碳中和视角下北京市平原地区绿色空间情景模拟与格局优化研究

20250125

水利、环境和公共设施管理业

平原地区绿地空间碳效能评估与优化技术转化现有基础 本项目围绕北京市平原地区绿地空间碳效能格局优化需求，构建了系统化的技术框架，在碳效能评估、绿地空间优化和智能化决策支持等方面形成了三项关键技术专利，具备了成熟的技术转化基础。通过持续研发和实践探索，已形成了完整的技术体系和专利布局，为成果转化奠定了坚实基础。 1.高精度碳排放计算技术基础 该技术进入发明专利，技术成熟度高。通过构建材料生产、运输、建造、维护和使用的全生命周期碳排放计算体系，实现了碳排放的高精度评估。该技术创新性地引入大语言模型辅助计算和迭代，显著提升了数据采集的泛化性和统计信息的丰富度。在计算维度上，涵盖了材料生产、材料运输、机械建造、管养维护、设备使用等五个实施阶段的碳排放量化，可广泛应用于城市绿地、公园、广场等各类绿地空间的碳效能评估。目前该技术已完成实验室验证和小规模应用测试，处于工程化应用前期。 2.碳储量预测的区域优化技术基础 该技术已申请发明专利，技术指标先进。创新性地将大语言模型与马尔科夫链预测相结合，建立了多情景碳储量预测模型。在驱动因子方面，构建了包含生态因素、建筑因素、社会因素、环境因素等多维度的评估体系。在情景模拟方面，可分析自然演替、碳排放减量、碳汇增量、增汇减排等多种发展情景，为区域绿地空间优化提供科学依据。该技术已在北京市平原地区开展示范应用，处于推广应用阶段。 3.智能化决策支持技术基础 该技术已申请发明专利，实现了规划设计的智能化和规范化。在知识图谱构建方面，全面覆盖了设计选材、空间布局、功能配置等专业知识维度。在交互设计上，针对不同任务类型预设了系统的专业问题链，可根据用户需求自动生成包含详细用料表和专业设计说明的完整方案。该技术已在实际项目中得到验证，处于产业化前期阶段。 4.技术集成与工程化基础 三项专利技术可实现优势互补、协同应用。高精度碳排放计算为区域优化提供量化依据，碳储量预测为智能决策提供情景参考，智能决策支持则实现具体方案落地。目前已完成技术集成和工程化开发，形成了一体化的技术解决方案。在北京市平原地区的系统性应用实践中，已完成多个示范区域的碳效能评估、构建多种情景下的碳储量预测模型、生成多个绿地空间优化方案，充分验证了技术方案的实用性和推广价值。 5.团队支撑基础 项目组汇集了规划设计、碳汇评估、人工智能等多领域的专业人才，具备技术研发和成果转化的综合实力。通过构建产学研协同创新网络，与多家设计院所和技术企业建立了长期稳定的合作关系，形成了高效的成果转化机制。团队在相关领域积累了丰富的理论研究和实践经验，为技术持续创新和推广应用提供了有力保障。

平原地区绿地空间碳效能评估与优化技术转化合作需求 1.合作伙伴基本要求 本项目研发的碳效能评估与优化技术体系具有较强的实用性和推广价值，为确保成果转化的顺利开展，期望与具备生态建设经验或智慧城市建设能力的企事业单位开展合作。合作方需具有相关领域的技术积累和市场资源，具备一定规模的技术研发团队，有园林绿化或城市规划设计等相关业务经验。此外，合作方还需具备智能化技术应用基础，能够支持大语言模型及知识图谱等技术的部署和运行。 2.场地设施配套需求 合作方需提供满足技术研发和应用推广的专业场地及配套设施。在研发办公方面，需配备计算机工作站等基础办公设施的场所，用于技术团队进行软件开发、算法优化和方案设计等日常研发工作，面积不少于200平米。在数据中心建设方面，需配备服务器、存储设备和网络设备，支持大语言模型运行、知识图谱部署和海量数据存储，其中应包括GPU服务器以支持模型训练和推理。在实验验证方面，需提供用于开展技术验证和应用测试的示范区域，可利用合作方现有的园林绿地项目作为实验基地。 3.硬件设备技术需求 合作方需配置满足技术开发和应用的专业设备。在计算设备方面，需配备高性能计算服务器集群、专业工作站及大容量存储系统，用于支持大语言模型训练、碳储量预测模型运算、图形处理和三维模型渲染。在监测设备方面，需配备便携式碳通量监测设备、无人机和高精度相机、土壤碳储量检测设备等，用于实地数据采集。在软件环境方面，需配备GIS软件平台、BIM设计软件、人工智能开发环境等专业软件，支持空间数据处理、三维模型构建和算法开发。 4.专业人才团队需求 合作方需组建专业的技术研发和运营团队。在技术研发方面，需配备具备机器学习算法开发经验的人工智能工程师、熟悉软件系统开发的工程师、具备空间数据处理能力的GIS工程师。在专业技术方面，需配备具有园林景观设计经验的设计师、具备碳汇计算经验的生态评估专家、具备数据分析能力的分析师。在运营管理方面，需配备具备项目管理经验的项目经理、了解行业市场的推广人员和能够提供技术支持的服务人员。 5.资金投入保障需求 合作方需具备充足的资金投入保障能力。在研发投入方面，需覆盖设备购置、软件授权和技术开发等费用，共计不低于100万元。在应用推广方面，需支持示范工程建设、市场推广活动开展和知识产权保护等支出，共计不低于5万元。在人员支出方面，需保障研发人员薪酬、运营人员薪酬和技术培训等费用的投入，共计不低于50万元。资金投入应保持稳定性和持续性，确保技术研发和市场推广工作的顺利开展。 6.合作方式与机制需求 项目组期望通过多种形式开展合作，包括技术许可、合资建设和技术服务等方式。通过技术许可方式，授权合作方使用相关专利技术和软件系统；通过合资建设方式，共同投资建立技术服务公司，开展成果转化和市场推广；通过技术服务方式，提供技术开发、应用咨询和培训服务。合作具体方式可根据双方资源优势和发展需求进行灵活调整，确保实现互利共赢的合作目标。

仅限国内转让

平原地区绿地空间碳效能评估与优化技术转化预期效益 1.经济效益预期 本项目研发的碳效能评估与优化技术体系具有广阔的市场应用前景。随着"双碳"战略的深入推进，各地对提升绿地空间碳效能的需求日益迫切。技术成果转化后，可为城市规划设计单位、园林绿化企业和环境咨询机构提供专业的技术服务，主要包括高精度碳排放计算、情景预测分析和智能化规划设计等服务内容。基于现有专利技术，可以为客户提供一体化的碳效能优化解决方案，包括量化评估工具、预测模型和规划设计方案等全流程服务。通过市场推广，预计可服务于全国范围内的城市绿地规划项目，并通过技术许可、知识产权转让等方式，获取技术服务收入。 2.生态环境效益 基于项目开发的三项专利技术，可显著提升城市绿地空间的碳汇能力。通过高精度碳排放计算技术，可精确评估绿地空间全生命周期的碳效能，为优化提供量化依据。利用碳储量预测技术，可模拟不同情景下的碳汇变化趋势，科学指导绿地空间布局优化。结合智能化决策支持技术，可实现绿地空间的精准规划和植物配置优化。这些技术的综合应用将有效提升单位面积绿地的碳汇效能，增强城市生态系统服务功能。同时，通过构建完整的碳效能评估与优化技术体系，可为城市碳达峰碳中和目标的实现提供重要支撑。 3.社会管理效益 项目成果的转化应用将为城市绿地系统管理带来显著提升。高精度碳排放计算技术可实现绿地建设全过程的碳排放精确核算，为项目决策提供可靠依据。基于大语言模型和知识图谱的智能化决策支持系统，可大幅提高规划设计效率，降低管理成本。通过建立标准化的评估体系和智能化的管理平台，可促进行业向低碳、智能化方向转型升级。此外，优化后的绿地空间将为市民提供更优质的生态产品和服务，提升城市人居环境品质。 4.示范引领效益 通过在北京市平原地区的系统性应用实践，项目已形成了可复制、可推广的技术方案和应用模式。基于试点示范效果，可为其他城市提供绿地空间碳效能提升的实践经验和技术路径。通过建立完整的技术标准和评价体系，可推动形成绿地空间碳效能评估与优化的规范化模式。这些经验和模式的推广将有力支撑城市生态文明建设，为国家"双碳"战略目标实现贡献专业方案。同时，创新性的技术成果也将为发展中国家的城市绿地建设提供有益借鉴。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

本成果以北京市平原地区为对象,明晰了城市绿色空间碳汇的演化规律及优化路径,有助于推动城市碳中和目标的实现。通过构建碳效能测度指标体系,揭示了景观格局与碳汇功能的响应关系,并进行多情景模拟预测。 具体而言，在研究过程中，通过随机森林决策树识别北京市平原地区绿色空间要素，利用改进的CASA模型测定碳效能格局时空演变趋势，利用空间计量模型、时空地理加权回归模型等探讨两者间响应耦动机制，融合多元线性回归、人工神经网络、元胞自动机构建绿色空间及碳效能预测模型，模拟不同目标情景下两者演变趋势，进而针对性地提出优化管控策略。 该成果在以下3个方面具有建树：（1）梳理了平原地区绿色空间碳汇的研究进展，评估了北京市平原地区碳汇效能时空变化特征及服务半径；（2）明确了北京市绿色空间碳汇效能的空间特征，探明了北京市平原地区绿色空间对碳汇效能和服务半径的影响机制；（3）模拟了多目标情景下北京市平原地区绿色空间发展状态，预测了其碳汇效能演变趋势及潜在问题，提出不同类型绿色空间的优化策略，构建基于碳汇效能的绿色空间动态优化调控策略和生态网络分级管控策略。该成果将为后续北京市平原地区绿色空间规划建设提供重要依据，对北京市碳中和目标实现具有重要意义。