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节约型园林植物的应用与优化研究

夏繁茂  
【摘要】:我国城市化的进程加速了园林建设的步伐,而不合理的园林建设导致浪费严重,由此催生了节约型园林的提出,并逐渐得到重视。但目前对节约型园林的研究多集中在理论的分析和政策的解读方面,定性分析多,定量研究少,本论文通过实地调查与ArcGIS分析,获得了大量的基础数据,并进行广泛分析,建立了节约型园林的优化模型。所用研究方法及所做工作如下: (1)依据模糊数学中的模糊综合评判理论,采用5种隶属函数,利用C++语言与SQLServer2000数据库混合编程技术构建了节约型园林植物的优选系统。将模糊综合评判功能利用存储过程进行了封装。应用系统分别对323种园林植物依据南京与济宁两地进行模糊综合评判,从而计算出了每种植物在两地的节约类指数、生态适应类指数和综合选择类指数。 (2)利用非破坏性测量法确定植株的叶片数目,利用AutoCAD进行叶面积的计算,在此基础上完成了对226种园林植物的平面叶面积指数和立体叶面积指数的测算,在ArcGIS中对绿化用地类型、植物降温影响范围、植物覆盖范围进行面积测算,在此基础上建立了绿量数据库,并利用SQL语言计算出了12个绿地的绿化指标与绿量的各种指数。 (3)利用SAS9.1.3对调查数据进行相关分析,找出了园林植物加权平均降温值、节约类指数、绿量指数各自的相关性较强的影响因子。通过回归分析确定了加权平均降温值与其他因素的7个一元线性回归方程,节约类指数的19个一元线性回归方程,及其绿量指数的25个一元线性回归方程,节约性指数的一个多元回归方程。 (4)通过对回归方程拟合优度的判定系数的分析,并去除相关性较强的因素的回归方程,找出制约节约性指数和生态效益的关键因素,在此基础上建立了节约型园林植物的最优化模型,并通过此模型对12个绿地的植物应用进行了优化分析。 研究结论如下: (1)相同的植物在不同的地区之间节约性指数、生态适应性指数、选择适合指数是不一样的,一般随着纬度的升高,降水量的偏少,1月平均气温的降低,植物的节约性指数会升高,生态适应性指数会降低,选择适合性指数会降低,可供选择的植物种类就会偏少;反之随着纬度的降低,降水量的增加,1月平均气温的升高,这些指数会呈现相反的变化,可供选择的植物种类也会越加丰富。从平均值分析来看,园林树木的节约性指数最高,不越冬花卉植物的最低,而越冬花卉及草坪植物处于中间,并和园林树木的差值较小。 (2)将绿量指标分为二维指标和三维指标,并构建了立体叶面积指数,把通常意义上的叶面积指数定为平面叶面积指数。同种植物采用不同的种植方式对其叶面积指数影响不显著,但从平均值来看,呈现如下大小趋势:灌木绿篱>灌木,灌木>乔木,灌木绿篱>乔木。在相同用地面积的情况下,灌木由散植式变为群植式,其三维绿量值一般会增加。 (3)通过对12个绿地的绿化指标、绿量指标汇总统计,发现新近建设的园林绿地存在着硬化地面率过高,植物配置不合理,大乔的比例偏低,园林绿地的绿化用地叶面积指数低等现象,从而影响到整个绿地的生态效益。利用等级参数评判法计算得出了12个绿地的节约性评价值,发现新近建立的绿地存在节约性评价值偏低的现象。而建植时间较长的园林往往绿量指数高,节约性评价值高,生态效益好,植物配置合理,观赏游憩功能也强。 (4)绿化用地的气温与植物的高度呈线性负相关。园林植物的降温效果与硬化地面率呈负相关,和绿化用地率呈正相关。对硬化地面进行绿化能有效降低其小气候环境下的气温值,但对空气湿度的改善效果不明显。 (5)景观指数仅揭示了植物配置的几何属性,而和绿量指数、节约性指数之间相关性不明显。因而景观指数有利于分析园林植物的空间配置属性,但对园林植物的节约性指数与绿量指数解释能力不强,这也说明了景观指数对节约型园林研究的局限性。 (6)通过各指数间的相关与回归分析,发现对叶面积指数影响较大的为乔木、大乔和草坪植物,其中大乔的影响又略大于乔木;对节约性指数影响较大的为大乔、乔木、花卉、观花植物,其中大乔的影响略大于乔木,花卉的影响略大于观花植物。综合考虑则大乔与观花植物的影响较为重要。增加大乔的比例会增加绿地的绿化用地叶面积指数和节约性指数,而增加花卉植物的比例则会增强绿地观赏性,但会降低节约性指数。确定大乔及观花植物的合适比例对于节约型园林的建设意义重大。 (7)根据节约性指数的多元回归方程与大乔和绿化用地叶面积指数间的一元回归方程建立了多目标优化模型。通过聚类分析,对12个绿地按照相应的属性划分出各种级别。确定最优化模型的约束条件时,参考较优级别绿地植物的配置比例,将其输入优化模型中,利用MATLAB7.8.0进行最优化计算,从而确定了大乔与观花植物的最优投影面积比。


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