（园林植物与观赏园艺专业论文）基于人工神经网络的城市绿地系统规划评析初探.pdf

摘要 基于a n n 的城市绿地系统规划评析初探 园林植物与观赏园艺专业硕士研究生：李淙钰 指导教师：秦华教授 摘要 随着我国城市建设的迅猛发展和人们对环境质量要求的提高，城市绿地系统 规划的重要性越来越显著，同时其合理性也不可避免的受到质疑，通过一种科学 的评价方法来验证评价这种合理性，并提供相应的对策，是论文研究的出发点。 在城市建设高速发展的情况下，绿地规划必然会出现一定的偏差，特别是各地不 可避免的要面对新城与老城规划角色转换的前提下，新城的绿地系统能否很好的 延续老城的绿地布局、历史文脉，已有的绿地系统规划在多具有政策倾向的新城 建设中是否仍然适用，这正是论文引入a n n 对已有绿地系统规划进行评价的缘起。 a n n 作为人工智能的一种研究方法，它可以通过对现有规划数据的学习，研究推 导城市绿地的发展轨迹、预测发展趋势，为绿地系统规划的调整和修编提供重要 依据。 首先，通过查阅国内外文献，研究了城市绿地系统规划和a n n 方法应用，总 结出了城市绿地系统规划的的理性化发展趋势。未来的规划越来越趋近于通过定 量分析的方法来提高其科学性，而a n n 正是这样一种新方法。 其次，对a n n 原理做进一步分析，阐释了人工神经网络的基本结构和主要特 点，验证了a n n 运行过程与城市绿地系统规划的高度耦合性，并进一步论证了 a n n 通过其自身的学习能力能够很好的运用景观生态学原理模拟城市绿地组成与 绿地景观格局之间的关系，得出了运用a n n 方法进行城市绿地系统规划评析具有 较高的可行性； 再次，从a n n 的多种网络方法中筛选出一种适合评析绿地系统规划的网络一 一b p 网络，并详述网络的设计基础，按照b p 网络的工作流程进一步构建绿地系 统规划评析体系； 最后，以重庆市万州江南新区绿地系统规划为主要评析对象，运用a n n 方法 分以下3 步进行论文研究的实例验证： 两南大7 ：硕 予：何沦文 第一，根据城市发展历程，透彻分析城市绿地系统规划中的绿地体系特点， 以此为基础，划分出代表研究区“过去、现在、未来 的旧城中心、移民新城和 未来城市中心3 个城市发展等级，并通过移民新城绿地来进行人工神经网络建模， 评析未来城市中心江南新区的绿地系统规划的合理性。 第二，根据重庆市万州区的绿地体系特点，从景观生态学的角度，选择生态 绿地、防护绿地、综合公园等6 类绿地的面积比例和斑块密度、蔓延度等4 个景 观指数，分别作为a n n 模型的输入层和输出层，构建规划评析网络： 第三，在基于最优的景观指数的前提下，运用构建出的a n n 模型评析江南新 区绿地系统规划，得出了生态绿地、社区公园、综合公园、街旁绿地、防护绿地 和带状绿地的最优比例的理论值分别为：0 或1 0 0 、9 3 0 、1 8 、1 1 、1 6 、 2 8 ，并给出了最佳的比例范围和最不合理的比例值；而在这个比例值的基础上结 合a n n 模型，进一步得出规划绿地的斑块密度和平均周长面积比偏高、蔓延度和 多样性指数合理的评析结果，再根据各类绿地对各景观指数的影响力，对城市未 来绿地建设的发展趋势做出了将重点发展生态绿地、街旁绿地、社区公园和综合 公园4 类绿地的研究预测。 n 关键词：a n n 绿地系统规划评析 a b s t r a c t e v a l u a t i o na n d a n a l y s i so np l a n n i n go f u r b a ng r e e ns p a c es y s t e mb a s e do na n n d i s c i p l i n e ：l a n d s c a p ep l a n t a n do r n a m e n t a lh o r t i c u l t u r e c a n d i d a t e ：l ic o n g y u s u p e r v i s o r ：q i nh u a ( p r o f e s s o r ) a bs t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a nc o n s t r u c t i o na n dt h ei m p r o v e m e n to f t h eq u a l i t yo fe n v i r o n m e n t ，t h ei m p o r t a n c eo fu r b a ng r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n gi s r a t i o n a l i t ya n da l s oi t si n e v i t a b l ei sq u e s t i o n e d t h es t a r t i n gp o i n to ft h es t u d yi st of i n d as c i e n t i f i ce v a l u a t i o nm e t h o dt ov e r i f yw h e t h e rt h er a t i o n a l i t ys t i l le x i s t s ，a n dm a k et h e c o r r e s p o n d i n gc o u n t e r m e a s u r e s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a nc o n s t r u c t i o n ，g r e e ns p a c ep l a n n i n gi sb o u n d t ob eo u to fp l a c e e s p e c i a l l yi nt h ei n e v i t a b l et of a c et h en e wt o w nw i t ht h eo l dt o w n p l a n n i n gt os w i t c hr o l e so ft h ec i t yo fg r e e na r e a s w h e t h e rt h en e wg r e e ns y s t e mw i l l b eg o o df o rt h ec i t yo fg r e e nl a y o u ta n dt h eh i s t o r yt r a d i t i o n ，w h e t h e rt h ee x i s t i n g s y s t e mo fl a n dp l a n n i n gp o l i c i e si nm a n yo ft h en e wt o w nd e v e l o p m e n ti s s t i l l a p p l i c a b l e ? t h ea n s w e ri st h ep a p e r si n t r o d u c eo fa n n o fl a n dp l a n n i n ga n de v a l u a t i o n a sam e t h o do fa i ，a n nm a y , b yt h ep l a n n i n gd a t as t u d y , s t u d ya n df o r m u l a t eu r b a n a r e a st r a c ka n dd e v e l o p m e n tt r e n d s ，a l s op r o v i d ea ni m p o r t a n tb a s i so fa d j u s t i n gt h e g r e e ns y s t e mp l a n n i n g f i r s t ，t h r o u g ht h ed o m e s t i ca n df o r e i g nl i t e r a t u r e ，t h ep a p e r s t u d i e dt h eu r b a ng r e e n s p a c es y s t e mp l a n n i n ga n da n n m e t h o da n ds u m m a r i z e dt h eu r b a ng r e e ns p a c es y s t e m p l a n n i n go ft h er a t i o n a ld e v e l o p m e n tt r e n d t e n do ff u t u r ep l a n n i n gi s t oi m p r o v ei t s s c i e n t i f i cb yt h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，a n de x a c t l y , a n ni ss u c hak i n do fn e wm e t h o d s e c o n d l y , t h ep a p e rm a d ef u r t h e ra n a l y s i so ft h ep r i n c i p l eo fa n n a n de x p l a i n e d t h eb a s i cs t r u c t u r eo fa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r ka n dm a i nc h a r a c t e r i s t i c s t h e n ，i tv e r i f i e d t h eh i g hd e g r e ec o u p l i n go fu r b a ng r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n ga n dt h ea n n a l s o ， i i i 两南大学硕十。亍：何论文 皇曼i im ! , 毫曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼! ! 量量曼曼曼曼曼皇曼曼皇曼曼曼曼! 曼置曼曼量皇 a n n ，t h r o u g hi tl e a r n i n ga b i l i t y , c a nb eg o o d t os i m u l a t et h er e l a t i o n s h i po fu r b a ng r e e n s p a c el a n d s c a p ep a t t e r na n di t ss t r u c t u r e sb yu s i n gl a n d s c a p ee c o l o g yt h e o r y i ti sh i g h f e a s i b i l i t yt oa n a l y s i su r b a ng r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n gb ya n n m e t h o d f u r t h e r m o r e ，t h ep a p e rc h o s ea nn e t w o r k b pf r o ma n n ，w h i c hi ss u i t a b l et o a n a l y s i sg r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n g t h e n ，e x p l a i n e dt h eb a s eo fn e t w o r kd e s i g na n d b u i l tg r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n gf u r t h e re v a l u a t i o ns y s t e ma c c o r d i n gt ot h ew o r k i n g f l o wo fb pn e t w o r k f i n a l l y , w i t ht h ew a n z h o uc h o n g q i n gj i a n gn a n a r e ag r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n g a st h em a i na n a l y s i so b j e c t , t h ep a p e ru s e dt h ef o l l o w i n g3s t e p s ，t h r o u g ha n nm e t h o d ， t ov e r i f yt h et y p i c a le x a m p l er e s e a r c h ： s t e p1 ，t h ep a p e r , a c c o r d i n gt ot h eu r b a nd e v e l o p m e n tp r o c e s sa n dt h et h o r o u g h a n a l y s i so fu r b a ng r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n gi nt h eg r e e ns p a c es y s t e mb a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i c so fr e p r e s e n t a t i v er e s e a r c ha r e a d i v i d e du r b a na r e ai n t o3d e v e l o p m e n t i e v e l ：t h eo l dt o w nc e n t e r , i m m i g r a t i o na n df u t u r eo fn e wc i t yc e n t e r ，w h i c h r e p r e s e n t e d ”p a s t ，p r e s e n ta n df u t u r e ”t h e n ，i ta n a l y z e dt h er a t i o n a l i t yo fj i a n g n a n a r e ag r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n gt h r o u g ht h ei m m i g r a t i o nc i t yg r e e nt ou n d e r t a k ea n n m o d e l s t e p2 ，a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a nz h o ug r e e ns y s t e m ，t h ep a p e r , f r o m t h ev i e w p o i n to fe c o l o g y , c h o s es i xk i n d so fg r e e na r e ar a t i o ( s u c ha se c o l o g yg r e e n ， p r o t e c t i v eg r e e n ，c o m p r e h e n s i v ep a r ka n ds oo n ) a st h ei n p u tl a y e ra n df o u rl a n d s c a p e i n d e x ( s u c ha sp d ，p a r ac o n t a ga n ds oo n ) a st h eo u t p u tl a y e ro fa n n ，t h e n c o n s t r u c t e dp l a n n i n g ，e v a l u a t i o nn e t w o r k s t e p3 ，b a s e do no p t i m a ll a n d s c a p ei n d e x ，t h ep a p e r , u s i n gt h ec o n s t r u c t e da n n b yt h ea n a l y s i so fj i a n g n a na r e a ，g a i n e dt h ec o n c l u s i o no ft h eo p t i m a lp r o p o r t i o no f t h e o r e t i c a lr e s p e c t i v e l yt h a te c o l o g i c a lg r e e n ，c o m m u n i t yp a r k ，c o m p r e h e n s i v ep a r k ， r o a d s i d eg r e e ns p a c e ，p r o t e c t i v eg r e e na n dg r e e n b e l tw e r e0o r1 0 0 ，9 - 3 0 ，1 8 ，1 1 ， 16 a n d2 8 r e s p e c t i v e l y , a l s og i v e st h eb e s tp r o p o r t i o na n dt h em o s tu n r e a s o n a b l e r a t i ov a l u e ；c o m b i n e dw i t ha n n ，d r a wt h ep l a n n i n gg r e e nc o n c l u s i o nt h a tp da n d p a r aw e r eh i g ha n dt h ec o n t a ga n ds h d lw e r er e a s o n a b l e ；f u r t h e r m o r e ，a c c o r d i n g t ov a r i o u sg r e e n si n f l u e n c et oe a c hl a n d s c a p ei n d e x ，m a d ea np r e d i c t i o no ft h e d e v e l o p m e n tt r e n do ft h eu r b a nc o n s t r u c t i o nt h a tt h ee c o l o g i c a lg r e e n ，c o m m u n i t yp a r k ， r o a d s i d eg r e e ns p a c ea n dc o m p r e h e n s i v ep a r kw i l lb et h ef o c u si nt h ef u r t h e r i v k e y w o r d s ：a n n ；u r b a ng r e e ns p a c ep l a n n i n g ：e v a l u a t i o na n da n a l y s i s 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：鸯婚、钮、 签字日期：帅年5 月如日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：町不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：詹j j | ：韫 导师签名：孝鲜 ，v 1， 签字日期：坤年月白日 签字日期：2 i o 0 年莎月 文献综述 曼鼍i i i 。ii i ；。i；_ ；o 皇曼皇曼鼍曼鼍曼皇曼皇曼毫曼皇曼曼曼皇曼皇曼鼍暑鼍曼曼曼曼量 第1 章文献综述 1 1 相关概念 1 1 1 城市绿地( u r b a ng r e e ns p a c e ) 从国土规划、环境、生态学等角度看，城市绿地是指由自然和人i 植被为主的城市非建 设用地。主要内容包括两个层次：一是城市建设用地范围内用于绿化的土地；二是城市建设 用地范围之外，对城市生态、景观和居民休闲生活起作用、绿化环境好的区域。【1 l 在建筑学、城市规划、风景园林等角度看，城市绿地是指在城市规划用地范围内，具有 改善和保持生态环境、美化市容市貌，提供休闲游憩场地、或具有卫生、安全、防护等功能， 种植有绿色植物的区域。1 2 1 按照这一定义，城市区域规划以外的农、林、牧业的生产用地，自 然保护区等不属于绿地的范畴。 从不同角度得出的城市绿地的定义是不一样的，总体说城市绿地可分为广义和狭义概念， 狭义上，指城市用地建设范围内的绿化地；广义上，泛指一切被绿色植物覆盖的区域。当前 我们所规划的城市绿地系统应当是，。义与狭义绿地的结合，这样才能较合理的分析、论述。 1 1 2 开放空间( o p e ns p a c e ) “o p e ns p a c e 一词【3 】，起源于英国伦敦1 8 7 7 年制定的大都市开放空间法( m e t r o p o l i t a n o p e ns p a c e a c t ) ，其概念的界定主要集中在以下几点：城市中规划建设加以利用的、未被建 筑物覆盖的空间；包含有空地、土地、水等自然景观要素的空间；具有生活环境保护、 游憩、景观等功能；不受所有权限制，公共的、私人的空间均包括在其内。 与我国的城市绿地相类似，开放空间被作为城市用地的一部分进行建设，同时具有环境 保护及景观休闲功能，但也存在着明显的著别：城市中的水系，在我国不包括在城市建设 用地范围内即也不包括在城市绿地概念内，因此，这一点城市绿地与开放空间有着本质 的区别；开放空间中的自然绿地包括农田、林地、原野等，将其与我国城市绿地分类进行 比较可见，开放空间涵盖的空间远远的大于城市绿地涵盖的空间。 1 1 3 绿地系统 辞海对绿地系统定义为：绿地系统是各种类型的园林绿地所构成的体系，是城乡建 设规划中的重要组成部分之一，根据规划任务和地形、气候等条件，确定绿地的种类、面积 和分布，组成一个完整的系统，并与城乡建设的其他部分密切配合，取得协调。 李敏根据“大地园林化”的理念在城市绿地系统与人居环境规划一书中提出【4 】：生态 绿地系统，是人居环境中发挥生态平衡功能、与人类生活密切相关的绿色空间，即规划上常 称之为“绿地”的空间。他认为“生态绿地系统”包括农业绿地、林业绿地、游憩绿地、环保绿 地、水域绿地等。 两南大学硕十学何论文 王秉洛等将城市绿地系统概括为“充分利用城市自然条件、地貌特点、基础种植( 自然植 被) 和地带性园林植物，根据国家统一的规定和城市自身的情况确定的标准，将规划设计的 和现有的各级各类的园林绿地用植物群落的形式绿化起来，并以一定的科学规律给予沟通和 联接，构成完整有机的系统。【5 】同时将此系统同自然山系、河川等城市依托的自然环境、林地、 农牧区相沟通，形成城郊一体的生态系统、人民游憩休闲活动的主要载体和城市风貌特色的 主导因素。 某些研究者认为城市绿地系统是由城市各类绿地( 根据绿地形式和大小或性质分：块状绿 地、点状绿地、带状绿地；根据用地性质分：公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地、 其他绿地) 有机结合而成的控制城市生态脉络的绿色空间网络系统。 6 1 1 1 4人工神经网络( a n n ) 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ) ，简称a n n ，是从微观结构与功能上对入脑组织 结构和运行机制的认识理解基础之上模拟其结构和智能行为的一种工程系统，是一种由大量 的处理单元( 神经元) 广泛互连两形成的高度1 f 线性处理系统，适合模拟复杂系统。 人的大脑活动是一个高度非线性的动力学系统，虽然每个神经元的结构和功能十分简单， 但大量神经元所构成的神经网络的行为，却是丰富多彩和异常复杂的，整体活动性质并不等 于单元神经元活动的简单相加，这种非线性的基本特征是由于： ( 1 ) 大脑信息存贮( 长期记忆) 是通过改变突触的效能实现的，即贮存在神经元之间连接弧的 连接强度分布上。存贮方式本质上是分布式的，它止是人：1 ：神经网络的三个特性，即学习、 概括和抽取得以实现的基础之一； ( 2 ) x 脑的操作是大规模并行的。在人脑的神经系统中，大脑的活动反映在每个神经元并 行地操作，且每一个神经元贮存的信息也同时参与操作，这也是人工神经网络特性得以实现 的基础之一。 1 2 城市绿地系统规划 1 2 1 发展历程 ( 1 ) 国外发展状况 1 8 1 0 年，英国皇家园林摄政公园( r e g e n tp a r k ) 向公众的部分开放形成了英国城市早；l j 绿地系统的雏形；1 8 4 3 年，英国利物浦建造了世界上第一个免费向公众开放的伯旨黑德公园 ( b i r k e n h e a d p a r k ) ，标志着第一个城市公园的诞生；1 8 5 8 年，纽约中央公园( c e n t r a lp a r kn e w y o r k ) 的建成，促使欧美相继掀起了城市公园的建设高潮，被称为“城市公园运动”。1 8 8 0 年， 奥姆斯特德( e l o l m s t e d ) 提出了公园体系理论，首次将自然系统理念融入景观建设中，并考 虑到恢复和重建被破坏、污染的自然系统。公园体系理论逐渐发展为世界城市绿地规划的主 要原则。1 7 】 2 文献综述 1 8 8 1 年，奥姆斯特德发展了公园体系理论，在波士顿建立了后来被称之为蓝宝石项链的 波士顿绿地系统，它将波士顿的公共用地、公共花园与b a c kb a yf e n s ，m u d d yr i v e r ，j a m a i c a p 0 n d 和阿诺德植物园沿c o m m o n w e a l t ha v e n u e 连接起来。这是历史上第一个比较完整的城 市绿地系统。在此后的几年中，美国的其他城市也相继建立了开放空间系统，这些城市包括 明尼阿波利斯、芝加哥、克里夫兰，达拉斯、肯萨斯城以及密尔沃基。1 8 9 8 年，英国霍华德 提出田园城市理论并引发“田园城市运动”关注城市结构的重新规划调整，主张用宽阔的农业地 带环抱城市，并用放射性的林间小径联系城市绿地。 第二次世界大战以后，欧距各国都开始大规模恢复和重建家园，城市绿地有了更大的发 展。1 9 4 2 年，芬兰建筑师沙里宁的“有机疏散”理论的提出；7 0 年代，美国社会学家佩里 ( c a p e r r y ) 的邻里单位思想标志着绿地系统规划开始关注城市的自然地理系统特征，并在 规划中加以考虑。 1 9 7 1 年，联合国召开人与生物圈计划( m a b ) 国际协调会后，城市绿地建设呈现了重视 生物圈的新特点。2 0 世纪7 0 年代初，生态学首次作为设计理论引入绿地规划，城市绿地规 划理论又有了新的突破，城市绿地开始关注城市环境改善及建设满足景观要求的生态绿地， 进入了生态园林的理论和实践探索阶段。8 0 年代初，出现了“世界花园城市”和“世界最适宜人 居城市”。到2 1 世纪初，城市绿地研究已经进入区域生态绿地及城市大吲林绿地阶段。【8 l ( 2 ) 国内研究进展 国内城市绿地系统研究的稳步发展时期是从上世纪8 0 年代开始，9 0 年代发展迅速目前仍 处于基础性理论与方法的探索阶段。【9 l 基础理论的研究主要集中在城市绿地系统分类讨论、城市绿地系统的相关概念性研究、 城市绿地生态激励和生态效益的研究以及管理机制等方面的研究。由于之前我国一直没有明 确统一的城市绿地分类办法，各地的规划和管理部门分类方法混乱，因而城市规划和园林学 界的研究者就城市绿地分类提出了各种分类办法，直到2 0 0 2 年建没部正式颁布实施城市绿 地分类标准后，才使我国的城市绿地分类走向标准化、规范化。但对于分类的探讨并不会 冈为标准的颁布而停滞，标准只能解决当前形势下的问题，其仍有待于与实践环节结合后的 进一步完善。 i o i 规划方法的探索主要集中于分析评价方法和规划研究编制体系上。分析评价方法的主要 成就就是将景观生态学方法引入城市绿地地系统规划，在此基础上，遥感与计算机技术的应 用、与城市绿地地系统相关的诸多生态因子的分析、评价指标体系的构建和景观生态格局的 分析成为了规划编制的主流。而规划研究编制体系主要成果即2 0 0 2 年城市绿地系统规划编 制纲要( 试行) 的印发，其在规划内容、结构、步骤、保障等诸多方面为规划部门提供了一 部较为规范的编制依据，在经历了8 年的发展后，该纲要对于现在形势下的绿地系统规 划的指导力已渐显吃力，很多的要求已经不能满足绿地的发展需求，并且随着城市建设力度 的加人利国家宏观凋控的作心，绿地的结构、发展方向已经发生了较人的变化，完全按纲要 3 两南大学硕十学何论文 鼍皇曼量曼皇p i n m_ 曼曼曼曼曼曼曼曼曼 来规划无法体现规划的与时俱进，新的规划编制依据呼之欲出。 整体分析，研究的趋势主要向生态规划和定量规划发展。城市绿地系统规划将更加强调 环境的生态化与多因素的综合作用，提倡生物多样性、森林城市、宜居城市等的构建。规划 将更加趋向定量结合定性的方法，突出定量体系在规划指标和评价分析中的作用。 1 2 2 发展趋势 目前，城市绿地系统规划的科学性大大加强， 系统布局的合理性得到了很大的提高。总结历史， 统的发展将呈现4 大趋判1 1 】： 城市绿地的关联性和生态效益增强，绿地 展望未来，可以认为2 1 世纪城市绿地系 ( 1 ) 要素趋于多元化：城市绿地系统规划、建设与管理的对象正从土地、植物两大要素 扩展到水文、大气、动物、细菌、真菌、能源、城市废弃物等要素，2 1 世纪的城市绿地系统 将走向要素多元化。 ( 2 ) 结构趋向网络化：城市绿地系统的发展由集中到分散，由分散到联系，由联系到融合， 呈现出逐步走向网络连接、城郊融合的发展趋势。城市中的人与自然的关系在日趋密切的同 时，城市中生物与环境的关系渠道也将日趋畅通与逐步恢复。 ( 3 ) 空间趋于开放化：现代城市绿地系统规划不仅要重视城市建成区范围内的人工生态 系统建设，更应重视整个市域范围内的自然生态系统的保护和完善。规划既要加强区域景观生 态规划，义要解决好城市边缘地区绿地建设与城市扩展之间的关系。 ( 4 ) 规划趋于理性化：规划所依据的理论基础越来越科学、全面，如生态学理论与城市 规划理论、i 元1 林理论相结合【1 2 1 ，是在宏观和微观两方面指导着城市绿地系统规划；新技术、 方法的运州使规划向量化、科学化发展，如遥感和地理信息系统的应用、“绿量”概念的引入。 1 2 3 规划方法 纵观国内外城市绿地的规划，综合来看主要可概括为以下两种规划方法【1 3 l ： ( 1 ) 需求方法 典型代表即规划者和地理学家们，这一方法以人类需求为目的，致力于提供一个满足市 民娱乐，设施和环境质量要求的绿地系统。这表现在其绿地类型主要是花园和城市之内或近 郊的公园。 需求方法的山发点即如何满足人类活动需要，绿地规划的目的就是为人类服务。在地点 选址时考虑就近服务居比，按照可达、可视、方便连通其他绿地的原则进行规划。这种方法 的特点是满足各种人群娱乐的需求，管理集约化，而且建成后需要较高的维护成本。 ( 2 ) 供给方法 典型代表即生态学家和自然资源保护者，这一方法致力于绿地系统作为一种保护现有自 然景观和价值的储备而存在。 供给方法的出发点即满足自然资源的可持续发展，绿地规划的目的是保护自然资源，维 4 文献综述 1 ： _i i_i_l i 曼! 曼曼皇皇皇皇曼曼曼曼曼皇曼曼曼皇皇曼曼曼曼曼鼍寡鼍曼皇曼皇曼曼 护其生态过程。在地点选址时考虑资源的特性，按照资源的独特性、敏感性、保护性的原则 进行规划。这种方法的特点是仅限户外娱乐活动( 如郊游) 且要与自然保护相互协调，管理 开放化，最大限度的减少人为干扰并严格限制游人容量，以降低维护成本。 这两种方法被看做是绿地系统规划处理“需求”和“供给”矛盾的典型代表。 表1 - 1 绿地系统规划方法规划指导原则对比 t a b ：表1 - 1 a p p r o a c h e st og r e e ns p a c es y s t e mp l a n n i n g - - ac o m p a r i s o no fg u i d i n gp l a n n i n gp r i n c i p l e s 规划指导原则 需求方式供给方式 1 2 4 规划模式 自英国皇家园林摄政公园( 1 8 1 0 年) 向公众的部分开放至今，随着绿地系统规划的经验 积累，基于绿地系统功能的规划方式多种多样，总结起来大致有以下9 种模式( t s e k am a m a n i 2 0 0 7 ) ： ( 1 ) 机会主义模式 这种模式绿地规划就是抓住某些特殊的机会偶然得将城市中的一些土地变成绿地。该模 式的绿地规划核心就是“可遇不可求”，具有较大的依赖性，例如城市建成区中的“拆违建绿” 等政府导向的绿地建设。 ( 2 ) 空间标准的定量模式 5 两南人学硕+ 学何论文 这种模式，是我国当前绿地系统规划中运用最为广泛的一种模式。指在特定的区域，根 据人口或者面积，给出该区域不同类型绿地的数量指标，根据该指标并结合城市发展迸性规 划。其特点是简单明白、便于规划人员掌握，也便于管理人员管治；优点就是通过量化的指 标来对绿地进行考核，对城市环境质量的提高有很大的作用。 ( 3 ) 公园系统模式 这种模式将城市公园绿地系统化，包括空间布局的系统化( 将各类公园绿地以点线面相 结合的方式，通过带状绿地连接起来，形成空闯上较为连续的系统) 和等级的系统化( 将绿 地赋予等级组织，如综合公园社区公园居住区游园街旁绿地等) ，将其大小、功 能及结构与城市社会组织、空间结构相对应，形成等级性绿地空间系统。 ( 4 ) “田园城市”模式 该模式来源于霍华德的田园城市构想，绿地的内涵扩展到城市规划区以外的农田与自然 地区，当成城市的有机组成部分进行规划，它要求在城市空间范围之内城市各类用地的数量 与空间布局的均衡，城市建设用地与1 卜建设 j j 地的充分耦合。 ( 5 ) 形态主义模式 该绿地规划模式的理论基础是对城市绿地“绿带”“绿心”“楔状绿地”“几环儿轴”之类 等形态模式的抽象，并基于与城市建设空间相适应的考虑。其目的是通过强化城市绿地的形 态以最终限制城市形态无序的发展，如“环城绿带”用来控制城市圈层式蔓延，“城市绿心”以避 免城市极端拥挤化，“楔状绿地”深入城市，构成城市绿廊的同时预防城市空间粘连。冈其可基 于地图和航片而具有较广泛的运用、推广价值。 ( 6 ) 景观主义模式 该模式是基于视觉景观的绿地规划模式，其目的是保护具有较高价值的景观，特别是地 形( 山脉和山脊) 和水文( 河流) 等元素。其主要运用在较人尺度的规划，包括风景区、农 田、大范同的森林资源，通过这种规划模式能有效地防止城市无计划的向外发展。 ( 7 ) 生态决定论模式 随着城市绿地的生态功能在2 0 世纪6 0 年代被充分揭示以及城市扩展到许多生态敏感的 区域，生态思想开始在绿地规划中得到应用。生态主义的绿地规划模式就是综合考察城市发 展区域土地的生态属性，将具有较高生态服务价值( 净化空气、保持水土、保护生物多样性、 减轻自然灾害、维护景观等) 和较高发展风险( 地质灾害危险区、生态环境敏感区、洪水灾 害危险区等) 的区域作为绿化用地，再结合发展的需要，根据绿地发挥生态功能所必须具备 的空间形态，安排其余类型的绿地，结成系统化的绿地。显然，该模式具有比上述模式更扎 实的理论基础，并应对了日益严重的城市生态环境问题，也给出了应对的空间策略，同时与 其他模式可以兼容使用，在加世纪后期被充分接受，开始在绿地规划中广泛应用，并成为绿 地规划很重要的指导模式 ( 8 ) 景观保护士义模式 6 文献综述 该模式的核心是将规划区域中，有美学价值的自然景观、有文化价值的人工景观以及周 边一定范围纳入绿地体系，按照不同的功能进行改造，提高可达性、安全性，以供居民休憩 与相关文化活动，也维护了自然环境的质量以及保存了历史文化。该模式最早应用在1 8 7 2 年 的美国黄石国家公园的规划，其实施保障很大程度上需要依赖于国家法令和规范。 ( 9 ) 生物圈保护模式 该模式由生物圈保护区的三个同心圆区( 核心区域，围绕核心和外围过渡区) 组成。这 种结构可以方便对缓冲区内的有关结构和自然生态系统的功能进行研究，因此可以使受保护 的生物和遗传资源核心区免受不必要的干预。 从以上九种模式不难看出绿地系统规划的三大发展趋势： ( 1 ) 景观学、生态学规划理念的有机结合的趋势； ( 2 ) 自然、环境保护的“反规划”【1 4 1 趋势： ( 3 ) 区域生态绿地与生物圈大园林规划的趋势。 1 3a n n 应用研究进展 研究人工神经网络的根本目的在于探索人脑加工、储存和搜索信息的机制，进而探索将 此原理应用于各种信号处理的可能性。其在生态、环境、社会科学等方面的运用主要目的之 一就是预测，即通过对已有数据的模拟预测未来的发展趋势。 1 3 1 发展历程 1 9 4 3 年，心理学家m c c u l l o c h 和数学家p i t t s 首先提出了用数理语言描述脑的信息处理过 程的m p 模型，虽然神经元的功能比较弱，但它标志着神经科学理论研究时代的到来。1 9 4 9 年，心理学家d o h e b b 提出突触联系可变的假设，根据这一假设提出的学习规律为神经网 络的学习算法奠定了基础。计算机科学家r o s e n b l a t t ( 1 9 5 7 年) 和b w i n d r o w 、e h o f f ( 1 9 6 0 年) 分别提出了著名的感知器模型和自适应线性单元，将现代计算机的原理，应用于工程设 计，使a n n 在预测、模式识别和联想记忆等方面得到尝试性运用。至此，科学界看到了a n n 的应用前景，各研究机构都开始投入该理论的研究。 1 9 6 9 年，美国著名人工智能学者m 。m i n s k y 和s p a p e f l 从理论上证明单层感知器不能解 决象“异或”这种简单运算问题，而且推测把感知器扩展成多层装置是没有意义的。由于人工智 能的巨大成就以及作者的权威和影响很大，使神经网络沿感知器方向发展急剧降温。【1 5 】因此， 参与研究的部门纷纷退出，在这之后近1 0 年，神经网络的研究进入了一个缓慢发展期。直到 1 9 8 4 年，美国生物物理学家h o p f i e l d 提出了当时引起较大轰动的h o p f i e l d 电路网，较好地解 决了著名的t s p 问题，找到了最佳解的近似解。他的研究成果开拓了神经网络用于联想记忆 的优化计算的新途径，并为神经计算机研究奠定了基础。1 9 8 6 年，并行分布处理小组的d e r u m e l h a r t 和j l m c c l e l l a n d 提出了多层网络的学习算法b p 算法，成为至今为止影响很大 的一种网络学习方法，较好地解决了多层网络的学习问题。之后，神经网络的各种理论便如 7 两南人学硕十学位论文 雨后春笋一样迅速涌现，并在各种不同的领域得到了广泛的运用。【1 6 】 1 3 2 国外相关研究 人们进行预测主要通过“定性”和“定量”两种方法。定性的分析多以人为的审美为依据，主 观意志太强，不确定因素太多，而纯定量的分析则太过客观；在大多数的预测活动中，很少 是纯主观或纯客观的，而是基于定性分析基础上的定量预测，这种方法日益受到人们的重视。 早在1 9 世纪，数学在其它领域的成功运用己刺激人们把定量分析方法引入预测领域。一 般认为，定量预测是在2 0 世纪3 0 年代末创立的。在5 0 年代和7 0 年代之间，定量预测方 法沿着计量经济学、滤波方法、自回归滑动平均模型、时间序列分析法和指数平滑技术等五 个平行而独立的方向得到了迅速的发展和应用，大约从1 9 7 9 年开始，预测科学走向成熟。 1 7 1 但这些传统的定量预测方法因为其核心是基于数据分布的一些假设，随着人类社会的不 断进步，科学工作者所涉及的系统越来越庞大，越来越复杂，对预测技术的适应性和预测理 论的要求越来越高，传统方法就会表现出很大的局限性。例如，在进行自然资源评估时所遇 到的：l 结构性问题( g i m b l e t la n db a l l ，1 9 9 5 ) ：当研究中多个变量之间的的相互作用方式较 复杂或者所处理数据不足和干扰程度较大时，其局限性会显得异常突出。由此产生了针对系 统不确定性( 模糊性，灰色性，朱确定性等) 的不确定性系统预测理论和方法，以及模拟人脑 反应机制的人工神经网络。 人- l 神经网络因其灵活性和适应性，可以来模拟非线性和复杂的长寿命( 1 0 n g 1 i v e d ) 动 态生物生态系统( 如森林生态系统) ，使得它成为了一种替代传统预测统计方法的有效的方法。 冈为人丁神经网络模型可以学习数据中的复杂模式和趋势，所以其受欢迎程度越来越大。它 们能够避开轻微的数据质量闷题和偏差的影响，保持健全的高度相关的数据结构体系。1 1 b 】 上世纪末，人：l 神经网络的研究呈现爆炸性增长。它们通常应用于物理研究( 如语音识 别利图像识别等) 与化学研究；在生物学领域，人： 神经网络大多数应用在医约学和分子生 物学中；不过，相关文献显示，在九十年代初，已经有学者将这种方法应用在生态学和环境 科学领域。例如，c o l a s a n t i ( 1 9 9 1 ) 1 9 】发现生态系统和人工神经网络具有很多相似之处，并建 议将这一工具运用在生态建模中。在回顾电脑辅助生物多样性研究时，e d