三维地理空间数据分析揭示城市绿色基础设施与休闲活动分布的关联机制

本研究通过整合机载激光扫描(ALS)数据与卫星影像土地覆盖数据，创新性地采用3D地理空间分析方法，探究了芬兰赫尔辛基城市绿色基础设施(UGI)特征与公众参与GIS(PPGIS)映射的户外休闲活动空间分布关系。研究发现冠层相对覆盖度和平均树冠面积等结构特征与社交互动、自然体验类活动显著相关，同时揭示了河流与海洋邻近度对休闲活动分布的关键影响，为高密度城市环境中绿色空间规划提供了科学依据。

　　

随着全球城市化进程加速，紧凑型城市发展模式在优化土地利用的同时，也对城市宜居性提出挑战。城市绿色基础设施(Urban Green Infrastructure, UGI)作为平衡生态功能与人类福祉的关键要素，其结构特征如何影响居民休闲活动分布仍缺乏三维视角的量化研究。传统卫星影像仅能提供二维绿色指数，无法捕捉植被垂直结构信息，而高精度机载激光扫描(Airborne Laser Scanning, ALS)技术的应用为这一领域带来新机遇。

赫尔辛基大学等机构的研究团队在《Urban Forestry》发表论文，首次将ALS衍生的个体树冠特征(Individual Tree Detection, ITD)与公众参与GIS(Public Participation GIS, PPGIS)数据结合，解析了UGI三维结构特征与休闲活动分布的关联。研究收集了838名居民映射的2470个户外休闲活动点，通过热点分析和随机森林回归模型，发现相对冠层覆盖度(ITD_sum_CA_rel)和平均树冠面积(ITD_mean_CA)显著影响社交互动和自然体验活动，而距河流/海洋距离对休闲活动集群分布具有决定性作用。该研究为高分辨率3D数据在城市规划中的应用提供了实证依据。

关键技术包括：(1)基于20点/m²
密度的ALS点云生成0.5米分辨率冠层高度模型；(2)流域分割法提取单木冠层特征参数(h₁₀
,h₅₀
,h₉₉
)；(3)200米固定距离带的热点分析识别活动集群；(4)随机森林模型评估36项UGI特征重要性。

研究结果显示：1) 休闲活动集群呈现沿河流线性分布特征，距河流最小距离(MIN_river)等水要素变量解释31%的点密度变异；2) 社交场所(Good_pple)与大型乔木分布显著相关(ITD_mean_CA重要性值23.4)；3) 自然体验场所(Nature_Otd)偏好高冠层覆盖区域(ITD_sum_CA_rel达95%显著性)；4) ALS衍生的相对冠层覆盖度比卫星绿色指数多解释36%变异，揭示传统二维指标可能低估低矮植被的功能价值。

讨论部分指出，虽然3D结构特征补充了传统绿色指数的不足，但部分活动类型(如压力缓解Esc_stress)的低解释方差(-11%)表明需结合建成环境与社会人口因素。该研究的创新性在于：(1)证实冠层垂直结构参数对特定休闲活动的预测价值；(2)建立ALS与PPGIS数据的跨学科分析方法；(3)为《欧洲绿色基础设施战略》实施提供量化工具。未来研究可拓展至季节性动态分析，并探索开放数据政策对全球城市ALS应用的推动作用。