基于UAV航测的等级道路绿地景观多样性探讨

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2023.01.019

摘要/Abstract

摘要：

以礼泉县2021年国道、县道、乡道景观优化前后的道路绿地为研究对象,采用无人机航测、实地调查及地理信息系统获取道路绿地信息,结合UAV航测生成的DOM,DEM,DSM文件,提取景观特征,提出改造模式,进行景观优化。对优化后的道路绿地抽样分析其物种多样性,通过计算Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数综合分析多样性特征,提出适用于礼泉县道路绿地系统的发展建议。研究结果表明,1)UAV航测适用于不同景观特征的道路绿地信息采集,在资料收集上具有普适性,道路绿地受道路等级、宽度的影响,景观配置呈现明显差异。礼泉县域内国道绿化景观基础最好,乡道景观基础最差,存在植物种类单一、地域特征缺失、群落结构不丰富、生态效益不佳等缺点。2)基于场地特征提出完善型和改造型景观改造模式,完善型分为局部修改和整体丰富两类,局部修改以“破灰增绿、景观衔接”为设计要点,整体丰富以“添层、加色、补数”为设计要点,改造型以“背景树+观赏灌木+地被”为主要形式。3)景观优化后各等级道路物种多样性提升,整体景观效果显著,对森林城市建设具有一定借鉴意义。

关键词: 无人机航测, 道路绿地, 植物景观优化, 物种多样性, 等级特征

Abstract:

The road green spaces before and after the landscape optimization of national roads,county roads and township roads in Liquan County in 2021 were taken as the research objects.UAV aerial survey,field survey and GIS were used to obtain road green space information,and the DOM,DEM and DSM files generated from UAV aerial survey were combined to extract landscape features,propose transformation patterns and carry out landscape optimization.The species diversity of the optimized road green spaces was sampled and analyzed,and the diversity characteristics were analyzed by calculating the Margalef richness index,Shannon-Wiener diversity index,Simpson dominance index and Pielou evenness index,and recommendations were made for the development of road green space systems in Liquan County.The results of the study show that:1) UAV aerial surveys are suitable for collecting information on road green spaces with different landscape characteristics,and are universal in terms of data collection.Road green spaces are affected by road class and width,and show obvious differences in landscape configuration.The best landscape base of national roads and the worst landscape base of rural roads are found in Liquan County.There are shortcomings such as single plant species,lack of regional characteristics,poor community structure,low ecological benefits,etc.;2) Based on the characteristics of the site,it is proposed to improve the type and transformation of landscape transformation mode.The improvement is divided into two types,namely local modification and overall enrichment.Local modification is based on the design point of "breaking grey and increasing green,landscape articulation";overall enrichment is based on the design point of "adding layers,colors and numbers";the transformation type is based on "background trees+ornamental shrubs+ground cover ";3) The diversity of species on each grade of road is enhanced after landscape optimization,and the overall landscape effect is remarkable,which has certain significance for the construction of forest cities.

Key words: UAV aerial survey, road green space, plant landscape optimization, species diversity, rank characteristics

中图分类号:

S731.8

徐干君, 王亚萍, 李鑫洋, 郭楠, 杨玫, 贺丹. 基于UAV航测的等级道路绿地景观多样性探讨[J]. 林业资源管理, 2023, 0(1): 161-172.

XU Ganjun, WANG Yaping, LI Xinyang, GUO Nan, YANG Mei, HE Dan. Exploring the Landscape Diversity of Graded Road Green Spaces Based on UAV Aerial Survey[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2023, 0(1): 161-172.

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参考文献 35

[1]	杨文静, 叶丹, 王姣, 等. 我国城镇化相关环境健康问题分析及对策研究[J]. 环境与健康杂志, 2017, 34(12):1053-1057.
[2]	申勇. 城市道路绿地景观设计研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2006.
[3]	张大敏. 城市道路景观的生态设计措施探讨[J]. 中国园林, 2013, 29(4):30-35.
[4]	张纯曦, 阿丽亚·拜都热拉, 占玉芳, 等. 城市不同功能区道路绿地对PM_2.5和PM₁₀的消减作用[J]. 山东农业大学学报:自然科学版, 2021, 52(6):949-954.
[5]	张丽丽, 董丽, 郝培尧, 等. 城市更新背景下的存量绿地植物景观设计策略思考[J]. 景观设计, 2022,(2):94-97.
[6]	王旭东. 城市绿地植物群落结构特征与优化调控研究[D]. 郑州: 河南农业大学, 2016.
[7]	李文琪. 生态服务功能视角下道路绿地优化设计研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2020.
[8]	王浩, 赵岩. 在城市中创建森林生态型景观路[J]. 南京林业大学学报, 2000(5):89-92.
[9]	刘洋. 基于LCA方法的城市绿地群落结构对管养环境影响的研究[D]. 郑州: 河南农业大学, 2018.
[10]	吴浩楠. 成都市道路绿带群落植物多样性及典型植物生理适应性研究[D]. 成都: 四川农业大学, 2020.
[11]	孙志勇. 天津市道路绿地植物多样性分析及优化对策研究[D]. 南京: 南京林业大学, 2012.
[12]	韦薇. 南京市城市道路绿地植物群落结构分析及景观优化研究[D]. 杭州: 浙江林学院, 2008.
[13]	李芳. 西安城市道路绿地耐旱型草本植物景观设计研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2021.
[14]	程文宇, 冯潇. 低空多旋翼无人机航测在风景园林规划设计前期现场观测中的应用[J]. 中国园林, 2018, 34(11):97-101.
[15]	韩炜杰, 王一岚, 郭巍. 无人机航测在风景园林中的应用研究[J]. 风景园林, 2019, 26(5):35-40.
[16]	仇巍巍, 陈从喜, 项家铀, 等. 三维GIS在国土空间规划中的应用综述[J]. 自然资源信息化, 2022(2):28-33.
[17]	贾智博, 刘雯雯, 慕彪彪, 等. 基于GIS的道路绿地数据库建设及应用——以兰州市为例[J]. 甘肃科技纵横, 2021, 50(7):10-13.
[18]	曹明兰, 张力小, 王强. 无人机遥感影像中行道树信息快速提取[J]. 中南林业科技大学学报, 2016, 36(10):89-93.
[19]	陈荻, 李卫正, 孔文丽, 等. 基于低空高分辨影像的三维绿量计算方法——以南京林业大学校园为例[J]. 中国园林, 2015, 31(9):22-26.
[20]	金星. 无人机航拍技术在风景园林规划设计中的应用[J]. 现代园艺, 2016(4):140.
[21]	李复, 常贺星. 无人机测量在景观设计科研与实践中的应用[J]. 景观设计学, 2019, 7(2):38-54.
[22]	谢栋博. 基于无人机可见光影像的城市公园树冠覆盖率和乔木多样性研究[D]. 郑州: 河南农业大学, 2022.
[23]	刘正威, 王腾飞, 靳焕, 等. 基于无人机倾斜摄影的山地景观规划——以新密市香山村为例[J]. 林业调查规划, 2020, 45(2):1-8.
[24]	马克平. 生物群落多样性的测度方法Ⅰα多样性的测度方法(上)[J]. 生物多样性, 1994,(3):162-168. doi: 10.17520/biods.1994027
[25]	马克平, 刘玉明. 生物群落多样性的测度方法Ⅰα多样性的测度方法(下)[J]. 生物多样性, 1994,(4):231-239. doi: 10.17520/biods.1994038
[26]	何荣晓. 城市化对植物多样性的影响[D]. 海口: 海南大学, 2016.
[27]	杨瑞卿, 唐瓴, 谈海佳, 等. 无人机遥感技术在城市树木智慧化管理中的应用[J]. 中国城市林业, 2017, 15(6):29-32.
[28]	代婷婷, 马骏, 徐雁南. 基于Agisoft PhotoScan的无人机影像自动拼接在风景园林规划中的应用[J]. 南京林业大学学报:自然科学版, 2018, 42(4):165-170.
[29]	张璐, 项飞. 注重城市街区特征的道路绿化设计探讨——以永定门外东辅路绿化改造项目为例[J]. 中国园林, 2008(3):17-20.
[30]	费文君, 王浩. 城市道路绿地两侧绿带景观改造方法初探——以栾城县裕泰路为例[J]. 林业科技开发, 2012, 26(2):114-118.
[31]	王鹏飞, 栗燕, 杨秋生. 郑州市公园绿地木本植物物种多样性研究[J]. 中国园林, 2009, 25(5):84-87.
[32]	张智勇, 黄庆丰, 江国华. 宣城市道路绿化树种多样性研究[J]. 黄山学院学报, 2021, 23(5):65-68.
[33]	欧阳子珞, 吉文丽, 杨梅. 西安城市绿地植物多样性分析[J]. 西北林学院学报, 2015, 30(2):257-261,292.
[34]	战乃岩, 吕广, 李晓莉, 等. 灌木与乔木联合作用对街谷污染物分布影响[J]. 环境科学与技术, 2020, 43(6):101-107.
[35]	张静. 陕西省节约型乡土园林植物资源调查及其应用[J]. 中国农业资源与区划, 2018, 39(1):140-145.

景观优化模式		区域定位	空间描述	配置方式
完善型	局部修改	312国道-花坛区域	灰色基础设施占据绿化空间,破除硬质铺装,还原花坛空间	小乔木+灌木+地被
	局部修改	312国道-衔接区域	路侧至工厂围墙空间充足,营造多层次景观效果	背景树+小乔木+灌木+地被
	整体丰富	312国道-远郊区域	空间狭长,以色叶树种划分绿化空间,避免视觉疲劳	背景树+色叶树+灌木+地被 (以植物色系划分)
	整体丰富	旅游大道全线	地形空间多变,绿化以植物色系划分凸显场地景观特色	背景树+色叶树+灌木+地被 (以植物色系划分)
改造型	完全改造	北牌段乡道全线	受农田、建筑、山体等要素影响,绿化以生态、美观为主	背景树+观赏灌木+地被

道路等级	植物类型	Shannon-wiener 多样性指数(H')		Simpson 多样性指数(D)		Pielou 均匀度指数(P)		Margalef 丰富度指数(M)
道路等级	植物类型	前	后	前	后	前	后	前	后
312国道	乔木	1.313	1.613	0.591	0.760	0.946	0.931	0.642	1.145
312国道	灌木	-	0.826	-	0.514	-	1.500	-	0.300
旅游大道	乔木	1.094	1.657	0.663	0.799	-	0.982	-	0.878
旅游大道	灌木	-	0.644	-	0.452	-	0.929	-	0.250
北牌段乡道	乔木	-	1.055	-	0.640	-	0.965	-	0.381
北牌段乡道	灌木	-	0.995	-	0.594	-	0.935	-	0.411