基于GIS的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法

本发明涉及校园碳汇核算，特别涉及一种基于gis平台的大学校园空间碳汇固碳效益计算及可视化方法。

背景技术：

1、近年来全球变暖已成为人们公认的地球最大危机之一，而温室气体的排放通常被认为是地球变暖的罪魁祸首。二氧化碳是排放最多的一种主要温室气体，控制和降低碳排放已经是世界各国在保护环境方面的公式。高校建筑存量大，人口多，是社会能耗大户，同时其作为科研和教育的重要场所，应在应对气候变化方面发挥示范作用。厘清校园碳排放规律有助于指导校园规划设计减碳。校园碳汇是校园碳排放的总要组成部分之一，精确计算校园碳汇固碳效益并将其可视化有助于指导校园规划设计实现增汇固碳的目标。

2、当前，校园碳汇的主要成分为绿地碳汇，计算方法为citygreen模型法、itree-eco法、现场测定法、生物量法、遥感估算法、the pathfinder、nationaltree benefit等。这些方法都不能将固碳效益数值和校园空间耦合在一起。

3、由此可见，如何详细准确地估算校园碳汇的固碳效益值并将其可视化成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，所述方法包括：

4、s1选取目标区域，获取校园平面图纸，界定校园空间的研究边界及所述空间的空间属性；

5、s2结合autocad软件对校园内部的建筑、绿地、水域区域进行描绘；

6、s3确定所述研究范围内的各类碳汇空间固碳效益计算方法；

7、s4根据研究范围内碳汇空间属性和对应的固碳效益计算方法，形成所述校园的建筑碳汇量、绿地碳汇量、水域碳汇量；

8、s5结合gis平台实现各个校园各个功能区的所述整体碳汇固碳效益值、建筑碳汇固碳效益值、绿地固碳效益值和水域固碳效益值的可视化。

9、进一步地，所述步骤s1中所述空间属性包括空间面积、长度、建筑类型、绿地植被覆盖类型：

10、建筑类型包括：居住建筑、公共服务建筑和其它类型建筑；

11、绿地植被覆盖类型包括：乔木型、灌木型、草坪型、乔灌型、乔草型和乔灌草型。

12、进一步地，所述步骤s3中确定研究范围内的各类碳汇空间固碳效益值的计算步骤，包括：

13、确定所述研究范围内的建筑、绿地和水域空间并编号；

14、计算所述研究范围的建筑、绿地、水域面积；

15、确定所述研究范围内的建筑功能、绿地植被覆盖类型；

16、然后根据所述研究范围内的每种类型碳汇固碳效益估算方法，计算所述研究区域内的建筑碳汇固碳效益、绿地碳汇固碳效益和水域碳汇固碳效益，可以分别得出建筑总碳汇固碳效益值、绿地总碳汇固碳效益值、水域总碳汇固碳效益值和校园总碳汇固碳效益值。

17、进一步地，所述步骤s3中研究范围内的建筑碳汇空间固碳效益的步骤包括：

18、获取校园建筑碳汇空间属性数据，将所述校园建筑碳汇空间统计数据输入预设的计算公式，得到建筑碳汇空间固碳效益值

19、建筑碳汇固碳效益值计算公式为：

20、

21、vi＝d·asf

22、其中，为建筑碳汇总量，g；是不同建筑类型的碳汇系数(kg`m-2`a-1)；vi为不同建筑类型的碳汇面积m2,d是不同建筑类型的建筑高度m，asf是不同建筑类型的基底面积m2。

23、建筑碳汇系数按照建筑功能进行分类，由于居住用地与公共管理与公共服务用地多采用混凝土结构，而其它用地及其内建筑类型多采用砖混结构，确定大学校园建筑碳汇系数如下表：

24、表1大学校园中建筑碳汇系数

25、

26、所述研究范围内的绿地碳汇空间固碳效益的步骤包括：

27、获取校园绿地碳汇空间属性数据，将所述校园绿地碳汇空间统计数据输入预设的计算公式，得到绿地碳汇空间固碳效益值：

28、

29、其中，c表示碳汇量的总和，n表示绿地数量，i表示第i种绿地，ai表示第i种绿地的面积；ci表示第i种绿地的碳汇系数如下表，园区碳汇面积，从园区的平面图纸中获得；

30、表2大学校园中绿化碳汇系数

31、

32、

33、所述研究范围内的水域碳汇空间固碳效益的步骤包括：

34、获取校园水域碳汇空间属性数据，将所述校园水域碳汇空间统计数据输入预设的计算公式，得到水域碳汇空间固碳效益值：

35、采用的水体碳汇计算公式为：

36、wi＝zi×ai

37、z＝z1+z2+z3

38、w表示水体碳汇，i表示水域类型

39、z1:水体自身碳汇速率

40、z2常见水生植物碳汇速率

41、z3底部沉积物固碳速率

42、a：水体表面积

43、表3不同类型水体单位面积的碳排放量变化情况

44、

45、

46、进一步地，所述步骤s5中所述确定研究范围内的各类碳汇空间固碳效益值的可视化步骤，包括：

47、在arcmap10.8中添加数据，导入校园平面图；

48、在校园平面图层属性中添加校园各类碳汇空间的属性与固碳效益值；

49、在arcmap 10.8众将碳汇空间的固碳效益值的空间分布可视化在平面上；

50、在arcscene 10.8中将校园进行三维可视化，并将碳汇空间的固碳效益值可视化在校园的三维模型中。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

52、本发明先选取目标对象，根据目标对象中的空间属性计算碳汇固碳效益值，并将这些数值利用gis软件可视化在校园二维平面和三维图示上，便于工作人员对校园碳汇空间分布的把控，精细化提升某一区域的碳汇固碳效益，有利于绿色低碳智慧校园的建设和管控。

技术特征：

1.一种基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其特征在于：所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其特征在于：所述步骤s1中所述空间属性包括空间面积、长度、建筑类型、绿地植被覆盖类型：

3.根据权利要求2所述的基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其特征在于：所述步骤s3中确定研究范围内的各类碳汇空间固碳效益值的计算步骤，包括：

4.根据权利要求3所述的基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其特征在于：所述步骤s3中研究范围内的建筑碳汇空间固碳效益的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的基于gis的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其特征在于：所述步骤s5中所述确定研究范围内的各类碳汇空间固碳效益值的可视化步骤，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于GIS的精细化校园碳汇固碳效益估算及可视化方法，其方法如下：S1、获取校园平面图纸，界定校园的研究边界；S2、结合AutoCAD软件对校园内部的建筑、绿地、水域区域进行描绘；S3、确定所述研究范围内的各类空间固碳效益计算方法；S4、根据所述校园的三种空间类型和对应的固碳效益计算方法，形成所述校园的建筑碳汇量、绿地碳汇量、水域碳汇量；S5、结合GIS平台实现各个校园各个功能区的所述整体碳汇固碳效益值、建筑碳汇固碳效益值、绿地固碳效益值和水域固碳效益值的可视化。本发明能够实现对大学校园的碳汇固碳效益数据采集，嵌入绿色低碳智慧校园的建设平台。

技术研发人员：曹世杰,冯壮波,冯聃雅,王俊淇
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12