(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211165386.2 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 彭翀　陈鹏　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 李晓飞 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种基于碳代谢的城市土地规划方法及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于碳代谢的城市土地 规划方法及系统。 该方法包括： 获取历史碳排放 数据、 碳汇数据和城市土地利用类型数据， 确定 城市碳代谢单元； 根据城市碳代谢单元构建城市 碳代谢预测模 型； 根据历史土地利用数据和城市 土地使用预测模 型计算得到土地使用预测结果； 将土地使用预测结果导入碳代谢预测模型， 进行 城市碳代谢 互惠指数计算， 得到各城市碳代谢基 本单元的碳代谢互惠指数计算结果； 根据碳代谢 互惠指数计算结果调整各城市碳代谢基本单元 的土地使用状态， 直到满足碳代谢预测模型的循 环结束条件， 得到目标城市土地规划方案。 将碳 代谢核算成果应用到城市规划中， 实现低碳城市 土地规划方案， 提高规划效率和科 学性。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115545439 A 2022.12.30 CN 115545439 A 1.一种基于碳代谢的城市土地 规划方法， 其特 征在于， 包括： 获取历史碳 排放数据、 碳汇数据和城市土地利用类型 数据， 确定城市碳代谢 单元； 根据所述城市碳代谢 单元构建城市碳代谢 预测模型； 并根据历史土地利用数据和城市土地使用预测模型计算得到 土地使用预测结果； 将所述土地使用预测结果导入所述碳代谢预测模型， 进行城市碳代谢互惠指数计算， 得到各城市碳代谢基本单 元的碳代谢互惠指数计算结果； 根据所述碳代谢互惠指数计算结果调整各城市碳代谢基本单元的土地使用状态， 直到 满足所述 碳代谢预测模型的循环结束条件， 得到目标城市土地 规划方案 。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据 所述碳代谢互惠指数计算结果调整 各城市碳代谢基本单元 的土地使用状态， 直到满足所述碳代谢预测模型 的循环结束条件， 得到目标城市土地 规划方案， 包括： 根据所述碳代谢互惠指数计算结果判断所述碳代谢预测模型的收敛性， 即判断所述碳 代谢互惠指数的相对误差值是否 达到收敛指标， 计算公式如下： 式中， 为第n次计算得到的碳代谢基本单元j的互惠指数， σ 为可达性的相对误差值， 设置 为模型运行 时确定的碳代谢互惠指数的收敛判断临界值， 当 时， 判断城市碳代 谢互惠指数达 到收敛标准， 当 时， 则判断城市碳代谢互惠指数 未达到收敛条件； 若所述碳代谢预测模型的计算结果收敛， 则停止所述碳代谢预测模型的循环反馈， 将 此时的土地使用状态作为目标城市土地 规划方案； 若所述碳代谢预测模型的计算结果不收敛， 则将所述碳代谢互惠指数计算结果转化为 所述城市土地使用预测模型所需的数据， 调整各城市碳代谢基本单元 的土地使用状态， 再 次计算更新后的碳代谢互惠指数。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述获取历史碳排放数据、 碳汇数据和城市 土地利用类型 数据， 确定城市碳代谢 单元， 包括： 获取城市能源消耗的统计数据和城市土地利用类型， 计算城市各土地利用类型的碳排 放总量； 获取城市碳汇的统计数据和土地利用类型， 计算城市各土地利用类型的碳汇总量； 根据城市的碳 排放数据及碳汇数据， 确定城市碳代谢基本单 元。 4.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据 所述城市碳代谢单元建城市碳代谢 预测模型， 包括： 计算所述城市碳代谢 单元的碳代谢密度和碳 流， 计算公式如下： fij＝ΔW×ΔS 式中， i和j表示城市碳代谢单元， fij表示从i流向j的 “碳流”， Wi代表i单元的净 “碳流”权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115545439 A 2密度， Vi和Vj代表i和j单元的净 “碳流”， Si和Sj分别代表单元i和j的面积； ΔS代表土地利用 转移面积， ΔW代 表碳代谢密度； 根据所述 碳代谢密度和所述 碳流构建所述城市碳代谢 预测模型， 计算公式如下： Tin＝∑fkj+∑zk‑∑(xk‑) Tout＝∑fik+∑zk‑∑(xk+) diJ＝(fij‑fji)/Ti U＝(uij)＝D0+D1+D2+…+Dm＝(I‑D)‑1 式中， Tin代表流入城市碳代谢单元的总碳流， Tout代表流出城市碳代谢单元的总碳流， zk代表城市碳代谢单元与外部环境的碳流， fkj和fik分别代表j流向k的 “碳流”和k流向i的 “碳流”； xk‑代表碳汇减少或者碳排增加， xk+代表碳汇增加或者碳排减少， D表示有效利用矩 阵， dij表示各城市碳代谢单元间 “碳流”的有效利用率， U表示无量纲的整体效用矩阵， D的上 标表示“碳流”交换的城市碳代谢单元个数， 单位矩阵I表示各城市碳代谢单元流量产生的 自我反馈 。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述根据 所述城市碳代谢单元构建市碳代谢 预测模型， 还 包括： 对城市碳代谢预测模型进行生态网络效用分析， 得到城市碳代谢流量特征和城市碳代 谢关系特征； 城市碳代谢关系包括(+， +)互惠共生、 (+， 0)共栖、 (+， ‑)掠夺、 (0， +)共生、 (0， 0)中立、 (0， ‑)偏害、 (‑， +)限制、 ( ‑， 0)主导、 ( ‑，‑)竞争。 6.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述城市土地使用预测模型采用PLUS元胞自 动机模型； 所述历史土地利用数据中包括： 空间供给数据、 评价因子和空间需求数据； 所述空间供 给数据包括： 土地利用现状、 规划范围、 生态 价值分布和规划总体结构； 所述评价因子包括： 鼓励开发因子、 限制开发因子和禁止开发因子 。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将所述土地使用预测结果导入所述碳代 谢预测模型， 进行城市碳代谢互惠指数计算， 得到各城市碳代谢基本单元 的碳代谢互惠指 数计算结果， 包括： 将所述土地使用预测结果的数据导入所述城市碳代谢预测模型， 作为构建碳代谢预测 模型的基础数据， 进行城市碳代谢互惠指数计算， 得到各城市碳代谢基本单元 的碳代谢互 惠指数计算结果； 其中， 碳代谢互惠指数的计算公式为： 式中， N+和N‑分别表示矩阵U中的正负 “碳流”； 将所述碳代谢互惠指数计算结果作为所述城市碳代谢预测模型进行循环反馈和方案 评价的基础数据。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115545439 A 3