一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法，包括：根据区域资源环境承载力和开发适宜性评估得到基础刚性容量；将自然保护地、森林公园、文化遗产等重要斑块作为生态源，结合约束性最小累计阻力生态廊道分析模型，按网络连通法则构建生态安全格局，空间核减后得到结构刚性容量；按照全部调保、重大项目调保等多种永久基本农田保护空间博弈策略，通过多情景分析得到弹性生态容量；优选弹性生态容量，并利用种子扩充斑块式增长元胞自动机模拟城镇开发边界时空变化。本发明专利技术建立了刚弹结合的城市生态容量评估多层次耦合分析策略，并通过城市演化模拟模型实现了从容量评估到边界管制的空间传导，对国土空间规划实施科学论证具有重要意义。论证具有重要意义。论证具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种国土空间规划技术，具体涉及一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法。

技术介绍

[0002]城市生态容量是根据生态文明建设需求，将城市规模赋予生态特性(农业也属于广义的生态)后的一种规划理念。城市生态容量模拟可以从基础刚性容量、结构刚性容量和弹性生态容量三个纵深层次展开。其中，基础刚性容量就是根据国土空间“双评价”等要求确定区域最大承载力，是区域开发理论最大上限；结构刚性容量则是进一步考虑生态安全格局的空间诉求，核减基础刚性容量，保障区域生态安全可持续；弹性生态容量则是在考虑永久基本农田保护等各种空间不确定性影响，刻画了城市生态容量的弹性和多样性。因此，以城市生态容量为切入点，通过多情景生态容量模拟构建管制边界，是落实国土空间规划传导的重要路径。目前，城镇开发边界划定技术方法甚多，但往往侧重某一个技术角度的分析，空间规划的内在逻辑不强，不能很好的适应国土空间规划实际应用需求。因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法，利用该方法可分析和评估区域城镇化开发最佳容量，进而提高国土空间规划编制的科学性。
[0004]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法，包括以下步骤：
[0006]根据地形地貌宜建性和地质灾害风险防控需求，对支撑和制约城镇工业化建设的核心空间因子进行阈值分级，明确单因子在每个评价单元上的建设适宜性或风险性；对单因子评价结果进行综合集成，将国土空间划分为高适宜、中适宜和低适宜的空间类型，并将法定禁止建设的区域直接按低适宜类型予以扣除；利用地理空间统计分析工具核算不同空间类型的面积，统计高适宜和中适宜性的空间规模，以此作为基础刚性生态容量；
[0007]综合考虑规划区域生态环境特征，将法定的重要生态斑块作为区域重要生态源地；根据地表覆盖类型设置生态迁徙标准阻力面，并利用数字地表模型生成调节系数对生态迁徙标准阻力面行修正；根据区域生态环境特征，确立重要生态廊道的链接关系和基本走向，然后利用最小累计阻力模型算生态廊道；根据生态网络连通性要求，将生态源与生态廊空间组合构建区域生态安全格局；利用生态安全格局对基础刚性容量进行空间核减，并由此核算出满足生态安全底线要求的结构刚性容量；
[0008]在结构刚性容量上再叠加永久基本农田保护图斑，逐个明确每个永久基本农田保护图斑与建设需求的冲突等级，重点标识重大项目必须要调出的永农图斑和必须要“开天窗”保护的永农图斑；根据永久基本农田保护总量平衡基本要求，明确区域内哪些永农图斑
可以进行异地补划或异地代保，并产生全部调保或者部分调保等多种永久基本农田保护方案；综合考虑生态安全格局需求和永久基本农田调保多情景方案，得到区域城市生态容量浮动范围，以此作为弹性生态容量；
[0009]根据区域社会经济发展战略和国土空间开发定位，对弹性生态容量的多情景方案进行优选，根据上级规划下达的永久基本农田调保指标确立满足区域社会经济发展的最优容量情景；以最优容量情景为基本约束，结合规划目标年社会经济发展建设用地规模需求，采用斑块元胞自动机模型模拟从现状到目标年的城镇增长时空序列演化情景；以模拟的城镇增长格局为基础，对模拟的城镇增长斑块进行平滑和简化，最终生成区域城镇开发边界建议方案。
[0010]进一步地，所述核心空间因子进行阈值分级是指根据某个因子对建设开发的重要性设置不同的阈值，然后在GIS软件支持下对单因子空间数据进分级，得到单因子评价图。
[0011]进一步地，在生态廊道计算方面，将生态源地之间的连接走向缓冲带融入最小累计阻力模型以构建约束性最小累计阻力模型；
[0012]约束性最小累计阻力模型计算公式为：
[0013][0014]其中：M为最小累积阻力值；D
cs
表示空间单元c到源s的距离；R
c
表示空间单元c对生态过程扩散的阻力系数，其为地表覆盖类型阻力K
c
和调节因子T
c
合成；B表示生态廊道走向带宽约束，避免廊道计算结果出现过多迂回；f表示最小累积阻力与生态过程的正相关关系；任意两个生态源之间M值较低的区域形成的连通路线即为生态廊道。
[0015]进一步地，调节系数T通过数字地表模型DSM的标准化计算，表示为 T＝H/H
max
，其中H表示单元的DSM值，H
max
表示所有DSM单元的最大值。
[0016]进一步地，所述弹性生态容量的弹性下限就是永久基本农田图斑必须全部保护，严格限制城镇化开发；而弹性上限就是永久基本农田图斑全部调保，完全保障城镇化开发需求；不同的永久基本农田调保产生不同的弹性生态容量多情景方案。
[0017]进一步地，通过弹性生态容量优选确定区域建设空间的基本导向和空间约束，然后将重大项目选址作为已知种子点，采用种子扩充方式实现斑块元胞自动机模型，然后根据区域社会经济发展建设用地需求模拟区域城镇增长时空序列变化。
[0018]进一步地，斑块元胞自动机模型Patch
‑
CA的种子单元的选择策略分别是：种子初始位置以区域项目选址库为基础，将选址需求位于弹性生态容量范围内的地块录入为Patch
‑
CA的固定种子，同时根据扩张概率大小产生一些随机种子， Patch
‑
CA模型在演化迭代时以这些初始种子为基础进行斑块扩充；种子位置的更新则是在上一次迭代种子斑块扩充区域一定缓冲区内再随机产生一批新的种子，新种子的位置应避免与现状城镇距离过远或太近，缓冲区大小默认为扩充斑块的最大外径。
[0019]进一步地，Patch
‑
CA在执行元胞状态演化时不是按单元逐个更新，而是则采用种子扩充策略进行斑块式增长；其中，种子单元根据重大项目选址和随机选址的混合方式选择，斑块式增长则是以种子单元为中心进行仿制图章填充。
[0020]进一步地，仿制图章的产生策略是根据斑块增长窗口大小从历史变化过程中随机提取若干斑块增长样例；为保障斑块式增长的多样性，提取成千上万个仿制图章，种子单元在填充时随机从仿制图章库中选择一种图章进行填充即可。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：
[0022]1.本专利技术构建的城市生态容量多情景模拟方法，建立了从基础刚性容量、到结构刚性容量再到弹性生态容量的多路径耦合分析策略，提高了城市生态容量评估技术实施的可操控性。
[0023]2.本专利技术将数字地表模型融入最小累计阻力模型，同时将生态廊道连接走向作为空间约束条件，有效的避免了生态廊道计算出现迂回线路的缺陷，穿越高密度建设区的平滑廊道更有利于城市设计的开展。
[0024]3.本专利技术将生态安全格局(扩展版生态保护红线)作为结构刚性加以约束，将农田与城镇的空间冲突通过保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市生态容量评估及开发边界模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：根据地形地貌宜建性和地质灾害风险防控需求，对支撑和制约城镇工业化建设的核心空间因子进行阈值分级，明确单因子在每个评价单元上的建设适宜性或风险性；对单因子评价结果进行综合集成，将国土空间划分为高适宜、中适宜和低适宜的空间类型，并将法定禁止建设的区域直接按低适宜类型予以扣除；利用地理空间统计分析工具核算不同空间类型的面积，统计高适宜和中适宜性的空间规模，以此作为基础刚性生态容量；综合考虑规划区域生态环境特征，将法定的重要生态斑块作为区域重要生态源地；根据地表覆盖类型设置生态迁徙标准阻力面，并利用数字地表模型生成调节系数对生态迁徙标准阻力面行修正；根据区域生态环境特征，确立重要生态廊道的链接关系和基本走向，然后利用最小累计阻力模型算生态廊道；根据生态网络连通性要求，将生态源与生态廊空间组合构建区域生态安全格局；利用生态安全格局对基础刚性容量进行空间核减，并由此核算出满足生态安全底线要求的结构刚性容量；在结构刚性容量上再叠加永久基本农田保护图斑，逐个明确每个永久基本农田保护图斑与建设需求的冲突等级，重点标识重大项目必须要调出的永农图斑和必须要“开天窗”保护的永农图斑；根据永久基本农田保护总量平衡基本要求，明确区域内哪些永农图斑可以进行异地补划或异地代保，并产生全部调保或者部分调保等多种永久基本农田保护方案；综合考虑生态安全格局需求和永久基本农田调保多情景方案，得到区域城市生态容量浮动范围，以此作为弹性生态容量；根据区域社会经济发展战略和国土空间开发定位，对弹性生态容量的多情景方案进行优选，根据上级规划下达的永久基本农田调保指标确立满足区域社会经济发展的最优容量情景；以最优容量情景为基本约束，结合规划目标年社会经济发展建设用地规模需求，采用斑块元胞自动机模型模拟从现状到目标年的城镇增长时空序列演化情景；以模拟的城镇增长格局为基础，对模拟的城镇增长斑块进行平滑和简化，最终生成区域城镇开发边界建议方案。2.根据权利要求1所述的城市生态容量评估及开发边界模拟方法，其特征在于，所述核心空间因子进行阈值分级是指根据某个因子对建设开发的重要性设置不同的阈值，然后在GIS软件支持下对单因子空间数据进分级，得到单因子评价图。3.根据权利要求1所述的城市生态容量评估及开发边界模拟方法，其特征在于，在生态廊道计算方面，将生态源地之间的连接走向缓冲带融入最小累计阻力模型以构建约束性最小累计阻力模型；约束性最小累计阻力模型计算公式为：其中：M为最小累积阻力值；D
cs
表示空间单元c到源s的距离；R
c
表示空间单元c对生态过程扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：马世发，江海燕，蔡云楠，张曦文，李世杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：