距离、水体面积占比、山体面积占比以及生态空间面积占比；

19、所述建成环境指标值包括：道路密度、居住用地地块建筑总面积、公共管理与公共服务用地地块建筑总面积、商业服务业设施用地地块建筑总面积、工业用地地块建筑总面积、物流仓储用地地块建筑总面积、交通设施用地地块建筑总面积、公用设施用地地块建筑总面积、绿地地块建筑总面积、建筑密度以及建筑平均高度；

20、所述人群时空分布指标值，以修正后的各栅格人群时空分布数据样本量密度进行表征，具体公式为：

21、

22、进一步地，所述水文条件指标值计算公式如下：

23、

24、式中，a1为饮水源水质，a2为洪涝风险性、a3为年径流总量控制率；

25、所述地质条件指标值计算公式如下：

26、

27、式中，b1为地形坡度，b2为滑坡风险，b3为崩塌风险；

28、所述物理环境指标值计算公式如下：

29、

30、式中，c1为热岛效应强度，c2为城市噪声等级，c3为空气质量(aqi)指数。

31、进一步地，所述生态绩效结果值计算公式为：

32、生态绩效结果值

33、＝a×水文条件指标值+b×地质条件指标值+c×物理环境指标其中，a、b、c为权重。

34、进一步地，评估优选方案和合格方案的步骤包括：

35、s51，导入生态绩效标准值，计算多个城市规划方案中各栅格中生态绩效结果值小于生态绩效标准值的栅格占比，若栅格占比为100％，则为优选方案；当优选方案数量大于1个，则计算方案所有栅格生态绩效结果值的平均值，选取值最小的作为优选方案；

36、s52，若不存在优选方案，则选取生态绩效结果值小于生态绩效标准值的栅格占比最高的城市规划方案作为合格方案，对于合格方案数量大于1个的，则计算方案所有栅格生态绩效结果值的平均值，选取值最小的作为合格方案。

37、一种规划方案生态绩效优化方法，其特征在于，包含上述评估方法，并且还包括：

38、s6，对s5中评估的合格方案进行人机交互调整；

39、s7，导出优选方案。

40、进一步地，所述人机交互调整的步骤为：提取合格方案中生态绩效结果值高于生态绩效标准值的栅格并展示，通过指令调整该栅格的用地属性、建筑高度、建筑密度，并跳转至s3。

41、一种规划方案生态绩效评估方法系统，包括：

42、数据采集模块：划分场地栅格，采集数据并存储；

43、关系库构建模块：构建人群时空分布预测关系库；

44、指标预测模块：输入目标城市或区域的多个城市规划方案数据，通过人群时空分布预测关系库，预测各城市规划方案对应的各栅格月平均人群时空分布指标值；

45、评估库建立模块：根据采集数据和各栅格月平均人群时空分布指标值，计算各格栅水文条件指标值、地质条件指标值和物理环境指标值，通过加权相加生成各栅格生态绩效结果值，以构建生态绩效指标评估库；

46、以及评估模块：基于生态绩效结果值，评估优选方案和合格方案。

47、本发明的有益效果：

48、1、本发明将生态绩效评估优化与人群时空分布预测方法相结合，从人的活动和生态环境的关系角度构建了生态导向下的规划方案评价方法；突破了多个软件协同操作中的复杂流程，通过集成人群时空分布预测与生态绩效评估实现对规划方案的优选，相较传统流程能够有效提升工作效率。

49、2、本发明实现了在全域尺度下人群时空分布预测及其与生态环境的关系评估，精准识别规划方案生态环境突破标准的区域。

50、3、本发明实现了规划方案的即时反馈和调整，极大地保证了城市规划方案的生态底线不被突破，在优选过程中突破了传统城市规划多方案的专家判断，采用自动判定的方式进行方案快速优选；突破了传统规划设计过程中方案调整-评估的繁琐流程，实现了生态导向下的城市规划方案成果快速完成。

51、4、本发明通过能够实时计算并渲染展示三维场景的触摸显示屏，使得城市规划方案可快速展示、调整和生态绩效评估，提升了展示效果和工作效率。