基于大样本结构方程的当代新中式建成环境空间效能量化研究

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

李哲

项目受资助机构

东南大学

项目编号

51778127

立项年度

2017

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

60.00万元

学科

工程与材料科学-建筑与土木工程-城乡规划

学科代码

E-E08-E0802

基金类别

面上项目

关键词

新中式景观 ; 量化技术 ; 建成环境 ; 空间效能 ; 结构方程模型 ; built environment ; space performance ; Structural Equation Model ; New Chinese Style Landscape ; quantitative technology

参与者

郑炘;杨冬辉;周聪惠;徐宁;肖蓉;冯世虎;谭明;韩冰;杨静

参与机构

东南大学;青岛理工大学;西安交通大学

项目标书摘要:新中式景观是一种自主进行的中国园林现代化进程,高度关注空间品质是其典型特征,空间效能的量化构成及规律有待探索。同时,当代数字景观前沿已由“图式语言”发展至“方程模型”,探索传统几何法则背后的数学模式成为理论焦点之一。课题依托景园参数化耦合理论,基于结构方程理论模型研发,针对新中式景观空间效能进行方程描述与数学解析:遴选近五年优秀新中式景观组成大样本库,利用Depthmap软件将空间覆盖度、围合度、密度、穿行度、集成度五个空间要素转化为数学观测对象,消除传统研究中的主观判断性;基于要素耦合规律建立测量模型,获取参数并采用极大似然法拟合分析;优化结构模型与参数矩阵进行大样本解析,获得空间效能综合指数,实现其量化绩效与技术迭代。课题提出并发展新中式建成环境空间效能量化研究的结构方程模型技术,为景园空间生成与演进提供一种数字化分析方法,成果对于提高当代我国风景园林参数化分析与设计水平具有重要意义。

Application Abstract: The New Chinese Style Landscape refers to an independent modernization process with the characteristic of highly concentrating on the quality of space,yet its quantitative composition and inherent rules still remain to be explored.At the same time,the mathematical model behind traditional geometric principles has become one of the main focuses of modern digital landscape as its leading edge has developed from scheme language to equation model.Through using parametric coupling theory and Structural Equation Model(SEM),this project conducts equation description and mathematical analysis on the space performance of New Chinese Style Landscape.At first,the outstanding projects of New Chinese Style Landscape in recent five years are selected to establish large sample libraries.Secondly,it transforms five selected spatial elements(including space coverage degree,space enclosure degree,space density,space through degree and space synergy degree)into mathematical objects on the basis of Depthmap in order to eliminate subjective judgment.Thirdly,the measurement model is constructed based on element coupling rule and then it is analyzed by means of Maximum Likelihood method.Finally,the large sample is analyzed after optimizing the structural model and parameter matrix to obtain the comprehensive index of space performance,by which the performance quantization and technology iteration are successfully achieved.Therefore,this project proposes and develops the structural equation model technology for investigating the quantitative space performance for contemporary built environment of New Chinese Style Landscape.In addition,it provides a digital method for the generation and evolution of landscape space and the research finding also has important implication for the improvement of parametric analysis as well as design level in modern indigenous landscape architecture.

项目受资助省

江苏省

项目结题报告(全文)

新中式景观是一种自主进行的中国园林现代化进程,高度关注空间品质是其典型特征,空间效能的量化构成及规律有待探索。同时,当代数字景观前沿已由“图式语言”发展至“方程模型”,探索传统几何法则背后的数理模式成为理论焦点与前沿方向之一。项目依托景园参数化耦合理论,聚焦新中式建成环境景观环境空间本体,在凝练归纳空间效能科学概念基础上,基于结构方程理论模型研发,从物理空间解析层面锲入空间效能的构成因素、相互作用规律及其空间效能综合测度研究,提出一种基于结构方程模型的新中式建成环境空间效能量化分析理论框架。(1)课题将空间覆盖度、空间拓扑深度、空间密度、空间穿行度、空间集成度五个空间效能关键非观测要素转化为结构方程分析对象,实现其数据转译与方程描述,形成了一套新中式建成环境空间效能基础分析算法。(2)遴选240个优秀新中式景观案例组成大样本库,选取典型样本进行空间效能量化解析与参数获取,采用极大似然法对测量模型进行拟合评价,重点就测量模型的信度、拟合残差等进行正态回归分析,完成空间效能量化技术的设定型研究,形成以“空间效能综合指数”为核心的结构方程研究体系,研发一套用于新中式景园空间效能量化解析的结构方程模型解析技术。(3)结合AMOS技术固定空间效能关键参数并建立参数矩阵,实现结构方程模型的实践定型;大样本录入结构方程模型,获得新中式建成环境空间效能综合指数及各要素分项指数,完成空间效能量化案例验证型研究,建立了一种基于大样本库的当代新中式建成环境空间效能量化分析与评估体系,并进行实证性研究获得系列成果。项目提出并发展新中式建成环境空间效能量化研究的结构方程模型技术,为景园空间生成与演进提供一种量化解析技术体系,成果对于提高当代我国风景园林空间效能精准研判与绩效水平具有科学意义与实践价值。

  • 排序方式:
  • 4
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  • 1.基于脑电波数据主成分解析模型的景观关注度量化研究 ——以常州市新浮水库景观设计为例

    • 关键词:
    • 景观关注度;主成分分析法;脑电(EEG)采集分析技术;景观因子;景观环境
    • 陈菲菲
    • 指导老师:东南大学 李哲
    • 学位论文

    当代风景园林研究密切关注共性心理与景观环境的交互关系,景观关注度成为景观心理描述与环境绩效的重要评价标准,是衡量景观环境对人的吸引力的重要指标,景观关注度研究推动了景观设计实践在物质空间上落实“景观—心理”关系。脑电分析技术作为景观关注度研究的重要途径,为风景园林学科研究认知行为与心理提供了新的思维模式与技术途径。本研究以脑电信号采集技术(EEG)为依托,结合风景园林“环境-耦合”机制与景观关注度相关研究进展,将景观因子对景观环境的关注度贡献率作为研究对象,采用主成分分析法构建景观关注度脑电数据主成分解析模型,利用全移动脑电数据采集分析系统与SPSS数据处理平台进行脑电数据量化解析工作。研究内容包括:(1)搭建虚拟仿真实验平台,以东南大学景观学系数字实验室为实验地点,实验采用曲面屏幕照片投射的方式创造沉浸式实验空间,建立EEG实验室,形成数据收集系统、刺激呈现系统和数据分析系统。(2)以南京市玄武湖公园为样本采集案例,通过图像要素识别技术对景观因子取样,采集各景观因子影响下脑电数据,建立变量观测体系并通过主成分分析法对原始景观因子整合筛选,通过算法设定与数据分析获取景观关注度主成分及其量化耦合关系。(3)以常州市新浮水库为实证研究,在实地环境中采集脑电信号并全面收集人的综合感知度,以此确定风景资源最优节点与景观关注度潜力较大的区域。将主成分解析理论模型应用于景观改造设计,充分考虑主成分景观关注度影响因子,展开设计成果的脑电回馈分析,验证理论模型的可行性。研究结果表明,色彩丰富度、空间集成度、水体形态变化度、材质多样性、群落丰富度和设施完整性对景观关注度的贡献率最为显著,其中色彩丰富度、空间集成度、水体形态变化度三项评价指标对景观关注度起主要作用,景观关注度与景观因子种类呈正相关关系。研究结果为景观心理量化描述与算法分析提供了一种基于脑电数据的景观关注度分析技术,也为相关领域纵深研究与实践应用提供了一种可参考、具备发展潜力的景观关注度专项解析技术。

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  • 2.基于eCognition高分遥感影像的风景环境设计地表景观要素量化解析研究 ——以松岭头茶文化园规划设计为例

    • 关键词:
    • 景观要素;量化解析;遥感影像;eCognition;数字景观
    • 何钰昆
    • 指导老师:东南大学 李哲
    • 学位论文

    景观要素是风景环境重要构成内容,多以绿化植被要素为基质,人工、自然景观要素高度复合,是数字化风景园林调研与分析、规划与设计等科研工作的基础内容。相关研究正在由感性走向理性,由定性发展至定量,由读图分析与认知发展至高精度、像素化影像分析与算法描述。运用新兴遥感影像解析技术精准研判地表景观要素,结合算法创新实现遥感影像数据的自动识别与精度提升,是当代数字景观遥感研究关注的问题。本研究以参数化风景园林耦合理论为依托,结合高分遥感影像、数据分析、智能图像识别技术研究进展,聚焦景观环境规划设计前期开发与深化设计中的景观要素数字化识别现实问题,利用eCognition遥感分析平台进行景观要素量化解析研究。研究结合溧阳松岭头茶文化园规划设计案例,基于资源3号卫星多光谱融合遥感影像数据,采用面向对象分类方法(OBIA)对影像进行解译试验,运用光谱异质性指数和NDVI指数等遥感影像解译指数构建地表景观要素分类特征,通过CART决策树等算法探索与创新,量化提取出乔木、灌木、地被、滩涂、建筑、道路、裸地、水体、茶园和竹林共10类地表景观要素信息,并对解析精度进行回归分析与量化评价,以期科学地呈现研究案例地表景观要素分布情况。论文同时结合地表景观要素分析结论,运用参数化规划设计方法深入解析,进行了溧阳松岭头茶文化园项目规划设计研究与实践,对相关技术的实践应用能力进行验证。本项研究为景观调研、分析、设计、评价提供了一种数字景观背景下,基于eCognition的风景环境地表景观要素高分遥感影像解析量化分析方法,形成了一种应对风景园林遥感研究与工程实践需求,具有高光谱、高精度、大尺度特点,且具有可借鉴、可发展潜力的遥感分析专项技术。

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  • 3.基于Depthmap空间轴线量化解析模型的红色景观空间整合度研究 ——以马山烈士陵园设计为例

    • 关键词:
    • 空间整合度;红色景观;拓扑轴线模型;K均值聚类法;移动平均法
    • 赵锴彧
    • 指导老师:东南大学 李哲
    • 学位论文

    空间整合度是当代风景园林空间本体构成、耦合机制乃至空间效能的重要表征概念之一,相关研究已由“图式语言”发展至“量化描述”,Depthmap等建成环境空间解析技术已成为相关景观空间量化分析研究的关键技术途径。红色景观作为一种本土孕育,极具中国特色的纪念性景观类型,是革命事迹与爱国主义精神的空间载体,其空间构型通常伴随着强烈的空间层次与秩序,逻辑建构特性显著。红色景观空间建构规律有待结合整合度量化技术深入分析,发掘一种基于空间分析模型的科学方法与技术支持其纵深研究。论文以空间句法理论为基础,基于Depthmap句法软件平台建立了一种重点针对红色景观空间的量化解析模型。以拓扑意义上的轴线代表几何空间,选取当代红色景观中具有轴线式布局特点的实例作为研究对象,录入模型进行整合度量化分析,对所得全局整合度数据与局部整合度数据分别进行“K均值聚类法”与“移动平均法”的量化统计分析,获取红色景观空间整合度数据与图谱。最终对红色景观整体空间效能进行综合评价,并以马山烈士陵园为例进行了景观实证设计。在充分尊重场地现状条件的基础上,结合红色景观空间进程变化特征,对研究结论进行项目验证。研究结果表明,在整体景观中纪念性核心空间具有最强的空间渗透力和整合力,其对于周围关联的节点空间组织的影响范围通常在100~150m内,极值距离在约105m左右;其次在局部整合度分析方面,对红色景观纪念性核心空间进行单独提取,利用整合度量化描述核心空间中次级节点之间的关联度,反映空间序列进程的建构逻辑与演进机制,为纪念性空间的规划与设计提供相关思路与方法。本研究建立了一种基于Depthmap的景观空间整合度量化分析技术途径与技术,拓展了空间句法在景观空间研究中的使用,为红色景观空间关联度研究提供了数字化方法,探讨了红色景观空间构成与基本规律;将研究结果与马山烈士陵园实证设计相结合,进行了理论与实践的相结合的工程探索。研究为红色景观空间分析提供了一个客观理性的、具有纵深发展潜力的空间绩效评价体系,同时也为今后其他景观空间绩效研究提供了一种可参照的思路与方法。

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  • 7.Design of Infrastructure for Pumped Storage Power Station and Automatic Monitoring System Using Geographic Information System

    • 关键词:
    • Electric power transmission networks;Water recycling;Geographic information systems;Surface waters;Ecology;Information use;Monitoring;Automatic monitoring-system;Ecological safety;Green infrastructure;Grid-connected;Infrastructure design;Infrastructure planning;Mechanical energies;Power- generations;Pumped-storage power stations;Water energy
    • Wang, Yang;Wang, Binbin;Zhu, Tongyi
    • 《2021 2nd International Conference on Applied Physics and Computing, ICAPC 2021》
    • 2021年
    • September 8, 2021 - September 10, 2021
    • Ottawa, ON, Canada
    • 会议

    The pumped storage power station realizes grid connected power generation through the conversion between the potential energy of surface water and mechanical energy. It has become the strategic resource of UHV power grid with its low valley peak regulation and emergency standby function. The green basic design and design of the pumped storage power station needs systematic research. Based on the collaborative analysis method of production and ecological safety of storage disk, this paper takes Ninghai pumped storage power station as an example to carry out green infrastructure planning and design research. Through the comprehensive evaluation and analysis of construction land based on GIS, from the perspective of adaptability of power station construction to mountain creek pit environment, the function of horizontal layout is constructed in parallel and vertical layout, and a modular and distributed spatial structure of green infrastructure is constructed; Then, based on the continuous recycling of water resources, the monitoring and early warning system of power plant production ecological safety is constructed, which is "one water, two lines and three slopes". It is hoped that the correlation between the production and the ecological dispatching of the storage tray can be found through the dynamic tracking of multiple factors and quantitative analysis of production cycle, which can provide reliable basis for timely mitigation of damage and formulation of compensation strategies, Scientific control of green infrastructure planning, design and construction.
    © 2021 Institute of Physics Publishing. All rights reserved.

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  • 9.Site Selection of Fire Stations in Large Cities Based on Actual Spatiotemporal Demands: A Case Study of Nanjing City

    • 关键词:
    • fire station; spatiotemporal demand; fire risk evaluation;LOCATION; MODEL
    • Han, Bing;Hu, Mingxing;Zheng, Jiemin;Tang, Tan
    • 《ISPRS INTERNATIONAL JOURNAL OF GEO-INFORMATION》
    • 2021年
    • 10卷
    • 8期
    • 期刊

    The rapid expansion of cities brings in new challenges for the urban firefighting security, while the increasing fire frequency poses serious threats to the life, property, and safety of individuals living in cities. Firefighting in cities is a challenging task, and the optimal spatial arrangement of fire stations is critical to firefighting security. However, existing researches lack any consideration of the negative effects of the spatial randomness of fire outbreaks and delayed response time due to traffic jams upon the site selection. Based on the set cover location model integrated with the spatiotemporal big data, this paper combines the fire outbreak point with the traffic situation. The presented site selection strategy manages to ensure the arrival of the firefighting task force at random simulated fire outbreak points within the required time, under the constraints of the actual city planning and traffic situation. Taking Nanjing city as an example, this paper collects multi-source big data for the comprehensive analysis, including the full data of the fire outbreak history from June 2014 to June 2018, the traffic jam data based on the Amap, and the investigation data of the firefighting facilities in Nanjing. The regularity behind fire outbreaks is analyzed, the factors related to fire risks are identified, and the risk score is calculated. The previous fire outbreak points are put through the clustering analysis, the spatial distribution probability at points in each cluster is calculated according to the clustering score, and the random fire outbreak points are generated via the Monte Carlo simulation. Meanwhile, the objective emergency response time is set as five minutes. The average vehicle speed for each road in the urban area is calculated, and the actual traffic network model is built to compute the travel time from massive randomly-distributed simulated fire points. The problem is solved by making the travel time for all simulated demand points below five minutes. At last, the site selection result based on our model is adjusted and validated, according to the planned land use. The presented method incorporates the view of the spatiotemporal big data and provides a new idea and technical method for the modification and efficiency improvement of the fire station site selection model, contributing to a service cover ratio increase from 58% to 90%.

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