家庭碳排放與住區(qū)空間形態(tài)測(cè)度與分析系統(tǒng)的構(gòu)建

林藝超

[摘 要]針對(duì)目前家庭碳排放數(shù)據(jù)獲取與城市空間分析較為單一化，提出家庭碳排放與住區(qū)空間形態(tài)測(cè)度的分析系統(tǒng)的構(gòu)建。以家庭碳排放與住區(qū)空間形態(tài)測(cè)度與分析為需求，在家庭碳消費(fèi)情況的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，基于C#、ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)以及ArcGIS，在ASP.NET框架、C#和WebGIS等的支撐上，構(gòu)建集數(shù)據(jù)采集、地圖點(diǎn)位信息獲取和分析于一體化的WebGIS可視化系統(tǒng)，可進(jìn)行住區(qū)空間形態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線動(dòng)態(tài)的更新，自動(dòng)化分析城市家庭碳排放情況。結(jié)果表明，構(gòu)建的WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析，為低碳城市空間規(guī)劃及分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和可靠的技術(shù)支撐，提高政府決策分析效率。

[關(guān)鍵詞]家庭碳排放；住區(qū)空間形態(tài)；測(cè)度；分析；WebGIS

[中圖分類號(hào)]F592.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

人類生活生產(chǎn)中所排放的二氧化碳是引起全球氣候變暖等一系列環(huán)境問(wèn)題的主要原因。全球碳計(jì)劃的分析報(bào)告顯示，2010年碳排放量增長(zhǎng)5.9%。已突破100億噸的記錄值。2010年全球總碳排放量首次達(dá)到100億噸。至2015年5月份最新數(shù)據(jù)，全球平均CO2排放量已經(jīng)達(dá)到403.94億噸。降低城市碳排放，合理規(guī)劃城市格局，建設(shè)低碳城市，是各國(guó)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)之一。Owens從建筑學(xué)角度出發(fā)，城市空間形態(tài)存在的城市規(guī)模、土地利用方式、交通模式等規(guī)劃因素作為影響能源消耗的重要制約指標(biāo)；Ewing提出緊湊型城市減少降低城市碳排放；張松等提出低碳城市的空間形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)劃應(yīng)充分考慮城市規(guī)模，才能有效控制增長(zhǎng)密度。此外，也有學(xué)者利用GIS方法、Kaya模型來(lái)定性定量地分析城市空間形態(tài)對(duì)能源消耗的影響機(jī)制和在城市規(guī)劃中的碳排放的估量。

國(guó)內(nèi)外已擁有比較成熟的研究手段，但數(shù)據(jù)獲取分析與城市空間分析較為單一化。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)分析一體化，可以在線通過(guò)采集居民碳排放情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新；POI抓取工具可以通過(guò)公共地圖獲取較為準(zhǔn)確的社區(qū)空間數(shù)據(jù)，通過(guò)WebGIS平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)測(cè)度的分析，快捷、直觀地表現(xiàn)出家庭碳排放與住區(qū)空間形態(tài)之間的關(guān)系，為決策者提供規(guī)劃的基礎(chǔ)，因此，本系統(tǒng)的開發(fā)具有必要性。

1 關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)家庭碳排放以及住區(qū)空間形態(tài)的測(cè)度兩個(gè)方面的分析，將分析內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，通過(guò)構(gòu)建Web版系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線問(wèn)卷數(shù)據(jù)的獲取，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線處理，能夠更加快捷地獲取決策所需要的數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)以及測(cè)度的計(jì)算，較為直觀地表現(xiàn)出家庭碳排放與住區(qū)空間形態(tài)之間所存在的關(guān)系。下面對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)做相關(guān)介紹。

1.1 WebGIS開發(fā)

WebGIS是展現(xiàn)于網(wǎng)絡(luò)上的GIS。主要利用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用方式，借由其交互方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與在線更新。通過(guò)B/S技術(shù)將GIS功能應(yīng)用展現(xiàn)給用戶，是現(xiàn)代GIS技術(shù)的重要組成部分。其主要實(shí)現(xiàn)了分布式地理信息的空間獲取、空間模型的分析服務(wù)、空間信息資源的共享等功能，可以嵌套于其他Web功能之中，方便對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的分析和功能的完善。

WebGIS將復(fù)雜的應(yīng)用邏輯通過(guò)服務(wù)器端應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的GIS功能則由客戶端實(shí)現(xiàn)，這種模式有效地提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。通過(guò)安裝相應(yīng)模式的控件，完成客戶端的GIS計(jì)算。其原理是，Web服務(wù)器將客戶端所發(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求傳送給GIS服務(wù)器，服務(wù)器處理相關(guān)的請(qǐng)求內(nèi)容并將結(jié)果通過(guò)HTML或者是GIS數(shù)據(jù)再借由Web服務(wù)器回饋給客戶端。另外GIS服務(wù)器也能利用Plug-In等客戶端形式直接通信，完成GIS服務(wù)。

1.2 ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)

ACCESS是信息管理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)平臺(tái)，有著良好的人機(jī)界面和可視化編程模式。ACCESS提供了多種便于管理數(shù)據(jù)庫(kù)以及編寫代碼所需要的操作規(guī)劃，開發(fā)人員只需要通過(guò)使用ACCESS所自帶的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建功能，即能完成數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)雜的管理工作，大大減少開發(fā)人員的工作量。ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)相較于其他數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在于其數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)以及程序優(yōu)化等方面的優(yōu)異性能。

1.3 C#.NET

C#是一種基于現(xiàn)代面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的語(yǔ)言，包含一個(gè)非常大的代碼庫(kù)，是專門為與Microsoft的.NET Framework一起使用而設(shè)計(jì)的，它用于生成面向.NET環(huán)境的代碼，支持基于接口編程技術(shù)，支持版本控制，提供可擴(kuò)展的元數(shù)據(jù)，方便以后對(duì)軟件的升級(jí)與擴(kuò)展。C#有著以下一些突出特點(diǎn)：與C、C++類似，適合入門，容易上手；支持面向?qū)ο箝_發(fā)，有著.NET代碼庫(kù)的支持；允許直接將XML數(shù)據(jù)映射成結(jié)構(gòu)，C#組件能夠方便地為Web服務(wù)，可以輕松地創(chuàng)建XML，也可以將XML數(shù)據(jù)應(yīng)用到程序中，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 軟件總體架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)構(gòu)建；WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)建。數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)分為問(wèn)卷模板設(shè)計(jì)、入戶問(wèn)卷數(shù)據(jù)采集、C#數(shù)據(jù)搜集與管理工具錄入軟件與ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、根據(jù)錄入的數(shù)據(jù)結(jié)合ArcGIS和EXCEL初步對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放與住區(qū)空間形態(tài)分析，數(shù)據(jù)搜集與管理工具作為驗(yàn)證WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

WebGIS可視化平臺(tái)是本文最重要的部分，其分為三個(gè)部分的構(gòu)建：WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的編寫、公共地圖POI抓取工具的制作以及WebGIS空間分析工具的可視化操作，WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷與POI抓取工具作為WebGIS空間分析所需要的數(shù)據(jù)來(lái)源。軟件總體架構(gòu)如圖1所示。

2.2 總體功能模塊設(shè)計(jì)

本文的系統(tǒng)構(gòu)建一共從兩個(gè)方面入手，分別是數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)的構(gòu)建以及Web版系統(tǒng)的構(gòu)建與功能的完善。Web版的構(gòu)建基于數(shù)據(jù)搜集與管理工具的界面風(fēng)格和其數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)機(jī)制，并附加上WebGIS空間分析功能完成從碳排放數(shù)據(jù)的采集到社區(qū)空間的測(cè)度分析的功能的完善。

數(shù)據(jù)搜集與管理工具一共選擇廈門市區(qū)的48個(gè)社區(qū)進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)社區(qū)一共進(jìn)行抽樣選取25戶家庭配合調(diào)查工作。所獲取到的數(shù)據(jù)需要使用C#編寫的數(shù)據(jù)搜集與管理工具問(wèn)卷調(diào)查系統(tǒng)進(jìn)行錄入，保存在ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)之中。數(shù)據(jù)搜集與管理工具的社區(qū)空間形態(tài)測(cè)度分析需要借助ArcGIS來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作，結(jié)合EXCEL表進(jìn)行相關(guān)的測(cè)度計(jì)算，分析數(shù)值，探究測(cè)度對(duì)碳排放的影響。數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)作為WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)的基本測(cè)試軟件，為WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是講數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)獲取以及數(shù)據(jù)分析一體化。（1）WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷的界面基于數(shù)據(jù)搜集與管理工具所構(gòu)建的問(wèn)卷排版和風(fēng)格，利用C#編寫相關(guān)的代碼，結(jié)合ASP.NET動(dòng)態(tài)服務(wù)器框架完成網(wǎng)絡(luò)版的構(gòu)建，其保存的數(shù)據(jù)庫(kù)基于數(shù)據(jù)搜集與管理工具的ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相關(guān)的格式保存，挑選配合度較高的調(diào)查者進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市碳排放數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新與分析；（2）POI抓取工具利用C#.NET及JavaScript進(jìn)行相應(yīng)的程序編寫，借助HTML百度地圖實(shí)現(xiàn)地圖的可視化，通過(guò)該工具獲取WebGIS分析所需要的數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)出可供WebGIS可視化平臺(tái)分析EXCEL格式；（3）WebGIS是基于數(shù)據(jù)搜集與管理工具測(cè)試時(shí)所使用到的ArcGIS的空間分析功能，通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的平臺(tái)系統(tǒng)，借助POI所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間形態(tài)的計(jì)算與分析的。Web版系統(tǒng)是本文的最終成果，輔以數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，并通過(guò)數(shù)據(jù)搜集與管理工具的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行Web版系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與相關(guān)功能的完善。系統(tǒng)關(guān)系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用實(shí)體-聯(lián)系圖，它體現(xiàn)出實(shí)體類型與屬性與聯(lián)系的方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的通過(guò)建立抽象的概念數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而來(lái)描述數(shù)據(jù)屬性與對(duì)象之間的聯(lián)系。本文所論述的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

C_Name問(wèn)卷編號(hào)是關(guān)鍵字，同時(shí)也是講本數(shù)據(jù)庫(kù)與其他表格聯(lián)系的外鍵。各個(gè)模塊部分的主鍵皆為C_Name。Questionaire7_3和Questionaire7_4的表格字段內(nèi)容相同，要求每個(gè)家庭成員填寫一份。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在正式構(gòu)建Web版問(wèn)卷系統(tǒng)之前，首先先利用C#編寫的數(shù)據(jù)搜集與管理工具的居民家庭消費(fèi)問(wèn)卷調(diào)查系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入。數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)作為測(cè)試，是向WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)的過(guò)渡。借由對(duì)數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)界面的完善以及數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，將問(wèn)卷調(diào)查所獲取的數(shù)據(jù)錄入，結(jié)合ArcGIS和EXCEL對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一些初步的計(jì)算，論證方法的可行性和必要性，為WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。

3.1.1 數(shù)據(jù)搜集與管理工具問(wèn)卷系統(tǒng)界面

一是居民家庭基本情況。居民家庭基本情況問(wèn)卷模塊在數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建過(guò)程中是以問(wèn)卷編號(hào)為外鍵進(jìn)行各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的連接，所以開始填寫問(wèn)卷之前需要先將問(wèn)卷編號(hào)以及社區(qū)名稱進(jìn)行輸入。問(wèn)卷的錄入采用匿名制，保護(hù)用戶的隱私。

二是家庭社區(qū)情況。家庭社區(qū)情況問(wèn)卷模塊在填寫問(wèn)卷之前需要先填寫問(wèn)卷編號(hào)，同一個(gè)用戶填寫一致的問(wèn)卷編號(hào)。選擇題中的選擇1～7代表不同的等級(jí)，等級(jí)從1至7逐漸提高，1代表不滿意，4代表滿意，7代表非常滿意。

三是家庭能源消費(fèi)情況。家庭能源消費(fèi)情況問(wèn)卷模塊?？紤]到目前電器代替燃料使用的情況，問(wèn)題3若“家中使用燃料嗎？”問(wèn)題選擇“否”，之后的關(guān)于燃料的問(wèn)答可以不填。該模塊是分析家庭碳排放情況的數(shù)據(jù)重要來(lái)源部分。

四是家庭生活垃圾分類情況。家庭生活垃圾分類情況問(wèn)卷模塊以詢問(wèn)意見形式為主展開設(shè)計(jì)，問(wèn)題2至5以多項(xiàng)選擇題形式。

五是家庭住宅建筑情況。分為傳統(tǒng)土木建筑、磚混建筑、鋼筋混凝土建筑、現(xiàn)代新型建筑幾個(gè)類型進(jìn)行調(diào)查。

六是家庭交通情況。家庭交通情況問(wèn)卷模塊是組成家庭消費(fèi)問(wèn)卷調(diào)查系統(tǒng)的重要部分。交通碳排放主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車使用情況，同時(shí)通過(guò)對(duì)居民日常行為目的地的距離的調(diào)查，提供家庭碳排放所必需的交通碳排放部分的數(shù)據(jù)。

七是家庭食物消費(fèi)情況。家庭食物消費(fèi)情況問(wèn)卷模塊由4張表組成，4張表將用戶家庭每日的具體食物消費(fèi)情況內(nèi)容涵蓋，系統(tǒng)性地獲取數(shù)據(jù)，構(gòu)成家居碳排放的重要部分，為之后的數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)，該模塊也是組成家庭碳排放數(shù)據(jù)來(lái)源的重要部分之一。

3.1.2 ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)

圖4為數(shù)據(jù)庫(kù)所構(gòu)建的關(guān)系表。C_Name為問(wèn)卷編號(hào)，作為每張數(shù)據(jù)庫(kù)表的主鍵，同時(shí)作為外鍵與其他表格關(guān)聯(lián)。Questionaire表保存的數(shù)據(jù)為居民家庭基本情況、家庭社區(qū)情況、家庭能源消費(fèi)情況、家庭生活垃圾分類情況和家庭住宅建筑情況五個(gè)問(wèn)卷部分的數(shù)據(jù)，其中每個(gè)問(wèn)題的保存格式為C_模塊號(hào)_問(wèn)題號(hào)_該問(wèn)題的第幾個(gè)空。選擇題的保存形式為保存其等級(jí)數(shù)。Questionaire_sq保存問(wèn)卷編號(hào)以及社區(qū)名稱；Questionaire6保存家庭交通情況數(shù)據(jù)；Questionaire7_1保存家庭食物消費(fèi)情況表1家庭3日食物消費(fèi)量；Questionaire7_2保存表2家庭3日用餐人次數(shù)登記表；Questionaire7_3保存表3正餐以外的小吃和飲料的消費(fèi)詢問(wèn)表；Questionaire7_4保存表4每日膳食詢問(wèn)表。

3.1.3 空間分析模塊

該部分主要是為了驗(yàn)證測(cè)度以及空間分析的可行性問(wèn)題。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查和收集，對(duì)所需要計(jì)算的48個(gè)社區(qū)進(jìn)行區(qū)以及街道的規(guī)分，將所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行面積的計(jì)算，計(jì)算出各個(gè)社區(qū)行政區(qū)域總面積和建設(shè)用地面積，并導(dǎo)出到EXCEL里面進(jìn)行分析。

第一，人口密度=區(qū)域人口/區(qū)域面積（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。

第二，建筑面積=建設(shè)用地面積/行政區(qū)域總面積。

第三，城市緊湊度：，A為面積，P為周長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)2014年langdsat8-TM廈門島影像處理，得A=140.00平方公里；P=46.37公里，根據(jù)公式計(jì)算得C=0.9045。

第四，土地利用混合程度：，Ci為屬于i類型城市用地占城市總用地比重，m為城市用地類型總數(shù)。城市用地所占城市總用地比例Ci=各用地面積/城市總用地比例。將影像分成5類，分別包括：林地、水體、灘涂、裸地、建設(shè)用地。土地利用混合度總計(jì)總計(jì)：S=0.66。

第五，居民區(qū)中心距離城市原點(diǎn)的距離。導(dǎo)入數(shù)據(jù)，由EXCEL生成TXT文本。在文件中選擇添加X(jué)Y坐標(biāo)，yangdian文件（生成的TXT文件），將文件轉(zhuǎn)換為可處理的shp文件形式。將坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)，在添加X(jué)坐標(biāo)列右鍵選擇計(jì)算幾何，選擇X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，右鍵選擇“計(jì)算幾何”。在屬性選擇“點(diǎn)X（Y）的坐標(biāo)”。同理得到Y(jié)坐標(biāo)。

第六，確定城市中心。城市原點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算通過(guò)島內(nèi)的最北、最南、最西、最東四個(gè)社區(qū)數(shù)據(jù)計(jì)算，分別是：長(zhǎng)樂(lè)、曾厝、鼓浪嶼龍頭和前浦南。選擇開始編輯要素，編輯點(diǎn)時(shí)右鍵用絕對(duì)坐標(biāo)畫出該點(diǎn)。導(dǎo)出“yandian”數(shù)據(jù)，為EXCEL格式文檔。保存類型為dBASE表后導(dǎo)出，并用EXCEL打開.dbf文件查看坐標(biāo)數(shù)據(jù)。添加城市原點(diǎn)坐標(biāo)，并用格式刷將所有行附上城市原點(diǎn)XY坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。增加“距離”列，輸入公式：SQRT（SUMSQ（（E：E-G：G），（F：F-H：H）））；將所有行的距離全部進(jìn)行計(jì)算。

第七，居民中心距離交通樞紐的距離。導(dǎo)入數(shù)據(jù)。將導(dǎo)入的TXT文件轉(zhuǎn)換為ArcGIS可以處理的shp文件格式。同理將居民社區(qū)中心數(shù)據(jù)進(jìn)行shp格式的轉(zhuǎn)換。接著進(jìn)行領(lǐng)域分析，計(jì)算出社區(qū)中心最近的公交站與居民社區(qū)之間的最短距離。結(jié)果自動(dòng)增加了四個(gè)字段號(hào)，分別是NEAR_FIN、NEAR_DIST（鄰近距離）、NEAR_X（近鄰的公交站點(diǎn)X坐標(biāo)）、NEAR_Y（近鄰的公交站點(diǎn)Y坐標(biāo)）。將導(dǎo)出的屬性表與鄰近要素圖層屬性表進(jìn)行連接，然后進(jìn)行距離的計(jì)算。打開編輯文件的dbf格式文件，將其導(dǎo)入到EXCEL。結(jié)果如圖5所示。

3.2 WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.2.1 WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷系統(tǒng)

WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要通過(guò)構(gòu)建動(dòng)態(tài)服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，為碳排放以及住區(qū)空間分析提供數(shù)據(jù)的來(lái)源。WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷系統(tǒng)為WebGIS可視化平臺(tái)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的采集分析所需的數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及技術(shù)方案完成對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)，為了便于用戶操作，對(duì)主要功能進(jìn)行介紹。

第一，居民家庭基本情況。Web系統(tǒng)界面的第一個(gè)模塊是居民家庭基本情況數(shù)據(jù)的錄入。WebGIS可視化平臺(tái)版系統(tǒng)所錄入的數(shù)據(jù)保存在與數(shù)據(jù)搜集與管理工具系統(tǒng)相同的數(shù)據(jù)庫(kù)文件中。問(wèn)卷編號(hào)設(shè)置為該模塊的主鍵，同時(shí)也是外鍵。模塊采用單一式問(wèn)卷模板形式。通過(guò)該模塊的數(shù)據(jù)了解用戶家庭基本信息，也是對(duì)之后模塊數(shù)據(jù)的一個(gè)核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。

第二，社區(qū)情況。該模塊主要描述家庭社區(qū)的情況：生活質(zhì)量、社區(qū)環(huán)境（特征）等。通過(guò)用戶對(duì)選擇住宅時(shí)以及現(xiàn)在住宅情況滿意度的調(diào)查，主觀反映用戶對(duì)住宅各方面因素的需求。

第三，家庭能源消費(fèi)情況。該模塊主要以數(shù)字形式直觀表現(xiàn)出家庭能源消耗情況：每月用電、用水，以及家中是否使用燃料，若使用，使用的是何種燃料、數(shù)量、金額。該模塊是構(gòu)成家居碳排放的重要組成部分之一，構(gòu)成系統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)來(lái)源的依據(jù)，客觀的了解用戶所在社區(qū)碳排放影響因素。

第四，家庭生活垃圾分類情況。該模塊主要調(diào)查家庭所產(chǎn)生的垃圾如何進(jìn)行分類以及處理。該模塊主要通過(guò)對(duì)居民垃圾產(chǎn)生量進(jìn)行一個(gè)大致的估值。

第五，家庭住宅建筑情況。該模塊主要描述家庭住宅建筑的情況，并調(diào)查家庭成員對(duì)節(jié)能的一些措施及方法。通過(guò)對(duì)居民自家建筑情況，以及對(duì)節(jié)能情況的意見的搜集，方便對(duì)居民居住條件以及低碳節(jié)能措施實(shí)施可行性的分析。

第六，家庭交通情況。該模塊對(duì)每個(gè)家庭成員交通出行方式、頻率、費(fèi)用等情況進(jìn)行搜集，該問(wèn)卷模塊要求每個(gè)家庭成員都要填寫一份，直觀反映社區(qū)交通碳排放的數(shù)值情況，結(jié)合ArcGIS的社區(qū)空間形態(tài)分析，更好地解釋社區(qū)空間形態(tài)與交通碳排放情況的關(guān)系。交通碳排放主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車使用情況，同時(shí)通過(guò)對(duì)工作地點(diǎn)、學(xué)校、購(gòu)物中心等居民日常行為目的地的距離的調(diào)查，提供碳排放所必需的交通碳排放部分的數(shù)據(jù)。該模塊是組成Web系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來(lái)源之一。

第七，家庭食物消費(fèi)情況。該模塊主要調(diào)查家庭成員每日進(jìn)餐的食物量、次數(shù)，以及消費(fèi)情況如何。采用三日為限期進(jìn)行調(diào)查，由四張表格構(gòu)成，表1為家庭3日食物消耗量，表2為家庭3日用餐人次數(shù)登記表，表3為正餐以外的小吃和飲料消費(fèi)詢問(wèn)表，表4為每日膳食詢問(wèn)表。4張表將用戶家庭每日的具體食物消費(fèi)情況內(nèi)容涵蓋，系統(tǒng)性地獲取數(shù)據(jù)，構(gòu)成家居碳排放的重要部分。

3.2.2 POI抓取工具

POI抓取工具作為住區(qū)空間形態(tài)分析的主要來(lái)源，需要借助百度地圖工具，批量地下載分析所需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，為WebGIS空間分析工具數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源?；诎俣鹊貓D的POI批量抓取技術(shù)界面，通過(guò)下載百度地圖的HTML文件，實(shí)現(xiàn)該功能需要對(duì)該文件進(jìn)行調(diào)用。

研究所需的數(shù)據(jù)為廈門市區(qū)的交通設(shè)施情況，通過(guò)使用交通設(shè)施所在的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行WebGIS住區(qū)空間形態(tài)測(cè)度與分析等工作，測(cè)試在下載數(shù)據(jù)類型選擇“交通設(shè)施”。在數(shù)據(jù)的下載過(guò)程POI工具將創(chuàng)建EXCEL文件所下載的數(shù)據(jù)內(nèi)容導(dǎo)入到表格當(dāng)中，打開保存文件名“廈門市_交通設(shè)施.xlsx”文件，所有的數(shù)據(jù)一共分為五列。如果在百度地圖當(dāng)中并沒(méi)有相關(guān)內(nèi)容的話會(huì)以u(píng)ndefined 形式導(dǎo)入到EXCEL表格當(dāng)中。如表1所示。

在C#編程的時(shí)候，需要編寫兩部分代碼，一部分是生成EXCEL表格文件，并定義其生成的格式形式等；一部分將獲取的數(shù)據(jù)寫入EXCEL表格當(dāng)中。

3.2.3 地理數(shù)據(jù)管理及Web可視化平臺(tái)

地理數(shù)據(jù)管理及Web可視化平臺(tái)工具主要是通過(guò)從問(wèn)卷系統(tǒng)以及POI抓取工具所獲取的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)搜集與管理工具ArcGIS空間形態(tài)分析方法為技術(shù)基礎(chǔ)，直接計(jì)算出相關(guān)測(cè)度指數(shù)的結(jié)果，該模塊是WebGIS可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的主要功能，是提供本文論證內(nèi)容的主要依據(jù)。

WebGIS的地理數(shù)據(jù)管理及Web可視化平臺(tái)系統(tǒng)的具體界面以較大空間將百度地圖HTML文件以圖框的形式呈現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)入POI點(diǎn)的時(shí)候可以直接將所采集到的POI點(diǎn)位數(shù)據(jù)展現(xiàn)在地圖當(dāng)中，直觀地表現(xiàn)所獲取的POI所在的空間分布狀況，方便之后的空間測(cè)度的分析。

（1）基礎(chǔ)地圖顯示。基礎(chǔ)地圖顯示定義的區(qū)域?yàn)閺B門市區(qū)?；A(chǔ)地圖的顯示需要先下載百度地圖HTML文件，在使用C#編寫代碼時(shí)需要調(diào)用該文件將地圖在系統(tǒng)界面的控件。

（2）加載POI。點(diǎn)擊“加載POI”，通過(guò)瀏覽百度地圖POI下載器所獲取的EXCEL表格數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)所需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù)在地圖上的顯示。本系統(tǒng)分析所需要的數(shù)據(jù)是通過(guò)百度地圖POI下載器所獲取的POI數(shù)據(jù)， Web系統(tǒng)加載POI即加載該EXCEL表格的數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的POI數(shù)據(jù)坐標(biāo)將點(diǎn)展開于系統(tǒng)界面的基礎(chǔ)地圖上，直觀地呈現(xiàn)所獲取點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

（3）加載社區(qū)信息。點(diǎn)擊加載社區(qū)信息，選擇瀏覽添加所需要加載的社區(qū)數(shù)據(jù)，社區(qū)數(shù)據(jù)保存為EXCEL表格形式。導(dǎo)入社區(qū)數(shù)據(jù)之后的軟件基礎(chǔ)地圖界面會(huì)顯示圖標(biāo)，點(diǎn)擊圖標(biāo)，可以查看社區(qū)相關(guān)信息。如圖6所示。

（4）碳排計(jì)算。碳排計(jì)算主要是轉(zhuǎn)至WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷調(diào)查系統(tǒng)錄入界面，通過(guò)錄入相關(guān)的入戶調(diào)查數(shù)據(jù)，完善以家居碳排放為主的信息。碳排計(jì)算模塊的詳細(xì)內(nèi)容在3.2.1WebGIS可視化平臺(tái)問(wèn)卷系統(tǒng)中已經(jīng)詳細(xì)介紹。

（5）空間形態(tài)計(jì)算。空間形態(tài)計(jì)算所計(jì)算的測(cè)度有人口密度、城市緊湊度、建筑密度、距城市原點(diǎn)距離和土地利用混合度，該幾項(xiàng)測(cè)度在數(shù)據(jù)搜集與管理工具已經(jīng)借助ArcGIS進(jìn)行測(cè)試并實(shí)現(xiàn)。WebGIS借助ArcGIS空間分析的功能，采用該幾項(xiàng)測(cè)度指標(biāo)來(lái)分析社區(qū)空間形態(tài)與碳排放之間的關(guān)系，通過(guò)POI所獲取的地圖數(shù)據(jù)，將已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，點(diǎn)擊計(jì)算便可完成該測(cè)度的計(jì)算。

（6）POI抓取工具。作為獲取分析所需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，POI抓取工具作為一個(gè)功能并入WebGIS可視化平臺(tái)當(dāng)中，用戶根據(jù)POI抓取工具對(duì)所需要進(jìn)行分析的區(qū)域內(nèi)的要素進(jìn)行選擇性的下載，下載完的數(shù)據(jù)格式以EXCEL表格形式保存，可以直接加載POI功能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究碳排放與住區(qū)空間形態(tài)測(cè)度等相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)構(gòu)建相關(guān)的分析系統(tǒng)以及入戶問(wèn)卷調(diào)查獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，為低碳城市規(guī)劃提供空間分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源，也為廈門市區(qū)城市空間規(guī)劃提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。本系統(tǒng)基本完成碳排放數(shù)據(jù)采集與分析以及住區(qū)空間形態(tài)分析等功能，并通過(guò)將兩個(gè)部分內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)合分析，直觀地表現(xiàn)出碳排放與住區(qū)空間形態(tài)之間的相關(guān)性問(wèn)題，能夠服務(wù)于低碳城市構(gòu)建的數(shù)據(jù)來(lái)源，切實(shí)提高決策者對(duì)城市規(guī)劃的效率。本系統(tǒng)尚存在不足：受到技術(shù)方面的約束，無(wú)法直接從系統(tǒng)中獲取空間分析所需要的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。今后還需要根據(jù)用戶的需求不斷修改并完善相關(guān)功能，進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化，逐步形成功能完全、數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)一體化。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 秦波，邵然.城市形態(tài)對(duì)居民直接碳排放的影響——基于社區(qū)的案例研究[J].城市規(guī)劃，2012（06）.

[2] 李迅，曹廣忠，徐文珍，等.中國(guó)低碳生態(tài)城市發(fā)展戰(zhàn)略[J].城市發(fā)展研究，2010（06）.

[3] 關(guān)海玲，陳建成，曹文.碳排放與城市化關(guān)系的實(shí)證[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2013（04）.

[4] 謝守紅，王利霞，邵珠龍.國(guó)內(nèi)外碳排放研究綜述[J].干旱區(qū)地理，2014（04）.

[5] 潘海嘯.面對(duì)低碳的城市空間結(jié)構(gòu)——城市交通與土地使用的新模式[J].城市發(fā)展研究，2010（06）.

[6] 高朋釗，侯素美.國(guó)內(nèi)外低碳城市研究現(xiàn)狀比較分析[J].中小企業(yè)管理與科技旬刊，2014（02）.

[7] 趙景柱，崔勝輝，顏昌宙，等.中國(guó)可持續(xù)城市建設(shè)的理論思考[J].環(huán)境科學(xué)，2009（04）.

[8] 陳曉紅，張文忠，張海峰.中國(guó)城市空間拓展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究——以261個(gè)地級(jí)市為例[J].地理科學(xué)，2016（08）.

[9] 孫曉茹，趙軍.Google Maps API 在WebGIS 中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006（07）.

[10] 李發(fā)紅，穆利娜.基于API技術(shù)的WebGIS融入式地圖應(yīng)用開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012（11）.

[11] 喻濟(jì)兵.基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].船電技術(shù)，2011（04）.

[12] 趙光亮，田華.基于C#.NET的EXCEL表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)研究[J].銅仁學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（04）.

[13] 楊英法.生態(tài)建設(shè)、古城保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間互促共進(jìn)機(jī)制的構(gòu)建[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（01）.