城市绿度空间遥感：我们的生活够“绿色”吗？

近年来，我国社会经济快速发展，但“城市病”也日益严重，城市绿地减少、不透水面增加、城市热岛加剧、城市宜居性下降。在我国大力开展生态文明、美丽中国和城镇化建设的背景下，遥感正在发挥着不可替代的作用。

城市绿度空间对城市环境有积极影响，能够缓解由“城市病”带来的生态环境问题，是城市建设中不可忽视的公共城市空间。“园林城市”、“森林城市”、“立体绿化”等潮流热词彰显了我们对生活品质的追求。那么，如何才能知道我们享受着多少城市绿度空间？每天居住的公寓、出行的街道、工作的办公室……我们的生活够“绿”吗？

（图片来自网络）

城市绿度空间无处不在

居家生活时，通过建筑物接触城市绿度空间。建筑物是城市居民与城市环境邻接的载体，建筑物周围植被的数量、质量和分布以及建筑物本身的结构决定了居民享受城市绿度空间的效率。

建筑空间与绿度空间配置关系示意图

伏案工作时，通过窗户接触城市绿度空间。透过窗户观看附近植被是人们接触自然的重要方式，通过获取窗外的视觉风景可以增加居民对所在生活区域的满意度，并减轻压力、提高生产力。

在不同楼层看绿度空间的视角感受（图片来自网络）

散步出行时，通过街道接触城市绿度空间。行道树的景观质量和空间分布关系着居民出行的舒适度，对行道树的日常目视接触可以提升城市居民的积极情绪。

观察者与行道树的空间几何关系示意图

如何定量感知城市绿度空间？

在建筑物尺度，提取建筑物缓冲区内植被的面积、生理生态参量以及建筑物结构参数（面积、周长、侧面积、体积等），并构建了一系列建筑物邻接绿度空间指数，反映建筑空间与绿度空间在二维/三维上配置的合理性。

在楼层尺度，基于层级景观模型构建了绿色开敞指数，用以感知人们身处建筑物不同楼层时接触绿度空间的程度。

层级景观模型及乔木三维结构

在街道尺度，利用基于LiDAR提取的单株立木三维结构参量和基于街景图像分类技术获取的行道树目视面积，还原行人步行感知。

街景图像获取及分类

如何评价城市绿度空间的好坏？

针对城市绿度空间分布特征难以描述和合理性难以度量的问题，我们应采用哪种方法进行定量评价呢？

面积法？它无法度量城市植被的空间分布。

格网法？缓冲区法？它们无法有效度量非建筑物点周围邻接城市绿度的概率。

基于以上方法的不足，中科院空天信息创新研究院孟庆岩研究员提出了基于移动窗口的城市绿度遥感度量方法，使用该方法获得的度量结果能客观描述城市每个位置实际邻接城市绿度的概率及其空间分布特征，是一种连续性和度量结果准确性较强的度量方法。

在移动窗口法的框架下，基于城市绿度空间的数量/质量、建筑空间与绿度空间的二维/三维配置关系、建筑物密度等多因子构建了多种城市绿度空间综合评价指标，并根据不同的城市功能和建筑结构，进行分区对比和评价。

移动窗口示意图

建筑物绿度环境指数（BGEI）评价结果

如何优化城市绿度空间？

城市建设有边界！在建设面积的约束下，城市绿度空间如何能最佳地发挥其生态效益？我们从垂直配置视角出发，通过三维配置曲线描述绿度空间和建筑空间在垂直方向上的数量差异，突破了传统度量方式在认知绿度空间分布上的局限性，期望为绿化垂直布局定量分析提供有效输入。

绿度空间和建筑空间三维配置曲线

来源：中国科学院空天信息创新研究院