基于生態(tài)宜居視角下的城市藍綠空間研究

王顥穎 卓 琦 莊大春 吳楊梅 程淑珍

（吉首大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 湖南張家界 427000）

城市藍綠空間是指擁有城市中的藍天、水體與綠色植被的空間面積占比統(tǒng)稱。城市藍綠空間作為城市景觀生態(tài)的重要組分，是支持城市景觀生態(tài)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)、保障和改善市民高質(zhì)量生活品質(zhì)的關(guān)鍵要素[1-3]。藍綠空間為市民提供了豐富多彩的生態(tài)空間，增強了城市生態(tài)系統(tǒng)的各種服務(wù)，降低了自然災(zāi)害的風(fēng)險，更重要的是它可以改善和提高居民的身心健康程度[4]?？疾斐鞘兴{綠空間在空間上的展布格局，分析藍綠空間在空間上的變異規(guī)律，總結(jié)藍綠空間與相關(guān)的自然地理要素、經(jīng)濟社會發(fā)展要素之間的關(guān)系，這對于城市的規(guī)劃者、建設(shè)者、生活者來說，都具有重要意義。

營造人與自然和諧相處的生態(tài)文明城市，是全球化時代城市發(fā)展的新潮流。2012年，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展大會（RIO+20）倡導(dǎo)世界各國建設(shè)“綠色城市”；2016年，香港特別行政區(qū)政府規(guī)劃署提出藍綠空間概念性框架。綠色城市建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容之一就是規(guī)劃和營造人與自然和諧相處的生態(tài)空間，確保城市的藍綠空間向更加節(jié)能、更加宜居和可持續(xù)發(fā)展[5]。近十年來，中國城市的管理者、居住者對于城市良好生態(tài)空間的營造日益重視。2018年間，《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》、《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》、《北京市牌匾標識設(shè)置管理規(guī)范》等實踐表明國家重視城市藍綠空間可持續(xù)發(fā)展，明顯增強人民的藍天幸福感。來自民間的調(diào)查也表明，56%以上北京商務(wù)人士購房時重視具有良好的生態(tài)環(huán)境。擁有開闊視野的藍天、賞心悅目綠色植被，已經(jīng)成為城市管理者和城市市民的共同愿望。

2000年以來，隨著智能手機等移動智能終端在全球的廣泛普及，研究者們可以通過實地踏勘，運用數(shù)碼相機或手機拍照方式獲取城市藍綠空間信息，并在街道和小區(qū)尺度上開展深入研究[6-7]。但是，研究者個人實驗所能得到的相片數(shù)量終究有限，并且基于人工目視判讀的方式也極為耗時[8-9]。因此很難推廣應(yīng)用到城市尺度、更加難以推廣到區(qū)域尺度、國家尺度開展研究。也有學(xué)者通過車載激光LiDAR立體掃描三維立體空間結(jié)構(gòu)來獲取信息，探索多源遙感技術(shù)應(yīng)用于城市綠地研究的有效性[10]。提出的街景圖像分類方法對城市綠地視覺價值的定量化表達提供了新視角，推動城市綠地研究向立體拓展的重要載體是車載激光LiDAR。但LiDAR數(shù)據(jù)的城市天空視域開闊度分析過程復(fù)雜、效率很低、成本過高，無法快速獲取大規(guī)模圖像進行數(shù)據(jù)分析，難以在全球經(jīng)濟欠發(fā)達的國家和地區(qū)開展推廣應(yīng)用。

20世紀90年代以來，隨著研究理念和支撐技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，研究人員從基于城市規(guī)劃地圖和市政調(diào)查數(shù)據(jù)的城市綠地數(shù)量統(tǒng)計研究，發(fā)展到基于衛(wèi)星和航空遙感影像數(shù)據(jù)的城市生態(tài)空間分布及其生態(tài)效應(yīng)研究。對城市藍綠空間信息的提取主要是通過高分辨率的衛(wèi)星遙感監(jiān)測以及城市三維測量和建模來實現(xiàn)。當前國內(nèi)外的規(guī)劃導(dǎo)控對城市街道藍綠空間數(shù)據(jù)采集仍以衛(wèi)星影像為主，大范圍獲取城市自然環(huán)境變化的圖像資料和基本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在空間上分布均勻；缺點是成本高、分辨率低。精細的城市綠地分析通常需要更高空間分辨率和時間分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，當前研究者廣泛使用的免費數(shù)據(jù)源分辨率較低，對于城市研究來說并不適用。此外，受航空管制等原因，無人機航拍監(jiān)測無法在所有城市、所有地區(qū)進行采集地面信息。因此，由于缺乏高空間和高時間分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)，大大降低了研究結(jié)果的時空針對性和有效性。但這種自上而下鳥瞰視角無法與從人本視角的感受感官進行對比，而觀察視角的差異則導(dǎo)致研究成果很難直接指導(dǎo)“以人為本”的城市生態(tài)空間營造。

近年來，以 Google、Bing、Baidu、Tencent等為代表的國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)商廣泛地派出信息采集車在全球和中國主要城市開展巡航測量，提供商在城市地圖服務(wù)方面在城市高分辨率衛(wèi)星影像、城市實景照片三位建模方面，取得重大進展。這些互聯(lián)網(wǎng)信息提供商通過街道巡航，積累了豐富的街景照片，為城市研究提供全新的、高清晰的信息源。以百度地圖為例，截止到2019年，百度地圖已經(jīng)在中國372座城市開展了街景照片采集，街景照片總?cè)萘坑?00TB。考慮到互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)商提供的街景照片具有全方位、多角度的特點；城市科學(xué)工作者從互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)商處獲得數(shù)據(jù)方便快捷，數(shù)據(jù)獲取成本幾乎為零；并且，基于城市街景照片的時間戳信息，還可以進一步分析城市街景的動態(tài)變化規(guī)律。因此，充分利用互聯(lián)網(wǎng)巨頭們積累的衛(wèi)星影像和街景照片，將是未來城市研究的重要的、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)源。

然而，針對這些海量的街景照片開展分析，則又形成新的技術(shù)關(guān)鍵。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，針對海量衛(wèi)星影像、街景照片開展專題信息提取成為可能，這方面的研究在過去的5年里在全球范圍上獲得長足進展。特別是城市典型景觀庫的不斷豐富和完善，在大范圍區(qū)域內(nèi)，應(yīng)用人工智能方法開展街景照片的信息提取和分析工作。毫無疑問，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的地學(xué)研究中，開展衛(wèi)星遙感土地解譯、高價值目標識別、城市功能分區(qū)、城市水體和植被等關(guān)鍵生態(tài)空間信息的提取和評價，已經(jīng)成為地學(xué)分析的一個重要方向。

文獻研究發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外學(xué)者們利用豐富的街景照片提取藍綠空間信息，有針對單個城市內(nèi)部的客觀要素構(gòu)成成分、街道可達性、綠化可見度等；有對大城市進行城市環(huán)境評價研究；簡單地將藍綠空間與城市居民健康狀況結(jié)合起來的關(guān)聯(lián)分析等開展研究。對于城市藍綠空間在空間上的多尺度分異規(guī)律、城市藍綠空間變化與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展背景因子之間定量關(guān)系的研究，目前還沒有見到應(yīng)用街景照片信息源的相關(guān)研究。