基于生態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

（吉首大學土木工程與建筑學院 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稱。城市藍綠空間作為城市景觀生態的重要組分，是支持城市景觀生態系統正常運轉、保障和改善市民高質量生活品質的關鍵要素[1-3]。藍綠空間為市民提供了豐富多彩的生態空間，增強了城市生態系統的各種服務，降低了自然災害的風險，更重要的是它可以改善和提高居民的身心健康程度[4]。考察城市藍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律，總結藍綠空間與相關的自然地理要素、經濟社會發展要素之間的關系，這對于城市的規劃者、建設者、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文明城市，是全球化時代城市發展的新潮流。2012年，聯合國可持續發展大會（RIO+20）倡導世界各國建設“綠色城市”；2016年，香港特別行政區政府規劃署提出藍綠空間概念性框架。綠色城市建設的關鍵內容之一就是規劃和營造人與自然和諧相處的生態空間，確保城市的藍綠空間向更加節能、更加宜居和可持續發展[5]。近十年來，中國城市的管理者、居住者對于城市良好生態空間的營造日益重視。2018年間，《河北雄安新區規劃綱要》、《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》、《北京市牌匾標識設置管理規范》等實踐表明國家重視城市藍綠空間可持續發展，明顯增強人民的藍天幸福感。來自民間的調查也表明，56%以上北京商務人士購房時重視具有良好的生態環境。擁有開闊視野的藍天、賞心悅目綠色植被，已經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]。因此很難推廣應用到城市尺度、更加難以推廣到區域尺度、國家尺度開展研究。也有學者通過車載激光LiDAR立體掃描三維立體空間結構來獲取信息，探索多源遙感技術應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數據的城市天空視域開闊度分析過程復雜、效率很低、成本過高，無法快速獲取大規模圖像進行數據分析，難以在全球經濟欠發達的國家和地區開展推廣應用。

20世紀90年代以來，隨著研究理念和支撐技術的不斷創新和發展，研究人員從基于城市規劃地圖和市政調查數據的城市綠地數量統計研究，發展到基于衛星和航空遙感影像數據的城市生態空間分布及其生態效應研究。對城市藍綠空間信息的提取主要是通過高分辨率的衛星遙感監測以及城市三維測量和建模來實現。當前國內外的規劃導控對城市街道藍綠空間數據采集仍以衛星影像為主，大范圍獲取城市自然環境變化的圖像資料和基本數據，數據在空間上分布均勻；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星影像數據，當前研究者廣泛使用的免費數據源分辨率較低，對于城市研究來說并不適用。此外，受航空管制等原因，無人機航拍監測無法在所有城市、所有地區進行采集地面信息。因此，由于缺乏高空間和高時間分辨率的對地觀測數據，大大降低了研究結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致研究成果很難直接指導“以人為本”的城市生態空間營造。

近年來，以 Google、Bing、Baidu、Tencent等為代表的國內外互聯網信息服務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方面在城市高分辨率衛星影像、城市實景照片三位建模方面，取得重大進展。這些互聯網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，百度地圖已經在中國372座城市開展了街景照片采集，街景照片總容量逾700TB。考慮到互聯網地圖服務商提供的街景照片具有全方位、多角度的特點；城市科學工作者從互聯網地圖服務商處獲得數據方便快捷，數據獲取成本幾乎為零；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變化規律。因此，充分利用互聯網巨頭們積累的衛星影像和街景照片，將是未來城市研究的重要的、基礎性數據源。

然而，針對這些海量的街景照片開展分析，則又形成新的技術關鍵。隨著人工智能技術的快速發展，針對海量衛星影像、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，在大范圍區域內，應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，將人工智能技術應用于傳統的地學研究中，開展衛星遙感土地解譯、高價值目標識別、城市功能分區、城市水體和植被等關鍵生態空間信息的提取和評價，已經成為地學分析的一個重要方向。

文獻研究發現國內外學者們利用豐富的街景照片提取藍綠空間信息，有針對單個城市內部的客觀要素構成成分、街道可達性、綠化可見度等；有對大城市進行城市環境評價研究；簡單地將藍綠空間與城市居民健康狀況結合起來的關聯分析等開展研究。對于城市藍綠空間在空間上的多尺度分異規律、城市藍綠空間變化與區域經濟社會發展背景因子之間定量關系的研究，目前還沒有見到應用街景照片信息源的相關研究。