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基于UDEM的城市三维形态研究——以济南市中心城区为例

时间：2023-01-19 03:42:07 下载该word文档

基于UDEM的城市三维形态研究——以济南市中心城区为例
卢晓琛;于明洋;许月;邢华桥【期刊名称】《《地理信息世界》》【年(卷,期】2019(026006【总页数】6页(P31-36
【关键词】UDEM;城市三维形态;相关分析;济南市【作者】卢晓琛;于明洋;许月;邢华桥
【作者单位】山东建筑大学测绘地理信息学院山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TU9840引言
建筑群体是城市“布局”形态中的重要组成部分，是推行“紧凑城市形态”过程中的重要一环，影响城市可持续发展[1]。城市纵向拉伸扩大了对生态空间的影响范围[2]，城市建筑功能性逐渐单一化，建筑群体影响力逐年增长[3]。城市三维建筑形态的提出为城市规划、建筑评估等提供新的理论基础，城市空间形态多维度分析研究迫在眉睫。
城市建筑空间格局受建筑实体变化影响，与城市生态环境相互作用，两者共同组成空间形态特征[4]。由于基于二维的建筑数量、空间结构、排列布局研究缺少纵向维度拓展，部分学者结合三维结构进行了城市空间形态相关研究。本文对研究区域
进行尺度升维，通过二三维现状综合分析得到合理空间利用方案以平衡“人地矛盾”[5]。城市数字高程模型（UrbanDigitalElevationModel，UDEM）是表达城市结构、肌理的重要数据，由DEM与人工地物矢量组成[6]，借由城市表征(地形、建筑等表达空间三维形态[7]。UDEM在组成上包括单一式UDEM与混合式UDEM[8]，单一式UDEM由城市建筑矢量构成，混合式UDEM为DEM和地物信息的叠加，获取方式也多样，包括基于二维图形的三维建模[9]、基于遥感的影像提取[10]、三维激光扫描[11]或者合成孔径雷达[12]等方法，目前针对UDEM的研究主要集中于模型建立、可视化、特征提取及城市微环境相关性研究[13]。当前城市形态研究中，秦静等以三维盒维的方式分析了扬州中央城区的城市空间形态分维[14]；葛珊珊、汤国安等提取了南京老城区城市三维形态指标，通过趋势与聚类分析城市三维形态[15]；陈云浩等以上海市为例，定量化城市热环境格局[16]；罗谷松通过城市建筑高度特征分析了广州市的起伏结构形态[17]；温爱博分析了大连市普金区三维建筑形态的时空变化[18]，鲜见针对山前平原型城市的相关研究。
城市自身地形同样影响城市建筑空间布局，本文选取山前平原型城市丰富城市样本[19]，以济南市中心城区为研究对象，采用空间趋势分析方法，利用ArcGIS完成三维建筑形态指标的计算、提取和空间结构分析；基于城市建筑定量化指标分析城市空间结构形态，可为更多城市的三维形态的量化分析提供方法借鉴，为城市规划辅助决策提供依据。1研究区域及单元划分1.1研究区域
济南市山前平原特征明显，依据地貌分北临黄河带、中部山前平原带、南部丘陵山区带[20]，内部高差较大，呈单斜地形构造。中心城包括主城区、东部新城、西部新城，主城区以济南老城区为主，建筑组成结构复杂[21]，东部新城与西部新城未
利用地较多。引入三维指标因子可更好研究济南市空间结构形态。1.2计算单元划分
由于济南市内部被河流、山地丘陵分割，本文依据济南市2011～2020年中心城区规划，结合山脉边界、水系、国道、市一级道路为综合参考标准划分区域单元，得到不规则格网的功能评价单元。图1为研究区域单元划分图。
图1济南市中心城区研究单元划分图Fig.1DivisionsofresearchunitsindowntownJinan本文所用UDEM包括单一式UDEM和混合式UDEM。选取济南市中心城区2018年建筑轮廓矢量图楼层属性，根据新版住宅设计规范[22]，按单层建筑3.5m、多层及高层建筑3m生成楼高，将高度图层矢量转栅格生成单一式UDEM栅格图，混合式UDEM由5m分辨率济南市DEM与单一式UDEM叠加生成。2研究方法
2.1城市三维建筑指标提取法
城市由人工地物与自然环境组成，其中人工地物多与建筑地物相关。城市布局形态受建筑结构、水文、地形及城市规划等多方面因素影响，增加了研究城市形态的难度。利用遥感与GIS方法，定量化建筑单元指标，可简化工作流程。
城市建筑群体具有较强自组织和自相关性，通过量化城市建筑指标，可以达到多维度形态分析的目的。依据科学性、系统性、实用性及可实现性进行合理化构建和指标提取，将建筑指标分为简单指标与复杂指标[14]。其中简单指标（最大高度、最小高度、平均高度、标准差等）主要体现建筑极值、离散状况等基本特征；复杂指标（错落度、起伏度、占空度、均匀度、相似度等）主要体现建筑群体高差、起伏与空间结构差异性。为综合评价城市整体空间结构现状，本文选取最大高度、平均高度、错落度、起伏度、占空度、均匀度作为量化指标。2.2空间趋势分析法

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