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为应对城市温室气体排放挑战，研究人员采用人工智能视觉与地理空间分析结合的方法，评估绿色屋顶（GRs）的 CO?封存潜力。以西班牙瓦伦西亚为例，发现 34% 的屋顶适合安装 GRs，年可封存 CO? 19,507 吨，为可持续城市规划提供关键依据。
全球气候变化下，城市作为温室气体（GHG）排放的主要来源，正面临着减碳与可持续发展的双重压力。在欧洲，城市对全球变暖的贡献尤为显著，而基于自然的解决方案（NBS）被视为同时缓解 GHG 排放和适应气候变化的重要策略。绿色屋顶（GRs，一种人工构建的屋顶生态系统）作为 NBS 的重要组成，不仅能通过被动控温降低建筑暖通空调（HVAC）系统的能耗，还能直接封存大气中的二氧化碳（CO?），但大规模推广前需精准识别适合安装的屋顶并量化其环境效益。然而，现有研究缺乏标准化、自动化的大规模评估方法，且对 GRs 直接固碳潜力的量化不足，这正是本研究旨在解决的核心问题。
研究人员以西班牙瓦伦西亚（2024 年欧洲绿色首都）为案例，开展了关于绿色屋顶城市脱碳潜力的研究，相关成果发表于《Sustainable Cities and Society》。该研究提出了一种创新的自动化方法，可精准评估城市尺度绿色屋顶的安装潜力及固碳效益，为地中海紧凑型城市的可持续规划提供了可复制的范式。
研究采用的关键技术方法包括：1. 结合高分辨率地理参考图像、激光雷达（LiDAR）点云数据和地籍信息，通过 MATLAB 和 QGIS 软件进行整合分析；2. 利用人工智能视觉技术（基于像素的图像分割）识别潜在屋顶区域，排除结构不适的类型；3. 借助 LiDAR 数据处理，筛选出坡度≤10° 的屋顶；4. 整合地籍数据以明确建筑用途等属性，最终计算适合安装绿色屋顶的面积及年固碳量。研究数据来源于西班牙国家地理信息中心的航拍正射影像、LiDAR 数据及瓦伦西亚市的地籍资料。
4.1 绿色屋顶的潜在安装面积
研究发现，瓦伦西亚总屋顶面积为 18,405,212 m2，其中 34%（6,246,173 m2）适合安装绿色屋顶，涉及 22,559 处建筑。从建筑类型看，住宅建筑占比最高，面积达 4,413,783 m2（70.66%），建筑数量 17,063 栋（75.64%）；其次是行政、文化或医疗建筑，面积 763,006 m2（12.22%）。从区域看，Poblats Marítims 区潜力最大，面积 577,793 m2，涉及 2,927 栋建筑；Quatre Carreres 区紧随其后。
4.2 屋顶检测精度验证
通过与瓦伦西亚 L’Illa Perduda 社区的既往研究对比，总误差为 21.148%，主要因本研究采用 50 m2 的最小面积阈值（既往为 100 m2）；对 10 个随机样本的手动验证显示，平均绝对误差为 8.559%，均低于 15% 的可接受范围，证实了方法的可靠性。
4.3 可捕获的 CO?排放量
基于地中海气候下适宜的 CSB10-S 基质与 Silene Vulgaris 植物组合（固碳系数 3.16 kg CO?/m2?year），瓦伦西亚的绿色屋顶每年可封存 CO? 19,507,862 kg。其中住宅建筑贡献最大，达 13,784,996 kg（71%）；Poblats Marítims 和 Quatre Carreres 区的固碳潜力最高，而老旧城区因屋顶面积小，固碳能力有限。
本研究的结论与讨论强调，绿色屋顶在城市脱碳中具有重要意义。瓦伦西亚 34% 的屋顶适合安装绿色屋顶，每年可固碳约 19,507 吨，尤其住宅建筑和特定区域的潜力突出，为城市可持续发展提供了切实可行的路径。该方法结合人工智能与地理空间技术，具有可复制性，可推广至其他城市。同时，研究也指出了局限性，如 LiDAR 数据可获得性差异、未直接评估屋顶结构承载力等，未来可进一步探索不同基质 - 植物组合的固碳潜力、量化节能效益及开展经济社会可行性分析，以完善绿色屋顶的推广策略。
