技术成果：面向“减污降碳增汇”协同目标的城市NbS智慧规划与多功能决策集成技术

（一）    技术名称：
       面向“减污降碳增汇”协同目标的城市NbS智慧规划与多功能决策集成技术
（二）    技术提供方：
       英国威廉集团  王雅斐  wangyf97@mail.sysu.edu.cn
（三）    适用范围：
       本技术具备“街区-行政区-城市”多尺度适配性，适用于从微观NbS配置到宏观碳中和路径演变决策。在具备建筑三维矢量、遥感及气象数据基础上，可实现高密度城市“减污-降碳-增汇”跨尺度评估。
（四）    技术内容：
       1、技术原理
       本技术基于“基于自然的解决方案（NbS）”与多目标协同治理理论，构建了一套面向高密度城市群的“减污-降碳-增汇”智慧规划决策体系。
首先体现在三维下垫面精细刻画与风险诊断，采用WUDAPT协议耦合随机森林算法，利用多源卫星影像构建高精度局地气候分区（LCZ）地图，量化建筑三维形态（容积率、高度、密度）对微气候及生态过程的干扰，从而在“城市-社区-地块”三级单元上精准识别功能受损区；
       其次是“减缓-适应”协同量化与标准化转译，利用InVEST与NPP/NEP模型核算直接固碳量，并创新性地引入“碳抵消因子”逻辑，通过成本替代法与影子工程法，将蓝绿基础设施（BGI）产生的热缓解节能与雨水滞留节水等气候适应效益，标准化转化为间接降碳贡献，统一了多维目标的评价尺度；
       同时，依托多准则逻辑约束与自动化配置机制，集成地形坡度、地下水位、土地权属及施工条件等空间约束，建立针对13类核心NbS措施的准入规则集，实现对微观地块治理方案的智能筛选；
       最后，通过长周期动态模拟与情景演变预测，耦合PLUS-Markov模型预测不同规划情景下的空间格局演变，模拟植被恢复与湿地修复对区域碳中和目标的边际贡献，实现从现状诊断到效益预演的闭环决策。
       2、技术创新性
       该技术的创新性主要体现在以下三个维度，实现了从理论模型到工程落地的系统性突破：
       1）评价体系的维度集成与协同机制创新，不同于传统侧重单一指标的评估，本技术首次构建了“减污、降碳、增汇”三位一体的协同评价体系，通过耦合NPP/NEP碳循环模型与水环境污染负荷模型，并利用熵权法实现多维指标集成，揭示了城市生态系统在碳中和与污染物削减间的内在关联，解决了治理目标脱节的痛点；
       2）空间量化尺度与三维格局分析创新，技术突破了传统二维平面局限，创新性引入局地气候分区（LCZ）体系，通过量化建筑密度、高度及容积率等三维结构要素，实现了对“城市-社区-地块”三级单元的精细刻画，将风险诊断精度提升至微观地块级，为城市精细化管理提供了科学依据；
       3）“约束导向型”自动化决策配置创新，研发了基于“物理-规划”双重约束的蓝绿基础设施（BGI）自动决策算法，构建了包含13类核心NbS措施的功能效益库，并首创由坡度、地下水、土地权属等组成的五维约束判定矩阵，能够根据地块客观条件自动筛选可行技术清单并匹配最优配置方案，显著提升了规划方案的科学性与工程可落地性。
       3、技术优势
       1）具备极高的工程落地性与决策适配度。相比传统规划中NbS措施布置的盲目性，本技术通过集成地形坡度、地下水位、土地权属等空间约束，在规划阶段自动剔除不具备施工条件的方案，确保所推荐的13类蓝绿基础设施（BGI）与地块物理特征高度适配，显著降低了后续工程实施的调整成本；
       2）实现了生态效益核算的标准化与精准化。技术通过量化“碳抵消因子”，将抽象的气候适应效益转化为直观的降碳贡献，使原本难以量化的“节能、节水”效益能够与直接固碳增汇指标在同一维度进行对比。在大湾区高密度街区的实证研究显示，该技术能精准量化BGI在降低建筑制冷电力负荷方面约3.5%-8.2%的间接降碳贡献，为“减污降碳协同增效”政策的落实提供了扎实的数字化核算支撑；
       3）具有卓越的动态预见性与场景模拟能力。依托PLUS-Markov耦合模型，技术能够突破“现状评估”的局限，提供面向2030碳达峰与2060碳中和关键节点的长周期演变预测。通过对“生态优先”与“自然增长”等多种情景的边际贡献模拟，能够提前预判城市开发压力下的生态功能缺口，使规划方案从“被动修补”转向“主动引导”，为国土空间的长效修复提供科学导向。
       4、工艺流程
       本技术工艺流程涵盖了从多源数据集成、功能风险诊断到辅助规划配置的全闭环路径，具体分为以下四个阶段：
       1）多源数据集成与基底构建：首先，利用WUDAPT协议耦合随机森林算法，融合多源遥感影像与建筑矢量数据，构建高精度的局地气候分区（LCZ）三维下垫面地图；同步集成土地利用、气象观测、地形坡度及地下水位等空间因子，完成InVEST与NPP/NEP等核心模型的本地化参数校准；
       2）多维协同诊断与受损识别：通过熵权法集成固碳量、碳抵消率及污染负荷等多维指标，开展“减污-降碳-增汇”三位一体的协同评估。利用LCZ三维形态参数，从微观地块、社区到城市尺度精准识别生态功能受损区，确定治理的优先序位与关键风险点；
       3）约束导向的措施智能筛选：基于识别出的受损地块，调取包含13类核心蓝绿基础设施（BGI）的功能效益库。系统自动触发多准则逻辑判定，结合地形、权属及施工条件等物理规划约束，从NbS技术清单中筛选出最优适配的工程措施与配置方案；
       4）长周期预测与效益动态预演：耦合PLUS-Markov模型，设定“生态优先”或“耕地保护”等多种模拟情景。针对2030及2060关键节点，动态模拟修复策略对区域碳抵消能力的边际贡献，通过预演效果反馈优化规划方案，形成最终的智慧规划决策报告。

       5、技术获奖情况
       2025年：第二届全国大学生生态环境管理科研创新大赛，二等奖
       6、技术推广情况
       本技术已实现从大湾区宏观尺度到广州市及海珠区微观地块的多尺度实证研究。依托国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目，技术体系正逐步向全球推广，通过在南非约翰内斯堡、肯尼亚纳库鲁及瑞士伯尔尼等国际试点城市的应用，将构建涵盖不同气候带与城市形态的跨国科研协作网络。
       1）降碳协同核算指标（粤港澳大湾区）
       节能降碳效能：通过优化蓝绿基础设施（BGI）配置，使紧凑型建筑区（LCZ 1-3）夏季制冷电力负荷降低3.5%-8.2%。
       电能转化效率：建立“热环境-电能-碳排”关联，每节省1 kW·h制冷电力，等效间接减碳0.1423 kg·C。
       水资源转化效率：每滞留利用1 m³雨水资源，通过减少供水/处理能耗，等效间接减碳1.1352 kg·C。
       2）雨洪管理优化模拟指标（广州市海珠区）
       资源解析规模：实现区域级用水精准诊断，刻画全区355 GL年总用水量与1.17 GL灌溉需水量的空间分布。
       多场景模拟范围：支持径流削减（30%-70%）与水质净化（45%-80%）等12种复合情景的模拟比选。
       设施贡献解析率：
       生物过滤设施：对总体水质净化平均贡献约40%。
       人工湿地设施：对总径流削减平均贡献约39%（极端情景下径流截留率可达100%）。