基于日照需求的城镇植物选择与群落优化方法研究——以夏热冬冷地区为例

Abstract: The rapid development of urbanization leads to dramatic changes in the types, numbers and patterns of urban form elements, and has gradually formed a diversified solar radiation environment. Sunshine is the key ecological factor for plant growth, development and reproduction. However, the sunshine requirements of the plant cannot be accurately matched the environmental supply due to the limitations of the designer’s perception. As a result, inappropriate solar radiation will seriously threaten the sustainable planting and management of urban plants. This project adopted the GIS technology, MATLAB technology, Solar Analyst model, and the Python or Java programming technology, combined with LI-6400XT photosynthetic systems, Quantum Meter, Total Station and other experimental instruments for measurement and parameter calibration. To explore the quantitative digital expression of sunshine requirements of the plant, to realize the three-dimensional modeling of planting environment and the ‘temporal-spatial’ dynamic simulation of solar radiation, to construct the model for the plant selection and community optimization, and in-depth study of plant selection and community optimization methods in a variety of solar radiation environment. The research results of this project can provide the theoretical basis and technical support for the urban plant selection, the community optimization, and for the sustainable planning and management of urban plants with the diversified sunshine radiation environment.

摘要：城镇化快速发展导致城市形态要素在类型、数量和格局上的剧烈变化，逐渐形成了多样化的日照辐射环境。日照是植物生长、发育及繁殖的关键生态因子，由于设计师感知能力的局限，目前无法实现植物的日照需求与环境供给的准确匹配。植物对日照辐射的不适应，将严重威胁着城镇植物的可持续建植与管理。本课题拟综合利用GIS技术、MATLAB技术、Solar Analyst模型及Python、Java编程技术，结合Li-6400XT光合系统、双辐射计、全站仪等实验仪器的实测与参数校正，探索植物日照需求习性的定量化数字表达，实现植物立地环境的三维建模与日照辐射的“时-空”动态模拟，构建植物选择与群落优化模型，深入研究多样化日照辐射环境下的植物选择与群落优化方法。本课题的研究成果，可为多样化日照辐射环境下的城镇植物选择、群落优化配置及城镇植物的可持续规划管理提供理论依据和技术支撑。

日照辐射是园林植物生长、发育及繁殖的关键生态因子。在风景园林规划设计实践领域中，园林植物选择与群落配置是其重要环节，以设计师经验为主导的常规方法因缺少对场地的定量分析，常导致植物日照需求与城市环境日照供给不匹配，进而威胁园林植物的可持续性建植。.本研究以现代居住小区为实验场地，对不同建筑格局与日照辐射数值进行模拟，结合植物的生长状态，寻求科学的园林植物选择与群落优化方法。主要研究内容包括：(1)植物立地环境的三维建模；(2)日照辐射模型的仿真分析及场地校正；(3)植物日照需求值的数字预测、模糊评价与分类；(4)多样化日照辐射环境下的植物选择模型表达；(5)日照辐射限制下的城镇植物群落模型表达。并结合武汉市的案例进行验证。.本项目的研究结果显示，根据植物种植场地的环境特征进行日照辐射的时空模拟，以GIS为技术平台结合具有良好属性结构的园林植物数据库、布尔检索模型及映射关系，能够较好的实现园林植物的适应性选择与群落优化决策。同时，数字技术结合场地的校正，能够有效预测园林植物的日照需求，为大规模测度园林植物的日照需求习性提供了可能。.本研究在理论和技术层面上解决了园林植物日照需求与环境日照供给不匹配的问题，引导以艺术构图、经验主导的植物选择与配置理念，向以科学、理性、高效为基础的技术平台方向转变。该研究成果的推广应用，能够较大程度上减少植物材质浪费(死亡更换)、降低养护成本，较好的维持城镇园林植物的可持续性。.得益于本项目的经费支持，研究团队共发表学术论文10篇，其中期刊论文9篇，会议论文1篇；出版学术专著2部。当前较好的完成了项目的研究计划和内容，实际产出成果超越了预期承诺。