智慧城市背景下智慧园林碳汇能力数字化评估与规划策略

一、引言

随着全球气候变化问题日益严峻，“ 双碳” 目标成为各国发展的重要方向。城市作为人类活动的主要聚集地，碳排放量大，实现城市的低碳发展至关重要。园林作为城市生态系统的重要组成部分，具有吸收二氧化碳、释放氧气的碳汇功能，在缓解城市热岛效应、改善空气质量等方面发挥着重要作用。在智慧城市建设背景下，借助数字化技术对智慧园林碳汇能力进行精准评估与科学规划，能够有效提升园林的生态服务功能，增强城市的碳汇能力，助力城市实现绿色低碳发展。因此，研究智慧城市背景下智慧园林碳汇能力数字化评估与规划策略具有重要的现实意义。

二、智慧园林碳汇能力评估研究现状

目前，园林碳汇能力评估主要采用传统方法，如基于生物量的测算、碳通量观测等。基于生物量的测算方法通过测量园林植物的地上和地下生物量，结合碳含量系数来估算碳汇量，但该方法需要大量的实地调查和数据测量，工作量大且时效性差 。碳通量观测则利用涡度相关系统等设备对园林生态系统与大气之间的碳交换进行实时监测，然而这种方法设备成本高，且数据处理复杂。在智慧城市理念提出之前，这些传统评估方法难以实现对园林碳汇能力的动态、精准评估，无法满足城市生态管理的需求。随着数字化技术的发展，虽然已有部分研究尝试将其应用于园林碳汇评估，但尚未形成完善的数字化评估体系，在评估的全面性、准确性和实时性方面仍存在不足。

三、智慧城市背景下智慧园林碳汇能力数字化评估体系构建

3.1 数据采集与整合

借助物联网技术实现多源数据的采集。在智慧园林中部署各类传感器，如气象传感器（监测温度、湿度、光照、风速等）、土壤传感器（监测土壤湿度、养分等）、植物生理传感器（监测植物的光合速率、呼吸速率等），实时获取园林环境和植物生长数据 。同时，利用卫星遥感、无人机航拍等技术获取园林的空间信息，包括园林面积、植物分布等。将这些多源数据进行整合，建立智慧园林碳汇能力数据库，为后续评估提供数据支撑。

3.2 评估模型构建

基于生态学原理和数学模型，结合采集到的数据构建智慧园林碳汇能力评估模型。考虑植物种类、生长阶段、环境因素等对碳汇能力的影响，运用机器学习算法，如神经网络算法，对大量历史数据进行学习和训练，建立碳汇量与各影响因素之间的非线性关系模型 。此外，引入生命周期评价（LCA）方法，对园林建设、维护和废弃等整个生命周期的碳排放和碳吸收进行全面评估，使评估结果更加科学准确。

3.3 动态监测与预警

利用云计算和大数据分析技术，对智慧园林碳汇能力进行动态监测。将实时采集的数据输入评估模型，实时计算碳汇量，并与设定的阈值进行对比。当碳汇能力出现异常波动，如低于阈值时，系统自动发出预警信号，提醒管理人员采取相应措施。同时，通过可视化技术，将碳汇能力的动态变化以图表、地图等形式直观展示，便于管理人员及时了解园林碳汇状况。

四、智慧园林碳汇能力提升规划策略

4.1 优化植物配置

根据数字化评估结果，选择碳汇能力强的植物进行科学配置。优先选用乡土树种，因其对本地环境适应性强，生长健壮，碳汇潜力大。同时，增加乔木、灌木和草本植物的层次搭配，形成复层植物群落，提高植物群落的叶面积指数，增强碳吸收能力 。例如，在城市公园中，可在中心区域种植高大乔木，周边搭配灌木和草本花卉，形成错落有致的植物景观，提升园林整体碳汇能力。此外，结合城市气候特点和功能需求，选择具有特殊生态功能的植物，如在污染严重区域种植具有较强空气净化能力的植物，在高温区域种植蒸腾作用强、降温效果好的植物，在提升碳汇能力的同时改善城市生态环境。

4.2 调整空间布局

合理规划智慧园林的空间布局，提高土地利用效率和碳汇能力。增加园林绿地的连通性，构建城市绿色廊道，促进空气流通和生物迁徙，有利于植物的光合作用和碳吸收。例如，通过建设带状公园、滨水绿带等将分散的园林绿地连接起来，形成完整的城市绿地生态网络 。在城市高密度建成区，充分利用屋顶、墙面等空间发展立体绿化，拓展园林绿地面积，增加碳汇空间。同时，优化园林内部功能分区，合理安排休闲活动区域和植物种植区域，在保证市民休闲需求的前提下，最大化发挥园林的碳汇功能。

4.3 创新管理模式

引入数字化管理手段，实现智慧园林的精细化管理。利用物联网和大数据技术，对园林植物的生长状况、灌溉、施肥、病虫害防治等进行实时监测和智能管理 。例如，通过土壤湿度传感器自动控制灌溉系统，避免过度灌溉造成水资源浪费和碳排放增加；利用病虫害监测传感器及时发现病虫害，精准施药，减少农药使用量和环境污染。同时，建立园林碳汇交易机制，将园林碳汇能力纳入碳市场交易体系，通过经济手段激励园林管理者提升碳汇能力，促进智慧园林的可持续发展。此外，加强公众参与，通过宣传教育提高市民对园林碳汇功能的认识，鼓励市民参与园林建设和管理，共同为提升城市碳汇能力贡献力量。

五、案例分析

5.1 案例概况

某智慧城市在城市更新过程中，对城区内的多个公园和绿地进行智慧化改造，同时开展智慧园林碳汇能力数字化评估与规划工作。

5.2 实施过程

在数字化评估方面，在公园内部署了大量传感器，采集环境和植物数据，并建立碳汇能力评估模型，实现对碳汇量的实时监测和预警。基于评估结果，在规划策略实施上，优化植物配置，增加碳汇能力强的乡土树种种植比例；调整空间布局，建设绿色廊道连接各公园绿地，并在部分建筑屋顶实施立体绿化；创新管理模式，引入智能灌溉、病虫害监测系统，并开展碳汇交易试点工作。

5.3 实施效果

经过两年的实施，该城市智慧园林碳汇能力显著提升，相比改造前，园林整体碳汇量增加了 30% ，城市空气质量得到改善，热岛效应明显缓解。同时，通过碳汇交易机制，园林管理部门获得了额外的经济收益，实现了生态效益和经济效益的双赢。

六、结论

在智慧城市背景下，构建智慧园林碳汇能力数字化评估体系并制定科学合理的规划策略，是提升城市生态服务功能、实现城市低碳发展的重要途径。通过数字化技术实现对智慧园林碳汇能力的精准评估，为规划策略的制定提供了科学依据；而优化植物配置、调整空间布局、创新管理模式等规划策略的实施，能够有效提升智慧园林的碳汇能力。未来，随着数字化技术的不断发展和完善，应进一步深化智慧园林碳汇能力数字化评估与规划策略的研究和应用，加强跨学科、跨领域的合作，推动智慧城市和智慧园林的高质量发展，为实现 “ 双碳” 目标和建设美丽中国贡献力量。

参考文献

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