一种城市森林树木优先种植区域选择方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市森林树木优先种植区域选择方法及系统，方法包括：获得城市矢量图层并划分成若干区域单元；输入各区域单元人口、道路面积和现实林木树冠覆盖面积数据，得到各区域单元人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率矢量数据；归一化处理并格式转换，得到归一化人口密度栅格图层、归一化道路密度栅格图层和归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层；求取各栅格单元优先度，得到优先度PI栅格图层；优先度等级划分，绘制PI优先度等级分布栅格图层，优先度等级越高的区域单元被认为是越需要优先选择种植树木的区域。本发明专利技术可直观、准确反映出城市不同区域空间对城市森林建设的需求程度，为城市空间森林种植区域优先选址提供了可靠的决策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种城市森林树木优先种植区域选择方法及系统
本专利技术涉及一种基于空间数据处理来确定树木优先种植区域的技术，尤指一种城市森林树木优先种植区域选择方法和系统，属于城市绿地管理

技术介绍
城市地区是各种用地矛盾最突出的区域，生态用地因为其生态与社会效益的普惠性与外在性特性，使得其在各土地使用方利益的博弈过程中，常常处于弱势地位。随着城市大气污染、水体污染、噪声、热岛效应等对人居环境影响巨大的新型环境问题不断加剧，以及居民物质生活水平的不断提高，人们对城市空气清新、环境优美的愿景需求也越来越迫切。面对我国城市化不断加速的严峻形势，森林城市建设成为城市绿色发展的重要抓手。目前，森林城市建设已经成为我国推进国土绿化、践行生态文明和美丽中国建设的一项重要的实践活动，并在全国范围内快速开展起来，建设“森林城市”已经成为我国城市建设的一个新要求。截至2018年底，全国已有300多个城市开展了国家森林城市建设，其中166个城市已经获得“国家森林城市”称号，城市森林建设呈现出蓬勃发展的强劲势头。从各地的城市森林建设实践来看，目前的城市森林建设还处在“增绿”、“扩绿”这一层面。在森林城市建设的实践活动过程中，对于如何通过科学合理的城市森林空间布局来实现城市森林对城市环境与市民福祉效应的最大化，还缺乏相关科学理论的指导，因此，城市森林建设过程中空间布局的盲目随意性问题异常突出。由此可见，如何通过科学有效的措施与方式，切实实现城市未来森林建设地点选择的科学决策，进而实现城市森林空间布局优化、可持续性不断增强，成为了关键之中的关键。这其中，未来城市森林建设空间的优化选址最为重要，它决定了城市未来新增的林木树冠覆盖的空间分布及其生态效益的最大化发挥的程度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种城市森林树木优先种植区域选择方法及系统，其利用便捷的自然、社会与经济空间数据获取途径和较少的人财物投入，基于优先度等级划分，直观、准确、高效地反映出了城市中不同区域空间对城市森林建设的需求程度，为城市空间城市森林种植区域优先选址提供了可靠的决策依据。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于，它包括步骤：1)获得城市的矢量图层，然后以社区和/或村为单位，将该城市划分成若干区域单元；2)输入该城市各个区域单元的人口数据、道路面积数据和现实林木树冠覆盖面积数据，然后计算出各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据；3)对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理，得到各个区域单元的归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据，然后将归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据转换为栅格数据，得到该城市的归一化人口密度栅格图层、归一化道路密度栅格图层和归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层；4)通过公式PI＝0.3×PD+0.4×RD+0.3×UTCR，求取每个栅格单元的优先度PI，进而得到该城市的优先度PI栅格图层，其中：求取一栅格单元的优先度PI时，PD为该栅格单元所在区域单元的归一化人口密度栅格数据，RD为该栅格单元所在区域单元的归一化道路密度栅格数据，UTCR为该栅格单元所在区域单元的归一化现实林木树冠覆盖率栅格数据；5)对求出的所有优先度PI进行优先度等级划分，绘制出PI优先度等级分布栅格图层，优先度等级越高的区域单元被认为是越需要优先选择种植树木的区域，其中：每个区域单元包含的各栅格单元的优先度PI相同；优先度PI越大，优先度等级越高。所述城市森林树木优先种植区域选择方法还包括步骤：统计出各优先度等级区域所占该城市的比例，然后根据各优先度等级区域占比高低、潜在林木树冠覆盖面积大小以及城市化发展速度快慢，选择出相应一个或多个优先度等级区域作为优先种植区域，其中：每一优先度等级区域由属于该优先度等级的所有区域单元构成。一种城市森林树木优先种植区域选择系统，其特征在于，它包括：矢量图层划分模块，用于获得城市的矢量图层，然后以社区和/或村为单位，将该城市划分成若干区域单元；矢量数据库编辑模块，用于输入该城市各个区域单元的人口数据、道路面积数据和现实林木树冠覆盖面积数据，然后通过矢量计算模块计算出各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据；归一化处理与格式转换模块，用于对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理，得到各个区域单元的归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据，然后将归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据转换为栅格数据，得到该城市的归一化人口密度栅格图层、归一化道路密度栅格图层和归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层；优先度PI计算模块，用于通过公式PI＝0.3×PD+0.4×RD+0.3×UTCR，求取每个栅格单元的优先度PI，以得到该城市的优先度PI栅格图层，其中：求取一栅格单元的优先度PI时，PD为该栅格单元所在区域单元的归一化人口密度栅格数据，RD为该栅格单元所在区域单元的归一化道路密度栅格数据，UTCR为该栅格单元所在区域单元的归一化现实林木树冠覆盖率栅格数据；优先度等级划分模块，用于对求出的所有优先度PI进行优先度等级划分，以绘制出PI优先度等级分布栅格图层，优先度等级越高的区域单元被认为是越需要优先选择种植树木的区域，其中：每个区域单元包含的各栅格单元的优先度PI相同；优先度PI越大，优先度等级越高。本专利技术的优点是：本专利技术利用ArcMapGIS系统，从城市居民需求、环境污染治理需求以及城市森林林木树冠覆盖现状等方面着手，以社区(街道)和/或村为单位，基于优先度等级划分，直观、准确、高效地反映出了城市中不同区域空间对城市森林建设的需求程度，并且结合各优先度等级区域占比、潜在林木树冠覆盖面积及城市化发展等因素，实现了对优先种植区域的进一步合理选择，达到了对城市空间城市森林种植区域优先选址的目的，为相关生态建设与管理单位在城市森林建设时对种植区域的合理选择提供了可靠的决策依据，对未来城市森林生态建设具有极其重要的现实意义。附图说明图1是本专利技术城市森林树木优先种植区域选择方法的实施流程示意图。图2A是本专利技术实施例得到的归一化人口密度栅格图层示意图。图2B是本专利技术实施例得到的归一化道路密度栅格图层示意图。图2C是本专利技术实施例得到的归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层标准化后的示意图。图3是本专利技术实施例得到的优先度PI栅格图层示意图。图4是本专利技术实施例得到的PI优先度等级分布栅格图层示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术城市森林树木优先种植区域选择方法包括步骤：1)获得城市的矢量图层，然后以社区(街道)和/或村为单位，将该城市划分成若干区域单元；2)输入该城市各个区域单元的人口数据、道路面积数据和现实林木树冠覆盖面积数据，然后利用ArcMapGIS系统的数据库计算功能，计算出各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据；3)利用ArcMapGIS系统的数据库计算功能，对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理(采用极大值归一化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于，它包括步骤：1)获得城市的矢量图层，然后以社区和/或村为单位，将该城市划分成若干区域单元；2)输入该城市各个区域单元的人口数据、道路面积数据和现实林木树冠覆盖面积数据，然后计算出各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据；3)对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理，得到各个区域单元的归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据，然后将归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据转换为栅格数据，得到该城市的归一化人口密度栅格图层、归一化道路密度栅格图层和归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层；4)通过公式PI＝0.3×PD+0.4×RD+0.3×UTCR，求取每个栅格单元的优先度PI，进而得到该城市的优先度PI栅格图层，其中：求取一栅格单元的优先度PI时，PD为该栅格单元所在区域单元的归一化人口密度栅格数据，RD为该栅格单元所在区域单元的归一化道路密度栅格数据，UTCR为该栅格单元所在区域单元的归一化现实林木树冠覆盖率栅格数据；5)对求出的所有优先度PI进行优先度等级划分，绘制出PI优先度等级分布栅格图层，优先度等级越高的区域单元被认为是越需要优先选择种植树木的区域，其中：每个区域单元包含的各栅格单元的优先度PI相同；优先度PI越大，优先度等级越高。...

【技术特征摘要】
1.一种城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于，它包括步骤：1)获得城市的矢量图层，然后以社区和/或村为单位，将该城市划分成若干区域单元；2)输入该城市各个区域单元的人口数据、道路面积数据和现实林木树冠覆盖面积数据，然后计算出各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据；3)对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理，得到各个区域单元的归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据，然后将归一化人口密度、归一化道路密度和归一化现实林木树冠覆盖率的矢量数据转换为栅格数据，得到该城市的归一化人口密度栅格图层、归一化道路密度栅格图层和归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层；4)通过公式PI＝0.3×PD+0.4×RD+0.3×UTCR，求取每个栅格单元的优先度PI，进而得到该城市的优先度PI栅格图层，其中：求取一栅格单元的优先度PI时，PD为该栅格单元所在区域单元的归一化人口密度栅格数据，RD为该栅格单元所在区域单元的归一化道路密度栅格数据，UTCR为该栅格单元所在区域单元的归一化现实林木树冠覆盖率栅格数据；5)对求出的所有优先度PI进行优先度等级划分，绘制出PI优先度等级分布栅格图层，优先度等级越高的区域单元被认为是越需要优先选择种植树木的区域，其中：每个区域单元包含的各栅格单元的优先度PI相同；优先度PI越大，优先度等级越高。2.如权利要求1所述的城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于：在所述步骤1)中，获得城市行政区划图的边界矢量图层，基于ArcMapGIS系统将边界矢量图层的投影坐标统一转换为Albers投影，以在保持面积不变形的基础上利于准确计算面积。3.如权利要求1所述的城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于：在所述步骤3)中，通过公式(1-每一栅格单元的归一化现实林木树冠覆盖率栅格数值)对所述归一化现实林木树冠覆盖率栅格图层进行标准化处理。4.如权利要求1所述的城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于：在所述步骤5)中，优先度PI划分为4个优先度等级：低优先度等级、中优先度等级、高优先度等级和极高优先度等级，其中：低优先度等级的PI取值范围为0≤PI≤0.1520，中优先度等级的PI取值范围为0.1520＜PI≤0.2658，高优先度等级的PI取值范围为0.2658＜PI≤0.3842，极高优先度等级的PI取值范围为PI＞0.3842。5.如权利要求1所述的城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于：所述城市森林树木优先种植区域选择方法还包括步骤：统计出各优先度等级区域所占该城市的比例，然后根据各优先度等级区域占比高低、潜在林木树冠覆盖面积大小以及城市化发展速度快慢，选择出相应一个或多个优先度等级区域作为优先种植区域，其中：每一优先度等级区域由属于该优先度等级的所有区域单元构成。6.如权利要求1至5中任一项所述的城市森林树木优先种植区域选择方法，其特征在于：在所述步骤2)中，计算各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据利用ArcMapGIS系统的数据库计算功能实现；在所述步骤3)中，对各个区域单元的人口密度、道路密度和现实林木树冠覆盖率的矢量数据进行归一化处理利用ArcMapGIS系统的数据库计算功能实现，对各个区域单元的归一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宝全，张文，邱尔发，姜莎莎，李晓婷，金佳丽，詹晓红，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11