一种城市绿色屋顶规划布局方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种城市绿色屋顶规划布局方法及系统，该方法包括根据城市高分遥感图像和街景三维地图数据建立城市绿色屋顶属性数据库；根据城市绿色屋顶属性数据库利用ArcMap对城市可建绿色屋顶进行筛选分析，确定城市绿色屋顶建设面积；根据城市绿色屋顶建设面积构建绿色屋顶基准模型；根据绿色屋顶基准模型，进行绿色屋顶规划布局多情景模拟，得到对应的绿色屋顶能源和水相关直接效益；根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源

【技术实现步骤摘要】
一种城市绿色屋顶规划布局方法及系统


[0001]本专利技术涉及城市生态规划领域，特别是涉及一种城市绿色屋顶规划布局方法及系统。

技术介绍

[0002]能源和水资源是支撑人类发展的生命线资源。城市作为产业活动集聚地，以不足3％的陆地面积容纳了世界56％的人口，消耗了全球67％
–
76％的能源和26％的淡水资源。随着城市不断扩张、资源消耗加剧，能源危机和水资源短缺等城市生态安全问题日益严峻。特别是当前气候变化给城市带来诸多复杂的未知风险，对城市资源供应链管理提出更大的挑战。
[0003]绿色屋顶作为典型的城市立体绿化景观，能够提供与能源和水相关的生态效益，是改善城市能源和水资源管理问题的有力抓手。一方面，绿色屋顶在植被覆盖作用下可以降低屋顶温度从而促进建筑节能；同时，绿色屋顶还兼具雨水收集的功能，这些均属于绿色屋顶的直接效益。另一方面，绿色屋顶带来的直接能源和水效益，会在一定程度上替代城市的能源和水资源需求，从而间接规避了能源和水资源在城市跨边界生产供应链上隐含的环境足迹，如能源足迹、水足迹和碳足迹，即绿色屋顶的间接效益。如何建立系统的城市绿色屋顶能源和水效益评估及情景优化方法学，是城市绿色屋顶规划建设与能源
‑
水资源协同管理的关键所在。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种城市绿色屋顶规划布局方法及系统，能够实现城市绿色屋顶规划优化，进而为城市屋顶空间资源的高效利用及能源
‑
水资源协同管理提供科学支撑。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种城市绿色屋顶规划布局方法，包括：
[0007]根据城市高分遥感图像和街景三维地图数据建立城市绿色屋顶属性数据库；所述城市绿色屋顶属性数据库包括：城市气象参数和基本建筑信息；
[0008]根据城市绿色屋顶属性数据库利用ArcMap对城市可建绿色屋顶进行筛选分析，确定城市绿色屋顶建设面积；
[0009]根据城市绿色屋顶建设面积构建绿色屋顶基准模型；所述绿色屋顶基准模型的结构层包括：防水层、排水层、过滤层、基质层和植株层；
[0010]根据绿色屋顶基准模型，进行绿色屋顶规划布局多情景模拟，得到对应的绿色屋顶能源和水相关直接效益；绿色屋顶规划布局多情景模拟为：绿色屋顶基准模型中建筑位置及布局方式不变，绿色屋顶类型和绿色屋顶植被配置改变；
[0011]根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益进行计算，将计算结果最大的方案确定为最优绿色屋顶规划布局方案。
[0012]可选地，所述根据绿色屋顶基准模型，进行绿色屋顶规划布局多情景模拟，得到对应的绿色屋顶能源和水相关直接效益，具体包括以下公式：
[0013][0014]其中，Q为雨水收集量，m3；为季节折减系数，取0.75；β为初期弃流系数，取0.85；H为城市年均降雨量，m；A为绿色屋顶面积，m2；μ为绿色屋顶径流系数，μ＝Q
measure,max
/Q
enter,max
，Q
enter,max
＝f
·
A
·
d
·
1/3600；Q
enter,max
为模拟时最大降雨流量，L/s；Q
measure,max
为实测时绿色屋顶径流出口最大流量，L/s；f为降雨强度，mm/h；A
e
为模拟绿色屋顶面积，m2；d为降雨时长，h；1/3600为时间单位s和h的折算系数；当绿色屋顶覆盖多种类型植被时，μ＝μ1·
P1+μ2·
P2+
…
+μ
n
·
P
n
，P
i
为植被类型i占绿色屋顶总面积的比例；μ
i
为覆盖i类型植被绿色屋顶的径流系数；n为植被种类数量。
[0015]可选地，所述根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益进行计算，将计算结果最大的方案确定为最优绿色屋顶规划布局方案，具体包括：
[0016]利用公式将绿色屋顶的能源和水相关直接效益值归一化；
[0017]利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的比重；
[0018]利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的信息熵值；
[0019]利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的权重；
[0020]利用公式确定第i个情景的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益；
[0021]其中，F
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的归一化数值；x
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益值；max(x
ij
)与min(x
ij
)分别为绿色屋顶能源和水相关直接效益j在i个情景中的最大值和最小值；P
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的比重；n为情景数量；d
j
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的信息熵值；g
j
＝1
‑
d
j
；g
j
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的信息熵冗余度；W
j
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的权重，直接效益j包括直接建筑节能效益和直接雨水收集效益；m是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的数量；DNB
i
表示第i个情景的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益。
[0022]可选地，所述根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益进行计算，将计算结果最大的方案确定为最优绿色屋顶规划布局方案，之后还包括：
[0023]根据最优绿色屋顶规划布局方案确定绿色屋顶间接能源
‑
水关联效益。
[0024]可选地，所述根据最优绿色屋顶规划布局方案确定绿色屋顶间接能源
‑
水关联效益，具体包括以下公式：
[0025]NEI＝AE
e
+AE
w
；
[0026]NWI＝AW
e
+AW
w
；
[0027]NCI＝AC
e
+AC
w
；
[0028]其中，NEI为由绿色屋顶直接效益驱动避免的跨城市边界总能源足迹，MJ；NWI为避免的跨城市边界总水足迹，L；NCI为避免的跨城市边界总碳足迹，kg CO2(eq)；AE为避免的跨城市边界能源足迹，MJ；AW为避免的跨城市边界水足迹，L；AC为避免的跨城市边界碳足迹，kg CO2(eq)；下标e和w分别指绿色屋顶的直接建筑节能效益和直接雨水收集效益；AE
e
为由绿色屋顶直接建筑节能效益驱动避免的跨城市边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市绿色屋顶规划布局方法，其特征在于，包括：根据城市高分遥感图像和街景三维地图数据建立城市绿色屋顶属性数据库；所述城市绿色屋顶属性数据库包括：城市气象参数和基本建筑信息；根据城市绿色屋顶属性数据库利用ArcMap对城市可建绿色屋顶进行筛选分析，确定城市绿色屋顶建设面积；根据城市绿色屋顶建设面积构建绿色屋顶基准模型；所述绿色屋顶基准模型的结构层包括：防水层、排水层、过滤层、基质层和植株层；根据绿色屋顶基准模型，进行绿色屋顶规划布局多情景模拟，得到对应的绿色屋顶能源和水相关直接效益；绿色屋顶规划布局多情景模拟为：绿色屋顶基准模型中建筑位置及布局方式不变，绿色屋顶类型和绿色屋顶植被配置改变；根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益进行计算，将计算结果最大的方案确定为最优绿色屋顶规划布局方案。2.根据权利要求1所述的一种城市绿色屋顶规划布局方法，其特征在于，所述根据绿色屋顶基准模型，进行绿色屋顶规划布局多情景模拟，得到对应的绿色屋顶能源和水相关直接效益，具体包括以下公式：其中，Q为雨水收集量，m3；为季节折减系数，取0.75；β为初期弃流系数，取0.85；H为城市年均降雨量，m；A为绿色屋顶面积，m2；μ为绿色屋顶径流系数，μ＝Q
measure,max
/Q
enter,max
，Q
enter,max
＝f
·
A
e
·
d
·
1/3600；Q
enter,max
为模拟时最大降雨流量，L/s；Q
measure,max
为实测时绿色屋顶径流出口最大流量，L/s；f为降雨强度，mm/h；A
e
为模拟绿色屋顶面积，m2；d为降雨时长，h；1/3600为时间单位s和h的折算系数；当绿色屋顶覆盖多种类型植被时，μ＝μ1·
P1+μ2·
P2+
…
+μ
n
·
P
n
，P
i
为植被类型i占绿色屋顶总面积的比例；μ
i
为覆盖i类型植被绿色屋顶的径流系数；n为植被种类数量。3.根据权利要求1所述的一种城市绿色屋顶规划布局方法，其特征在于，所述根据绿色屋顶能源和水相关直接效益对不同情景下的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益进行计算，将计算结果最大的方案确定为最优绿色屋顶规划布局方案，具体包括：利用公式将绿色屋顶能源和水相关直接效益值归一化；利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的比重；利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的信息熵值；利用公式确定绿色屋顶能源和水相关直接效益j的权重；利用公式确定第i个情景的绿色屋顶直接能源
‑
水关联效益；其中，F
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的归一化数值；x
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益值；max(x
ij
)与min(x
ij
)分别为绿色屋顶能源和水相关直接效益j在i个情景中的最大值和最小值；P
ij
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的比重；n为情景数
量；d
j
是绿色屋顶能源和水相关直接效益j的信息熵值；g
j
＝1
‑
d
j
；g
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡鑫，袁秋玲，刘耕源，杨志峰，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：