基于QuickBird的城市建筑景观格局梯度分析

研究城市建筑景观的梯度变化特征,对城市规划与管理的合理调整有着重要的意义.应用QuickBird影像,基于Barista软件提取了建筑物三维信息,采用建筑平均高度、建筑密度、容积率、建筑高度标准差、建筑体形系数等指标,结合梯度分析法研究了铁西区建筑景观格局的梯度变化.结果表明:从1997到2008年,低层与多层建筑是主要的建筑景观组分,平房与低层建筑占地面积比重显著下降,多层、中高层与高层建筑比重上升.建筑平均高度、容积率与建筑高度标准差逐年上升,建筑密度、建筑体形系数与景观形状指数下降.建筑向垂直方向扩展,建筑能耗降低,形状更加规则.建筑景观的梯度变化与距市中心距离的远近没有关系,与区域功能相关,商业区建筑平均高度与容积率最高,政府所在地范围内建筑密度最大.     

不同空间尺度三维建筑景观变化

以沈阳市铁西区建筑物三维信息为基础数据,从建筑高度、密度、体积与体形、分布均匀度与空间拥挤度等方面构建了三维建筑景观评价指标,分别从区域、功能分区和梯度带3个角度分析了三维建筑景观的变化特征.结果表明:从1997年到2008年,铁西区建筑向垂直方向扩张,建筑空间分布越来越不均匀,空间拥挤度、建筑平均体积与容积率逐渐增大;居住区平均高度、平均体积、覆盖率、容积率、空间拥挤程度最小,建筑分布最均匀;商业区除建筑高度变异系数和平均体形系数最小外,其余指标值最大;工业区高度变异系数和平均体形系数最大,空间分布最不均匀;从梯度带上看,建筑使用类型的差异决定了三维建筑景观的变化特征.     

基于Barista的城市建筑景观动态变化——以沈阳市铁西区为例

基于Barista软件从高分辨率影像提取建筑物3D信息,结合ArcGIS软件,应用转移贡献率、建筑密度、建筑平均高度及建筑面积比例分析了沈阳市铁西区改造过程中建筑景观的动态变化.结果表明： 随着城市改造的进行,空地、居住、工业建筑与道路4种优势景观类型是景观变化的主体,空地、居住、商业建筑和道路面积增加,工业建筑面积减少.建筑密度降低,平均高度升高.建筑景观的区域差异明显,工业区建筑密度高于居住区,建筑平均高度低于居住区.离城市中心距离越远,建筑密度越小,建筑平均高度越低.     

沈阳城市三维景观空间格局分异特征

城市三维景观的研究有助于景观生态学研究向三维的发展和指导城市科学规划。本文利用Quick Bird影像提取了沈阳建成区的建筑三维信息,采用5个景观指标(平均高度、景观高度标准差、容积率、建筑体形系数和建筑密度)及空间统计分析方法研究了沈阳市建筑景观空间格局分异特征。结果表明:沈阳建成区的建筑景观主要以平房和多层建筑为主,中高层以上建筑数量最多的是铁西区,其他各区均有分布。沈阳市建成区不同高度的建筑在空间上呈现聚集分布状态并且存在显著的空间正相关关系;同时,沈阳市建成区的各个行政区不同高度的建筑也在各自行政区呈现聚集分布状态。沈阳市建成区的建筑密度与容积率在空间分布上存在明显的差异,高密度、高容积率的区域面积比重相对较少,城市土地利用强度有一定的提升空间。     

铁西区建筑景观时空变化特征及影响因素

城市建筑景观的时空演变特征对城市改造与规划的合理调整有重要的指导作用。本文基于Barista软件、GIS、RS等技术,提取了建筑物的3D信息,并采用建筑占地面积比重、建筑平均高度、建筑密度、建筑形状指数与空间质心模型等指标,分析了沈阳市铁西区建筑景观的时空变化特征与影响因素。结果显示:从1997—2008年,居住与商业建筑占地面积比重增加,工业建筑占地面积比重下降,建筑形状越来越规则,建筑密度降低,建筑在垂直方向上扩展;3个时段内,建筑景观变化的质心先由居住区向工业区转移,再由城市中心向外围移动;经济发展、人口增长与建筑平均高度呈正相关,与建筑密度呈负相关。城市改造政策对城市建筑景观的变化有重要的影响。随着离道路距离的增加,建筑平均高度降低,建筑密度先增高后降低。     

城市三维景观格局特征与社会环境因子的交互影响：基于增强回归树

城市的垂向扩展加深了城市构成与格局的复杂性,传统的二维景观格局研究较难完整体现当前城市景观的生态结构与功能特性。本研究以上海市中心城区为研究区域,选取三维景观格局指数量化研究区域三维景观格局,并运用增强回归树机器学习算法综合分析社会、环境因子与城市景观格局的交互影响。结果表明:高建筑率、平均建筑高度和建筑高度标准偏差在上海市内环周边区域的数值较高,建筑数量、景观形状指数在外环周边的数值较高,建筑覆盖率、容积率和Shannon多样性指数在城市中心的数值较高,且浦西总体高于浦东。人口密度和归一化植被指数(NDVI)对三维景观格局的交互影响最显著,生产总值的影响程度最低。三维景观格局指数在一定范围内随社会因子中的人口密度增大而增大,随环境因子中的NDVI和水面率增大而减小。增强回归树可作为量化景观格局与社会环境因子之间交互影响关系的有效工具。研究结果有利于加深对上海市中心城区生态环境与人类福祉之间关系的理解,同时可为城市三维扩展规划提供科学依据。     

城市建筑群三维空间布局评价与优化——以厦门岛滨海地带为例

随着城市化进程的快速推进,城市建设带来了土地资源紧张,使得越来越多的城市向着高层化、立体化、智能化方向发展;城市建筑群三维空间的最优布局是城市集约化发展的基础条件。针对现阶段的城市建筑群三维空间布局存在一些不足,构建城市建筑群三维空间布局的评估方法体系。以厦门岛滨海地带为研究区,基于多源、多空间分辨率遥感影像数据,从建筑景观、热环境和视觉效果3个角度评价厦门岛滨海地带三维空间格局的现状;并总结城市三维空间布局优化发展模式;从建筑景观、热环境和视觉效果这三个角度提出了厦门岛滨海地带城市建筑三维空间的布局优化建议。三维空间布局评价的结果表明：（1）从建筑景观角度,不同功能建筑群与容积率关系：商业区容积率最高,其次是商品房居住区,文教区占地面积广且建筑密度低,民房居住区的容积率是最低的但其建筑密度高;（2）从热环境角度,考虑温度因素,建筑群建筑密度过大、建筑层数过多都会造成温度较高;（3）从视觉效果角度,研究区具有宽广的视觉空间和宽阔海面,与以山体为背景的天际线形成了鲜明的对比。此外,提出优化低层建筑和合理布局中高层建筑的建筑容积率,设计建筑形态多样化和优化天际线前景、中景和背景的层次布局,可提高厦门岛的城市建筑群三维空间布局。本研究可为厦门岛滨海地带的城市建筑群三维空间布局优化提供基础数据支持与技术支撑,为城市土地资源规划等政府部门提供决策支持,对城市建筑群三维空间的合理利用和景观优化具有重要意义;也为我国其他城市的可持续发展研究提供新的科学理论依据和参考借鉴。     

城市住区绿化生态效益及其可控影响因素的量化分析

基于杭州城西2007年1 m×1 m高分辨率航空遥感图像和夏季30 m×30 m LandsatTM数据,应用GIS和遥感图像解译方法定量计算了代表杭州城西30个典型城市住区总体生态效益的归一化植被指数(NDVI),以及各样本住区6个可控生态效益的影响指标(复层结构高度、软硬比、绿化覆盖率、容积率、绿地面积、建筑密度),并采用多元线性回归和对应分析方法得出6个影响因素对绿化生态效益的贡献度排序,以及提升住区生态效益的措施,分析了城市住区生态效益与典型可控影响因素间的定量关系.结果表明:各影响因素对城市住区生态效益贡献度依次为复层结构高度＞软硬比＞绿化覆盖率＞容积率＞绿地面积＞建筑密度;复层结构高度的贡献率远超过其他因素,建筑密度对住区生态效益的影响极微弱.利用对应分析法所得的各影响因素改进二维图,可方便地用来制定提升住区绿化生态效益的决策方案.     

铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律

探索城市改造过程中景观的变化规律对城市景观变化的预测有重要的指导意义。以沈阳市铁西区1997、2002、2005、2008年建筑物三维信息为基础数据。按照建筑物使用性质将其分为居住、工业、商业、教育与医疗、其他建筑5类,按照建筑物的高度将其分为平房、低层、多层、中高层、高层和超高层6类。采用转移矩阵法分析了不同时段建筑类型的更替规律。并将探索性空间数据分析法应用于建筑改造空间分布特征的研究。结果显示:1997到2002年,居住建筑是建筑改造的主体。2002年后,工业建筑成为建筑改造的主体。1997到2008年,不同高度类型的建筑更替顺序为:平房→低层建筑→多层建筑。新增建筑先以低层为主,后以中高层,逐渐以高层为主。建筑改造在空间上并不是随机分布的,而是存在显著的空间正相关关系。在局部空间范围内,建筑改造呈现成片集中改造的现象。     

县域城镇空间形态与居住建筑能耗关联性的连续尺度研究——以浙江长兴、福建连江为例

居住建筑能耗受建筑周边空间形态的直接影响，确定空间形态低碳效应及其最佳尺度将有助于实现县域城镇低碳转型。以浙江省长兴县、福建省连江县为例，共计选取49个具有代表性的居住建筑样本，采用GIS分析与数理统计相结合的方式，在居住建筑1800m半径范围内，以200m为间隔建立缓冲区，开展全年、最冷月份能耗期及最热月份能耗期建筑能耗与周边空间形态关联性的连续尺度研究。结果表明：(1)道路密度、开发密度、容积率均与建筑能耗呈正相关，但各指标对应的能耗时期、尺度范围有较大差异。(2)水面率、土地利用混合度是与建筑能耗相关的共性指标，但在不同地区的正负效应及尺度范围不同；(3)影响浙闽地区县域城镇最热月份能耗期能耗的关键形态因子为1000m-道路密度、800m-水面率、1600m-开放空间率；影响连江最冷月份能耗期能耗的关键形态因子为800m-水面率。(4)就控碳单元设置而言，长兴县可重点关注1000—1200m半径范围，连江县可重点关注800—1000m、1400m半径范围。(5)浙闽地区县域城镇特性指标为开放空间率，与最热月份能耗期建筑能呈负相关；长兴县特性指标为容积率、水岸密度，分别与全年、最冷...     

黄淮平原冬小麦不同品种根系生长差异

选择黄淮平原地区当前主推品种郑麦9023,以及早期引进品种阿勃和丰产3号为材料,利用微根管技术,研究冬小麦活根长和根直径径级的分布动态,以及以活根长为基础的净生长速率的变化规律.结果表明：根直径为0.05～0.25 mm的细根是冬小麦根系的主要组成部分,根直径≤0.5 mm的细根占活根长的98%以上;冬小麦的平均根直径随着生育进程不断变化,其变化范围为0.15～0.22 mm,不同品种之间没有显著差异;活根长与根尖数呈显著正相关,表明根尖数是活根长增加的主导因素;返青期到拔节期是冬小麦根系生长最旺盛的时期,阿勃和丰产3号具有较长时期的根系增长活力,郑麦9023自拔节期以后根直径≥0.1 mm的细根根尖数占总根尖数的比例有所上升,这有利于提高生育后期根系抗性和保证根系活性稳定,以满足籽粒灌浆的需要.     

城市主城区立体模型的构建与风环境模拟——以广州主城区为例

以22 km×21 km的广州主城区为例,以40 m建筑间距作为风道宽度低限、用容积高度对建筑高度赋值和垂向拔高为建模特色,概括构建了城市尺度的立体模型。在此基础上,分别模拟了广州主城区中性流条件下,弱风（2 m/s）和强风（5 m/s）、近地面10、25、50 m三个高度的风环境。模拟表明：来流5 m/s下主城区存在不同风速等级、不同平面形态以及不同高度面的风道;白云山、珠江新城等面积较大的地形或建筑高地形成了减速明显的背风区条带,并相互组合形成了重要的风口和具有较高基面的强风道;在不同高度上主城区风速均由周边向城市中心降低;风道风速强烈地依赖于风道走向,风道风速与走向夹角呈三次函数递减,两者拟合优度R²为0.512。模拟结果很好地呈现了城市尺度宏观地形白云山和建筑密集区相互间的作用,反映了城市尺度模型构建与模拟的优势。     

基于遥感的建筑物高度快速提取研究综述

近年来我国城市化进程不断推进,不仅体现在城市面积上的增长,也体现在建筑物高度的增长。高度增长一方面能尽量克服城市土地资源匮乏的瓶颈,另一方面为优化城市结构及城市功能做出贡献。在城市遥感研究领域,对于城市建筑物高度的提取也成为研究的重点。城市建筑物高度的估计与测量,已成为城市规划和扩张、城市灾害风险预警与评估的重要参数,同时也为数字城市三维模型的建立提供了基础测绘资料。分别基于光学遥感影像、高分辨率SAR(Synthetic Aperture Radar)影像以及光学遥感影像与高分辨率SAR影像的融合三方面,全面阐述城市建筑物高度的提取方法,并比较两类影像在提取建筑物高度的优劣势,通过回顾早年研究方法,逐步引入近年来新的发展趋势。     

深圳市福田区三维城市景观格局变化特征

城市景观是景观变化最快的类型之一,建成景观与绿地景观格局和功能的相互影响及空间配置是城市景观优化的核心。在紧凑型城市快速发展过程中,城市垂直方向增长成为主要扩展方式。如何定量分析三维城市景观格局变化,为城市景观优化提供科学依据还有待深入。选取深圳市福田区,以高分辨率遥感数据和建筑普查数据为基础,运用景观格局指数和景观连通性等方法定量分析建筑景观和绿地景观变化及空间影响。研究结果表明:(1)2003—2016年,福田区建筑景观主要表现为垂直向的立体扩展模式,新增建筑主要为高层和超高层建筑,建筑平均高度增加6.53 m,立体空间体积增加135.58×10~6 m~3,建筑密度仅增加2.42%,建筑景观高度差异逐渐增大,呈现出明显的三维空间异质性。(2)2003—2016年,建筑景观格局由"阶梯式"转变为"金字塔"形,受益于建筑景观的垂向增长,建成景观与绿地景观比例由1.20∶1调整为0.99∶1,建成景观减少4.03 km~2,绿地景观增加2.80 km~2。(3)建成景观的三维立体化释放了绿地景观用地空间,同时也限制了绿地景观的外部连通性,绿地景观连通性较低,大型绿地斑块间缺乏廊道连通,呈现孤岛化。研究可为城市景观空间优化和国土规划等实践提供科学依据。     

Construction and analysis of a detailed three-dimensional model of the ligand binding domain of the human B cell receptor CD40

The interaction between the human B cell receptor CD40 and its ligand on T cells is critical for B cell proliferation and the regulation of humoral immune responses. CD40 is a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) family. We report here the construction and analysis of a detailed three-dimensional model of the TNFR-homologous extracellular region of CD40. This study provides an example for structure-based model building in the presence of low sequence similarity. The assessment of model quality and sequence-structure compatibility is emphasized, and limitations of the model are discussed. The current CD40 model predicts structural details beyond the backbone level. Features of the CD40 ligand binding site are discussed in conjunction with the results of a previous mutagenesis study. Proteins 27:59–70 © 1997 Wiley-Liss, Inc.     

Physical and biological changes to a lengthening stream gradient following a decade of rapid glacial recession

In mountains, environmental gradients are steep in both terrestrial and aquatic systems, and climate change is causing upward shifts of physical and biological features of these gradients. Glacial streams are an interesting system to evaluate such shifts both because streams have a linear nature (for simplicity of analysis), and because the stream habitat will at least temporarily lengthen as it follows receding glaciers upward. The Tschierva Glacier, Swiss Alps, receded 482 m upstream from 1997 to 2008. We tested the null hypothesis that the physical and biological stream gradient below this glacier maintained the same structure between these time periods, but simply shifted upward following the glacial source. We compared longitudinal patterns of water temperature and zoobenthic community structure in 1997 and 2007–2008 during three seasons (spring, summer, fall) along the uppermost ca. 5 stream km. Upward shifts were evident, including colonization of the newly exposed stream reaches by cold‐adapted taxa, and the appearance in 2007/2008 of four lower‐altitude species that were previously absent. Overall, however, results rejected the null hypothesis, instead revealing significant changes in gradient structures. These included a more steeply increasing temperature profile downstream of the glacier and increased amplitude of seasonal community turnover in 2007/2008 vs. 1997. Long‐term (1955–2007) flow records revealed increasing short‐term and seasonal hydrologic variability, which might have influenced the increased intra‐annual community variability. The steepening of the temperature gradient was likely caused by a warming lake‐outlet tributary upon which glacial influence was diminished between 1997 and 2007/2008. These results suggest that upward‐shifting gradients in glacial streams can involve complex interactions with other landscape elements and that local‐scale climate response can progress even more rapidly than the rate of glacial recession.