《Land》：Urban Tree Information in the Built Environment Process—Current Status and Possible Improvements
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欧盟于2024年通过了《自然恢复法》（Nature Restoration Law，NRL），旨在保护和恢复欧盟范围内的生态系统，其中包含针对城市生态系统的具体目标（Regulation (EU) 2024/1991）。该法规的目标之一是保护城市树木，因其提供
欧盟于2024年通过了《自然恢复法》（Nature Restoration Law，NRL），旨在保护和恢复欧盟范围内的生态系统，其中包含针对城市生态系统的具体目标（Regulation (EU) 2024/1991）。该法规的目标之一是保护城市树木，因其提供重要的生态系统服务，包括缓解城市热岛效应。实施NRL要求各成员国监测城市树木指标，如城市树木覆盖率（urban tree cover，UTC）。本研究探讨了在建成环境过程中（从早期规划到维护阶段）监测UTC及相关指标的潜力，并通过三个案例研究展开。第一个案例研究考察了瑞典斯德哥尔摩某研究区域内，城市树木在当前规划与建设工具中的表征方式，并评估了如何从这些工具中估算UTC。第二个案例研究基于广泛的文献综述和对14位专家的访谈，探讨了适用于从规划到维护阶段的城市树木信息模型的需求，并开发了该信息模型。第三个案例研究实现了基于知识图谱的信息交换工作流，用于建成环境过程中各参与者之间的信息共享，展示了共享城市树木信息的一种潜在技术途径。研究结果表明，当前无法在规划与建设过程中一致地追踪城市树木信息（包括UTC），这限制了判断运营决策及实际成果是否与政策层面决策一致的能力，从而制约了纵向对齐（vertical alignment）。改善纵向对齐需要更好地在规划与建设工具中表征城市树木、建立通用信息模型，以及采用知识图谱等技术方案共享城市树木数据，这一点已在第三个案例研究中得到验证。
城市树木信息管理的纵向对齐困境与知识图谱技术突破——基于欧盟自然恢复法背景的建成环境过程研究解读
一、研究背景与问题提出
城市树木在调节城市微气候、缓解城市热岛效应方面具有不可替代的作用，同时为居民提供健康、社会、经济及美学等多重效益。2024年生效的欧盟《自然恢复法》（NRL）为城市生态系统设定了具体目标，要求到2030年城市绿地及树冠覆盖不出现净损失，并建议每个城市区域的最低树木冠层覆盖率为10%。为评估目标实现进展，各成员国需监测城市树木覆盖率（UTC）等关键指标。
然而，当前城市树木信息在建成环境过程中面临严重的碎片化问题。瑞典及北欧国家的市政治理研究揭示了多重障碍：组织孤岛限制规划与管理参与者之间的知识共享，缺乏标准化清单、跨部门通用数据结构及数据共享方法，规划意图与运营阶段之间的知识传递不足。战略计划缺乏运营层面的跟进，管理者虽负责实施与维护却未充分参与早期规划阶段。这些问题的根源在于信息共享不一致、技术互操作性缺乏以及各阶段信息复用受限，共同制约了包括城市树木在内的绿色基础设施综合规划与管理。
在此背景下，研究人员提出纵向对齐（vertical alignment）的概念——即政策层面决策、战术层面协作与运营层面实施之间的有效衔接。实现纵向对齐要求规划过程中所有参与者无论处于哪个阶段、使用何种文件或工具，都能对城市树木形成共同理解。本研究旨在从技术视角探究如何在建成环境全过程中促进城市树木的纵向对齐，通过三个案例研究分别回答三个研究问题：当前规划与建设工具中城市树木如何表征、城市树木信息模型应满足哪些需求、以及信息模型结合三维城市模型与知识图谱能带来哪些纵向对齐效益。
二、关键技术方法
本研究采用多案例研究方法，涉及以下核心技术手段：基于ArcGIS Pro的地理信息系统（GIS）空间分析方法用于估算不同规划工具中的UTC；通过文献综述与半结构化专家访谈（14位来自瑞典和荷兰的专家）进行需求综合；采用统一建模语言（UML）构建城市树木信息模型；利用语义网技术构建本体（本体采用网络本体语言OWL表示），通过Ontop插件建立关系数据库到资源描述框架（RDF）三元组的映射，实现虚拟知识图谱（VKG）；采用SPARQL查询语言实现跨数据库的统一查询接口；使用PostgreSQL关系数据库与PostGIS扩展存储几何数据，并采用3DCityDB模式实现CityGML/3CIM植被模型。
三、研究结果
案例研究1：当前建成环境过程中城市树木的表征
该案例以斯德哥尔摩Kista ?ng住宅开发区（约12.3公顷）为研究区域，分析了开发前数据集（PD）、景观规划（LP）、详细开发规划（DDP）和施工区域总览图（COP）四种工具中的树木表征。研究通过计算各工具的UTC发现，不同工具间的UTC估算值存在显著差异，主要反映树木信息表征和可用性的差异而非实际树木覆盖变化。PD包含现有树冠多边形；LP以绿色圆形符号表示树木位置但未区分现有与规划树木；DDP仅部分规划树木以空心圆表示，公园内现有树木未被表征；COP虽包含现有树木位置及新树种植规划，但各工具的信息模型互不兼容。研究得出结论：当前无法在规划与建设过程中一致追踪UTC等关键指标，这使纵向对齐面临根本性挑战，也难以支持NRL等政策目标的监测。
案例研究2：城市树木信息模型的构建
基于约80篇科学论文、50篇灰色文献的综述及14位专家访谈，研究人员综合出信息模型需求。模型定义了超类植被对象（Vegetation Object，VO）及其两个子类单株树木（Tree Individual）和树木群组（Tree Group）。单株树木的属性被归类为测量、健康、价值、功能、状态、情境、保护与支撑等逻辑类，可由工具、观测和干预三类来源记录。模型还包含树木类型类（Tree Type）定义物种及苗圃质量属性，以及与种植床（Plant Bed）的关联。为保持语义一致性，属性值采用枚举代码列表定义。研究得出结论：通用信息模型是数据共享和全过程树木状况监测的技术前提，但各阶段仅需使用模型子集以平衡全面性与简洁性。
案例研究3：基于知识图谱的信息模型评估
该案例实现了图12所示工作流的核心技术部分。研究人员将城市树木信息模型和CityGML/3CIM植被模型分别实现于PostgreSQL关系数据库，通过Ontop建立到RDF的映射创建虚拟知识图谱，并以SPARQL端点提供统一查询接口。基于Python实现的数据中心应用通过两次SPARQL查询（先从城市树木VKG获取树木ID、版本及冠幅，再从3CIM VKG获取几何信息）成功计算UTC。研究得出结论：从技术角度看，建立统一查询接口完全可行，可支持战术层面人员全过程追踪UTC等指标。但该方案仅为纵向对齐的技术前提，组织层面的领导力、新工作程序实施、数据法律责任界定等仍为关键挑战。
四、讨论与结论
讨论部分从三个视角展开。信息视角指出，规划工具规范需更新以更完整地表征城市树木，早期阶段可包含概括性表征以支持UTC估算，随过程推进表征应日益详细；研究建议将树木信息保持在数据源附近维护，而非全部存储于三维城市模型中。人工智能视角强调，大语言模型（LLM）技术可作为知识图谱的自然语言接口，隐藏SPARQL查询复杂性，但前提是数据遵循标准化信息模型。实践视角指出，实施工作流需要组织变革、数据所有权与许可条件明确、外部参与者（如AEC公司）数据交换规则制定，以及国家层面负责信息模型管理的机构安排。
研究结论指出：第一，当前瑞典规划与建设工具中城市树木表征不充分，工具规范可从更完整的树木表征中获益；第二，通用信息模型与三维城市模型（3CIM）的分工是市政数字孪生建设的普遍需求；第三，知识图谱技术可建立统一查询接口支持纵向对齐，但技术方案不足以单独实现纵向对齐，仍需解决组织与法律问题。该研究为支持NRL等环境政策目标的城市树木监测提供了技术路径参考，其解决方案具有超越瑞典国境的普适性意义。
