一种基于吸收－适应－恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法和系统

本发明涉及城市韧性量化测度领域，尤其涉及一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法。

背景技术：

1、目前我国城镇化率已达66％以上、并进入城市更新时代的背景下，许多城市的物质空间系统在整体经历了长期发展过程之后，暴露出一系列韧性安全问题短板，导致城市系统在面对气候灾害风险时更加敏感和脆弱。尤其是针对占据我国近三分之二国土面积的寒冷地区来说，季风气候加上地处高纬度地区的特点，使得寒地城市在不同季节所遭受的极端气候灾害事件不仅类型多变，而且破坏性更强，因而其城市空间表现出更严峻的敏感性和脆弱性问题，并面临更多因自然灾害风险引发的损失。因此，建设韧性城市已成为新时期寒地城市防灾减灾工作的重要发展战略。

2、在决定城市系统韧性的多个维度中，“空间韧性(spatial resilience)”强调作为城市系统运转载体的底层物质空间形态与结构对于系统韧性的支持和贡献，对于韧性城市建设至关重要。因此，准确测度城市空间韧性，辨识城市空间韧性的关键影响指标并有针对性的改进和提升城市空间韧性已成为城市防灾减灾领域亟需广泛关注的问题。

3、目前，尽管许多学者已经围绕城市韧性测度的工具和方法进行了广泛讨论，但既有工具和方法多针对城市或社区的整体韧性特征或性能的测度，将其直接移用在城市空间韧性领域会造成评估结果不准确、误差大的问题，也难以实现城市街区精细尺度的空间韧性测度。同时，虽然一些学者开始在理论层面探索潜在影响城市空间韧性的测度指标，但在空间上明确且可操作的寒地城市空间韧性测度指标体系与测度方法还比较缺乏。因此，寒地城市空间韧性研究亟需测度方法与工具的创新。

技术实现思路

1、本发明针对在空间上明确且可操作的寒地城市空间韧性测度指标体系与测度方法缺乏的问题，提出一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法，其特征在于，所述方法包括：

2、s1：采集土地利用数据、街道路网、地表覆盖、建筑足迹、建筑高度和建筑年代数据，并对所述数据进行矢量化处理，并根据高分辨率遥感影像数据反演研究区的地表覆盖类型；

3、s2：基于吸收-适应-恢复框架构建寒地城市空间韧性测度指标体系；

4、s3：根据划分的特色形态区域以及行政管理区域和项目实施区域的边界范围，划分形态区域尺度的研究单元；

5、s4：根据划分的形态区域研究单元和寒地城市空间韧性测度指标体系进行各个形态区域的指标计算；

6、s5：根据形态区域尺度的指标计算结果及形态区域尺度的指标对于空间韧性的正负影响关系，进行各个测度指标量化计算结果的数据标准化处理；

7、s6：将寒地城市空间韧性指数进行综合叠加计算；

8、s7：根据灰色关联分析法识别寒地城市空间韧性的主要影响指标。

9、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s1包括：

10、根据土地利用现状信息矢量化处理土地利用数据，矢量化处理后的土地利用现状数据包含居住用地、医疗用地、商业用地、体育用地、留白用地、公园绿地、防护绿地、水体；

11、根据街道路网现状信息矢量化处理街道路网数据；

12、根据高分辨率遥感影像数据反演研究区的地表覆盖类型，矢量化处理后的地表覆盖数据包含耕地、森林、草地、湿地、水体、人造地表、裸地；

13、根据建筑物现状信息矢量化处理建筑足迹、建筑高度与建筑年代数据。

14、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s2包括：

15、根据干扰分析框架对寒地城市面临的气候干扰成灾过程进行解析；

16、根据解析后的寒地气候干扰的成灾过程以及吸收-适应-恢复框架筛选寒地城市空间韧性测度指标，构建寒地城市空间韧性测度指标体系；

17、所述寒地城市空间韧性测度指标体系包括三个指标维度，具体为：吸收能力维度，适应能力维度和恢复能力维度。

18、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s3包括：

19、通过分析城市不同片区形态要素在地块功能、街区尺度、街道网络、建筑肌理、建筑功能的独特性特征，识别隐含的类型状况；

20、根据类型状况将不同片区划分为若干个特色形态区域；通过行政管理区域和项目实施区域的叠合对所述特色形态区域进行优化，确定形态区域尺度的研究单元。

21、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s4包括：

22、计算源汇距离指数d：

23、

24、其中，di为研究单元中第i个源类用地地块到最近汇类用地边界的距离；m为源类用地地块的数量。

25、计算生态连通性connect：

26、

27、其中，cijk为特定范围i内生态斑块j与k的连通情况；ni为特定范围i内生态斑块的总数目；

28、计算生态廊道的宽度wcorridor：

29、

30、其中，di为廊道内第i个典型截面的宽度；n为研究单元内部所确定的廊道典型截面的数量；

31、计算建成环境质量amean：

32、

33、其中，ai为研究单元内第i个居住地块的房龄，n为研究单元内部所确定的居住地块的数量；

34、计算不可渗透地面占比wimpermeable：

35、

36、其中，aim为研究单元内不可渗透地面的总面积；a为研究单元总面积；

37、计算开发强度hmean：

38、

39、其中，hi为研究单元内第i个建筑的高度；n为研究单元内部所确定的建筑的数量；

40、计算生态要素面积占比wgreen：

41、

42、其中，ag为研究单元内部生态要素的总面积；a为研究单元总面积；

43、计算留白用地面积占比wvacant：

44、

45、其中，avacant为研究单元内部留白用地的总面积；arenewal为研究单元内部较为低效的可更新用地的总面积；a为研究单元总面积；

46、公共空间面积的占比wopenspace：

47、

48、其中，aopen为研究单元内部公共空间总面积；a为研究单元总面积；

49、计算临时应急避难场所的覆盖率wshelter：

50、

51、其中，ashelter为研究单元内部被临时应急避难场地的5分钟步行服务半径所覆盖的居住用地面积；a为研究单元内的居住用地总面积；

52、计算城市可浸没面积占比wwater：

53、

54、其中，awater为研究单元内部行洪廊道所经过的水体总面积；agreen为研究单元内部行洪廊道所经过的绿地总面积；a为研究单元总面积；

55、计算用地多样性h(land)：

56、

57、其中，pi为研究单元内部第i种类型用地的面积占比。

58、道路交叉口密度djunction：

59、

60、其中，njunction为研究单元内道路交叉口数量；l为研究单元内部道路总长度；

61、计算街道网络的可达性farness(x)：

62、

63、其中，w(y)为多段线y的权重；p(y)为半径内任意多段线y的比例；dm(x，y)为在多段线x和目标多段线y之间的欧几里得距离；

64、计算地铁站点的覆盖率wmetro：

65、

66、其中，ametro为研究单元内被地铁站点的5分钟步行服务半径所覆盖的街区面积；a为研究单元内的街区总面积；

67、计算医疗设施的覆盖率whospital：

68、

69、其中，ahospital为研究单元内被医疗卫生用地的服务半径所覆盖的居住用地面积；a为研究单元内的居住用地总面积；

70、计算商业设施的覆盖率wbusiness：

71、

72、其中，abusiness为研究单元内部被商业服务业设施用地的服务半径所覆盖的居住用地面积；a为研究单元内的居住用地总面积。

73、进一步的，还提出一种优选方式，所述s5包括：

74、

75、

76、其中，为第i个研究单元、第j个测度指标的原始指标值；为第j个测度指标的最大值；为第j个测度指标的最小值。

77、进一步的，还提出一种优选方式，所述步骤s6包括：

78、根据主观与客观赋权法相结合的线性加权组合法计算构建的所述寒地城市空间韧性测度指标体系中每项指标的权重；

79、计算所得每项指标的权重与标准化后指标的对应值的乘积的叠加为寒地城市空间韧性指数的测度结果；

80、根据自然断点法将计算所得寒地城市空间韧性的综合测度结果划为最低、较低、中等、较高、最高五个等级，得到样本城市各个研究单元的城市空间韧性等级。

81、基于同一发明构思，本发明还提出一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度系统，所述系统包括：

82、数据采集及处理单元，用于采集土地利用数据、街道路网、地表覆盖、建筑足迹、建筑高度和建筑年代数据，并对所述数据进行矢量化处理，并根据高分辨率遥感影像数据反演研究区的地表覆盖类型；

83、寒地城市空间韧性测度指标体系构建单元，用于基于吸收-适应-恢复框架构建寒地城市空间韧性测度指标体系；

84、划分单元，用于根据划分的特色形态区域以及行政管理区域和项目实施区域的边界范围，划分形态区域尺度的研究单元；

85、指标计算单元，用于根据划分的形态区域研究单元和寒地城市空间韧性测度指标体系进行各个形态区域的指标计算；

86、标准化单元，用于根据形态区域尺度的指标计算结果及形态区域尺度的指标对于空间韧性的正负影响关系，进行各个测度指标量化计算结果的数据标准化处理；

87、综合计算单元，用于将寒地城市空间韧性指数进行综合叠加计算；

88、识别单元，用于根据灰色关联分析法识别寒地城市空间韧性的主要影响指标。

89、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据上述任一项中所述的一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法。

90、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行上述任一项所述的一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法。

91、本发明的有益之处在于：

92、本发明所提出的一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法，基于吸收-适应-恢复框架建立了寒地城市空间韧性的定量化和空间化测度方法，能够整合多个维度的指标，反映指标间的动态反馈过程，在量化呈现寒地城市空间韧性及其多维能力变化过程方面具有显著优势，能够支持揭示城市物质空间形态吸收干扰，适应干扰和从干扰中恢复的动态过程，实现准确测度寒地城市空间韧性的目标。

93、本发明所提出的一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法，采集了多种数据，包括土地利用数据、街道路网、地表覆盖、建筑足迹、建筑高度和建筑年代数据，并进行了矢量化处理，使得测度更加全面和系统。基于吸收-适应-恢复框架构建的寒地城市空间韧性测度指标体系，考虑了城市在应对外部冲击时的吸收能力、适应能力和恢复能力，具有科学的合理性和可操作性。根据划分的特色形态区域以及行政管理区域和项目实施区域的边界范围，对形态区域尺度的研究单元进行划分，使得测度结果更具有区域性和针对性。根据形态区域尺度的指标计算结果及其对于空间韧性的影响关系，进行各个测度指标量化计算结果的数据标准化处理，确保了数据的可比性和可操作性。将各个形态区域的指标计算结果进行综合叠加计算，得到寒地城市空间韧性指数，从而对城市空间韧性进行综合评估。使用灰色关联分析法识别寒地城市空间韧性的主要影响指标，帮助决策者更好地了解影响城市空间韧性的关键因素。

94、本发明所提出的一种基于吸收-适应-恢复框架的寒地城市空间韧性量化测度方法，旨在基于吸收-适应-恢复框架构建一种更全面、有效的寒地城市空间韧性测度指标体系和相应的测度方法，实现准确测度城市街区尺度空间韧性和辨识影响城市空间韧性的主要影响指标，并对城市空间韧性管理和防灾减灾提供帮助。