一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，包括空间数据采集模块、适宜区空间识别模块、指标控制和措施设计模块和建设功效测算模块。本发明专利技术服务于从城市建设规划到工程设计全流程的海绵城市建设、城市热岛控制和城市园林绿化过程中的建设改造目标适宜区和适宜等级目标的精准识别，并可以测算不同城市建设改造情景下，在洪涝灾害和高温极端气候事件方面发挥的功效。该系统包括提出一套新型的海绵城市和热岛控制双重目标的城市规划设计构架，实现了针对生态海绵型城市空间适宜度精准识别的精细化遥感分类和人工智能检测算法，能有效模拟城市建设改造对于雨洪和极端高温事件的功效。

【技术实现步骤摘要】
一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法
本专利技术涉及一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，属于城市规划设计和生态环境保护行业应用的遥感和地理信息技术应用领域，重点解决在城市新区开发和旧城区改造当中，服务于城市雨洪管理和城市热岛控制综合目标的适宜区目标精准识别，并测算不同建设方案情景下城市在上述两项目标的综合效应，当前在城市规划与建设、园林设计、测绘与地理信息和生态环境保护领域具有广泛而急迫的应用需求。
技术介绍
21世纪以来，伴随着中国快速的城市化，近年来城市洪灾、极端热事件频发，对于城市管理和居民安全带来严重的威胁。如何通过城市绿色基础设施建设等途径，实现城市洪水有效调节和城市热岛减缓，对于城市人居环境改善和城市生态系统服务的提升具有重要意义。在20世纪70年代，欧美等国家提出低影响开发(LID)理念，强调通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。我国近10年来，北京、广州、武汉等城市的夏季出现了极为罕见的城市暴雨天气，导致城市道路积水、交通受阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，其特征在于，包括：空间数据采集模块，获取和处理城市区域的遥感数据和基础地理数据，利用空间分析和遥感图像处理软件计算适宜区空间识别评价因子数据，包括城市不透水地表比例、地表径流系数、地表显热比和地表相对高程；适宜区空间识别模块，根据所述的适宜区空间识别评价因子数据及其对生态海绵型城市建设的适宜等级，获取分级的适宜区评价因子数据，利用空间叠加分析评价生态海绵型城市建设适宜等级，并划分雨洪调节适宜区、热岛调控适宜区；指标控制和措施设计模块，根据城市规划设计目标，计算市域、建成区、功能区和高适宜区内雨洪调节和和热岛调控情景下不透水地表、...

【技术特征摘要】
1.一种生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，其特征在于，包括：空间数据采集模块，获取和处理城市区域的遥感数据和基础地理数据，利用空间分析和遥感图像处理软件计算适宜区空间识别评价因子数据，包括城市不透水地表比例、地表径流系数、地表显热比和地表相对高程；适宜区空间识别模块，根据所述的适宜区空间识别评价因子数据及其对生态海绵型城市建设的适宜等级，获取分级的适宜区评价因子数据，利用空间叠加分析评价生态海绵型城市建设适宜等级，并划分雨洪调节适宜区、热岛调控适宜区；指标控制和措施设计模块，根据城市规划设计目标，计算市域、建成区、功能区和高适宜区内雨洪调节和和热岛调控情景下不透水地表、绿地的调节比例；根据所述的生态海绵型城市建设适宜区评价结果和城市地表下垫面特征，利用空间分析设计雨洪调节适宜区和热岛调控适宜区的地表空间优化措施；建设功效测算模块，根据所述的雨洪调节适宜区和热岛调控适宜区地表空间优化措施，计算空间优化区域地表径流的削减量和降温效益，得到生态海绵型城市建设雨洪调节和热岛调控功效测算结果。2.根据权利要求1所述的生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，其特征在于：所述的空间数据采集模块具体实现如下：(1)所述遥感数据包括LandsatOLI遥感影像数据、MODIS遥感影像数据，所述基础地理数据包括DEM数据、土壤类型数据、城市功能区划数据、河流、道路数据、气象数据；所述的计算适宜区空间识别评价因子包括城市不透水地表比例提取、地表径流系数计算、地表显热比反演和地表相对高程数据计算；(2)所述的城市不透水地表比例提取，基于LandsatOLI遥感影像，在ENVI遥感图像处理软件中利用混合像元分解方法得到不透水地表、绿地、水域和裸土比例数据，ULi＝(fisa+fveg+fwater+fsoil)×ULi(1)式中，ULi是像元i的面积大小；fisa、fveg、fwater、fsoil分别为像元i内的不透水、绿地、水域和裸土的比例；(3)所述的城市地表显热比数据反演，基于所述的LandsatOLI遥感影像，MODIS遥感影像和气象数据，利用定量遥感模型反演地表显热和潜热通量，并利用公式(2)计算地表显热比数据，式中，SHRi为像元i的显热比；FHi为像元i的显热通量；FLEi为像元i的潜热通量；(4)所述的城市地表径流系数计算，基于所述的城市不透水地表、绿地、水域和裸土比例数据，利用公式(3)、(4)和(5)，在ArcGIS中利用栅格计算，得到地表产流和径流系数，Runoffi＝f(CCNi,Pi)(4)CCNi＝(fisa×ISAcn+fveg×Vegcn+fwater×Watercn+fsoil×Soilcn)(5)式中，Ri为像元i的径流系数；Pi为像元i的降水量；CCNi为表示像元i的综合下渗系数；Runoffi为像元i的地表产流量，通过降水与下渗系数计算；fisa、fveg、fwater、fsoil分别为像元i内的不透水、绿地、水域和裸土的比例；ISAcn、Vegcn、Watercn、Soilcn分别为像元i内的不透水、绿地、水域和裸土的地表下渗系数；(5)所述的地表相对高程计算，基于所述的DEM数据，利用公式(6)在ArcGIS中的空间邻域分析运算得到，式中，Hri为第i个像元的相对高程值；Hi为第i个像元的真实高程值；Hmin为第i个像元邻域范围内像元高程的最小值，min是取最小值函数。3.根据权利要求1所述的生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，其特征在于：所述适宜区空间识别模块具体实现如下：(1)所述的建立分级的适宜区评价因子数据，根据所述的适宜区空间识别评价因子对生态海绵型城市建设的适宜程度，利用ArcGIS自然断点法和分位数法，对所述的适宜区空间识别评价因子进行分级，将不透水地表比例M、显热比SHR、径流系数R、相对高程H划分为5个等级，生成所述的分级的适宜区评价因子数据；式中，Mi、SHRi、Ri、Hi分别为第i个不透水地表比例、显热比、径流系数、相对高程适宜性等级，i的取值为{1,2,3,4,5}；(2)所述的生态海绵型城市建设适宜等级评价，根据所述分级的适宜区评价因子数据，利用GIS空间分析工具进行栅格叠加运算，计算出不同区域生态海绵城市建设的适宜性等级，得到生态海绵型城市建设适宜等级空间数据，并利用栅格计算将显热比的较高和高适宜等级和径流系数的较高和高适宜等级提取出来，分别作为热岛调控适宜区、雨洪调节适宜区，作为指标控制和措施设计模块的输入数据，适宜性等级和适宜区识别具体计算如下：式中，Int为取整函数，max是取最大值函数，SIi为生态海绵型城市建设第i个适宜性等级区域，i的取值为{1,2,3,4,5}；J为满足第i个适宜性等级的评价因子数目；Mi为第i个适宜性等级的不透水地表比例；SHRi为第i个适宜性等级显热比；Ri第i个适宜性等级地表径流系数；Hi第i个适宜性等级相对高程；HR为热岛调控适宜区，FR为雨洪调节适宜区。4.根据权利要求1所述的生态海绵型城市建设适宜区目标精准识别和功效测算系统及方法，其特征在于：所述指标控制和措施设计模块具体实现如下：(1)所述的根据城市规划...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡文慧，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11