摘要
随着城市建设和工业化程度不断提高，城市生态环境问题频发，保护城市绿地环境的重要性和紧迫性逐渐被广泛认知和接受，人类开始达成必须在保障现有绿地数量的基础上不断提高城市绿地建设质量的共识。对城市绿地建设水平的科学评价有助于更精准的衡量和评估城市绿化质量和生态服务效益的优劣，便于实现对城市绿地规划设计落地后全流程的动态监测与科学管理。与森林、草原和农田等单一植被空间类型相比，城市绿地环境的具有明显的空间结构多维性和植被类型多样性。然而，在当前相关研究中，对于城市绿地的空间格局分析和建设水平评价仍主要局限于二维空间，难以真实的反映城市绿地这一三维绿色空间的空间特征，因此有必要从三维空间入手，引入三维绿量和三维指标来实现对城市绿地环境建设质量、空间特征和生态效益的综合考量。 目前，国内外尚没有与三维绿量评价指标相关的研究，全国范围内缺乏从三维空间衡量城市园林建设水平和绿化效益的标准或规范。本研究拟通过梳理国内外三维绿量的研究现状及应用现状，提出一种便于快速实现对大规模场地三维绿量进行量化的方法，从空间体积出发，从平面覆盖率转为空间占有率，并以此为核心构建基于三维绿量的城市绿地三维控制指标体系。 以国内413个设市城市为研究对象，在自主确立城市建成区范围的基础上，从二维和三维空间的角度出发，借助GIS技术，结合2020年NPP/VIIRS全球夜间灯光数据、不透水面数据以及全球冠层高度等数据，开展城市绿地面积和城市三维绿量的测算，并针对包括城市绿地率、建成区绿化覆盖率和人均公园面积等在内的城市绿地主要统计指标，提出相应的三维统计指标并进行相关的分析，包括人均三维绿量、单位面积三维绿量、单位绿地面积三维绿量和城乡单位面积三维绿量等，以此探究城市绿色空间体积分布与城市绿地分布的相关性，并通过可视化分析建立一个能够科学评价城市绿化建设水平、引导城市绿色空间健康发展，并为城市绿地规划设计和美丽城市建设提供参考的全国统一使用的城市绿地三维评价指标体系。在本研究中，通过对全国413个城市二维绿地指标和三维绿量指标结果的分析与思考，总结了影响城市三维绿量高低的因素，并提出优化城市绿地空间的策略，旨在为将城市绿地生态效益最大化的城市绿地空间规划提供科学依据。结果显示: （1）不同城市之间三维绿量指标数据差异明显 以植被茎叶所占空间体积表示三维绿量，得出2020年全国413个城市建成区三维绿量总量为168,299,925,364m3,平均每个城市建成区的三维绿量为407,505,872.6m3。三维绿量最低的城市是山东乳山市，为8,031,100m3;三维绿量最高的城市是上海市，为7，116,784,500m3,不同城市之间数据差异较大。人均三维绿量总和为189,216.77m3,平均值为458.15m3,人均三维绿量值最低的城市是山西阳泉市，仅有22.91m3,人均三维绿量值最高的城市是广东佛山市，为2203.47m3。单位面积三维绿量总和为1154.95m3/m2,平均值为2.80m3/m2;单位绿地面积三维绿量总量为3935.02m3/m2,平均值为9.53m3/m2;城乡单位面积三维绿量总量为5322.50m3/m2,平均值为12.89m3/m2。 (2)城市三维绿量地理分布特征显著。 全国413个城市建成区主要以中绿量区为主，中绿量区城市有126个，从西北向东南扩散，多分布在中国西部地区和东部地区。低绿量区和较低绿量区城市分别有86个和102个，多分布在中部地区和北方地区，包括华中、华北、西北和华南大部分地区;较高绿量区和高绿量区城市分别有65和34个，总计占比23.97％,多分布在西南地区和华东地区，此外在广东省部分地区和东北地区有少许分布。综合来看，三维绿量指标在地理空间上的分布特征显著，呈现出西北、华北和华中等地区城市的三维绿量及各项三维指标都整体偏低，而西南、华东和华南等地区则整体水平较高的特点。 (3)三维指标与二维指标评价结果不同 虽然绿地面积与三维绿量、人均绿地面积与人均三维绿量以及绿地率和单位面积三维绿量这三组数据在空间上的分布大致相似，但通过线性分析所呈现出来的相关性是较低，且三组数据的相关性逐次降低，即有较多城市呈现出二维指标较高但三维指标相对较低的情况。如在神木市、海阳市、朔州市、临清市、威海市、荣成市等地区呈现出绿地面积高而三维绿量相对较低的情况。再如泸州市和营口市，泸州市的绿地率为36.01％,营口市为35.99％,两者较为接近，但泸州市的单位面积三维绿量(4.79m3/m2)却远大于营口市(2.52m3/m2)。可见三维绿量及三维指标的存在可规避城市绿地评价中因绿地率或绿地面积相同而生态效益大不同的这种不合理性出现，纳入了对城市绿地因植被种类和绿化结构的不同所带来的生态效益和功能水平的差异的考量。因此，在评价城市绿地建设水平时，引入以三维绿量为核心的三维指标是必要的，因为仅依靠二维指标存在一定的局限性。
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