城市绿地绿容积率的确定(2)

　　2）区域绿容积率（regional green volume ratio,RGVR），在城市园林绿化评价中，除GGVR外，通常我们还需要知道在某一区域内，叶面积总量与区域土地面积的比值，该比值可以定义为区域绿容积率（RVGR），它是一个将城市或区域各类用地都纳入计量的指标，可综合反映一个区域的绿量水平。

　　RGVR与GGVR和区域绿化覆盖率（green coveragerate,GCR）密切相关，三者的关系见公式（2）：

　　式中，GGVR为绿地绿容积率，GCR为绿化覆盖率，LA为区域内叶面积总量（绿量），Sc为区域绿化覆盖面积，Sr为区域总面积。

　　从公式（2）可知，RGVR为GGVR与GCR的乘积，这样就可以在绿地评价中将三维绿量指标和二维绿量指标联系起来，共同反映城市绿地的绿量水平和绿地建设强度。

　　RGVR可以用来衡量城市总体绿化水平，RGVR越高，城市三维绿量值越高。在绿化覆盖率一定的条件下，GGVR越高，城市绿地的结构层次越丰富， 单位绿地面积的叶面积越大，平摊到整个区域，RGVR也随之升高。

　　绿容积率在城市绿地评价中具有决定性的作用，一方面绿容积率能够直观、准确地判别城市绿地的建设强度和群落结构类型，克服二维评价指标的不足，另一方面，它与城市三维绿量密切相关，求得绿容积率后，就能便捷地求出特定区域的总绿量，即三维绿量=绿容积率×区域面积，表达式为：LA=GVR×S.

　　3 城市绿容积率的确定路径

　　LAI首先在作物学领域提出，1947年英国农业生态学家Watson首次提出了LAI的概念，并采用LAI来描述群体水平上叶片的生长和叶片密度的变化[18].随后，在农业、林业、生态学等领域，LAI研究不断受到关注，取得了丰硕的成果。LAI的计测有直接测量和间接测量2种方法，直接测量法包括称重法、收获法、求积仪法和点接触法等，通常比较耗费时间和精力；间接测量法包括易测因子法、点接触法、消光系数法、遥感方法和光学测量方法等，各种方法各有特点，且具有不同的适用范围[17,19-20].

　　城市一般面积巨大、用地类型复杂，绿地常与其他用地相互交错，植物群落结构类型和物种组成复杂多样，这种非连续性、复杂性和镶嵌性特点使得常规的LAI测算方法应用于城市绿地时在精度和可操作性上都效果欠佳，必须针对城市绿地的特点确定新的计测方法，目前三维绿量研究中，大多对绿地中不同植物分物种或标准株进行叶面积实测，建立物种标准叶面积模型，然后统计绿地中的植物种类和数量，再根据叶面积标准模型换算出叶面积总量或LAI,这类方法对研究某一具体中小型绿地的绿容积率具有较好的可操作性，但在城市和区域尺度上，以物种、单株作为研究单元进行区域绿量推演，必须先进行绿地物种调查和株数统计，然后分别建立标准模型，再进行叶面积统计计算和GVR确定，工作量十分巨大，操作困难且精度难以保证。

　　随着冠层分析系统等各类光学仪器的应用，可以直接通过仪器对植物群落的LAI进行测定，LAI-2200、HEMIVIEW冠层分析仪等各种仪器可以方便、快速地记录和测量植物群落冠层的各类反射与透射特征，并通过相应软件计算出与冠层结构相关的各类指数，包括LAI.将群落LAI测量与遥感技术结合，可以探寻一条基于群落LAI的城市绿容积率计测的新路径，使得大范围、复杂性高的城市绿容积率计测成为可能，这条路径的确立主要包括以下步骤。

　　1）地面样地LAI实测：设置地面样地，运用冠层分析仪和地面测量方法对植物群落LAI进行精准实测和计算，得到样地的绿容积率。冠层分析系统是基于半球摄影的测量仪器，其能够拍摄仰视的全部或者部分天空，可以用来分析确定哪些地方的天空是可见的，哪些部分是被景观、植物冠层、或人为制造的建筑阻碍，基于这些可见天空和阻塞天空的几何测量，半球照片可用于计算太阳辐射状况和树冠特征（图1），包括LAI.

　　2）样地植被指数计算：在遥感影像上通过遥感分析计算实测样地的植被指数（vegetation index,VI）。VI是通过不同遥感光谱波段间的线性或非线性组合，反映绿色植被的相对丰度和活性的辐射量值[21],植物叶面在可见光红光波段有很强的吸收特性，在近红外波段有很强的反射特性，这是植被遥感监测的物理基础，通过这2个波段测值的不同组合可得到多种VI,各种VI在一定条件下能用来定量说明植被的生长状况。常用VI及其计算公式见表1.图2为笔者在研究武汉市三维绿量过程中运用TM影像提取的武汉市市域各类VI分布图。

　　3）建立LAI-VI回归模型：以样地实测LAI数据作为因变量，VI作为自变量，进行一元线性回归和多元回归，建立不同的LAI-VI回归模型，对各个回归模型进行综合比较，选出最佳的回归模型用于GVR的反演。如表2所示的是在武汉市利用样地LAI与VI数据进行回归分析后得到的LAI-VI回归方程。

　　从表2可以看出，LAI与比值植被指数（RVI）建立的三次多项式拟合性较好，其回归方程式：Y=0.012X3-0.207X2+2.061X-0.508判定系数R2为0.726,F统计量为436.966,其拟合曲线如图3所示。

　　4）确定最优方程后，就可利用ArcGIS中的栅格计算器工具（raster calculator）对区域的VI图进行栅格计算，反演出区域或城市的叶面积指数分布图，即GVR分布图，图4是利用GVR与RVI回归方程：Y=0.012X3-0.207X2+2.061X-0.508通过栅格计算后得到的武汉市市域的LAI分布图。

　　4 结语

　　我国三维绿量研究已经积累了众多的研究成果，结合三维绿量的研究，城市绿容积率的研究技术、方法正在日臻完善，相信通过进一步有针对性的实证研究和标准化，一定能使绿容积率成为我国绿量计测和城市绿化评价中不可或缺的技术指标，使城市绿地评价和绿地系统规划能够更好地与绿地结构、功能相互关联，为城市绿地系统规划和建设提供更加理性、科学的工具。

　　参考文献：

　　[1] 潘家莹。关于城市绿地标准一谈我国城市规划技术法规中的绿地指标的由来[J].中国园林，1994,10（1）：33-37.

　　[2] 中华人民共和国建设部。GB/T 50563-2010 城市园林绿化评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

　　[3] 王晓明，李贞，蒋昕，等。城市公园绿地生态效应的定量评估[J].植物资源与环境学报，2005,14（4）：42-45.

　　[4] 刘立民，刘明。绿量：城市绿化评估的新概念[J].中国园林，2000,16（5）：32-34.

　　[5] 周坚华。城市绿量测算模式及信息系统[J].地理学报，2001,56（1）：14-22.