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1、GIS在城市碳足迹中的应用分析 资助项目：重庆市建委2010年度科技项目支持第一作者简介：季铁军（1975.6），男，江苏大丰人，高工，主要从城市可持续规划建设的管理和研究。季铁军1,2，肖金良1（1.重庆交通大学资源与环境科学系，重庆，400074；2.重庆市万州区建委，重庆，404000）摘要：“低碳城市”是未来社会的城市走向，碳足迹作为科学的碳排放计量单位正渐渐被我们熟知。GIS可以对空间数据获取储存管理分析，二氧化碳特殊的物理性质可以以遥感图像呈现出来，在通过GIS设计以图像表示出来，及缓冲区的设计。碳足迹缓冲区的建立为指导“低碳城市”发展有重要的意义。关键词：碳足迹，GIS，低碳城市
2、Ananysis of application of GIS on City Carbon FootprintJi Tie-jun1,2,Xiao Jin-liang1（1.Department of Resources and Environment,Chongqing jiaotong University，Chongqing,400074；2.Construction Committee of Chongqing Wanzou, Chongqing,404000）Abstract： “Low-carbon city”is the tendency of future society，“C
3、arbon Footprint”as Carbon emissions units of measurement，is Slowly being recognized。 Space data could be get ，stored，managed，analyzed through GIS。The Special physical propertie of Carbon dioxide can be represented by Remote Sensing，then GIS produced the image，get the buffer。Designing of buffer of Ca
4、rbon Footprint can help us guide construction of “Low-carbon city”。Key word： “Carbon Footprint”； GIS；“Low-carbon city”GIS是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机硬件和软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析，显示和描述的技术系统1。近年来，随着计算机技术的发展和普及，GIS已经应用到了社会的各个领域：资源管理，交通运输，电子商务，人口管理，环境监测和环境保护等方面。1.GIS概念和功能（1） GIS概念GIS
5、即地理信息系统（Geographic Information System），经过了40年的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。GIS概念复杂，不同领域其概念不同，简单地来说，GIS是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。这是GIS的本质，也是核心。（2） GIS组成从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成1。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。（3）GIS
6、功能就GIS本身来说，大多数功能较全的GIS一般均具备五种类型的基本功能1，它们分别是：数据采集功能；数据编辑与处理；数据存储，组织与管理功能；空间查询与空间分析功能；数据输出功能。2. 碳足迹概念以及应用碳足迹(Carbon Footprint)通常定义为与一项活动以及产品的整个生命周期过程所直接或间接产生的二氧化碳和其他温室气体排放量，用来测量机构或个人因消耗能源而产生二氧化碳排放对环境影响的指标2。与温室气体排放量的不同之处在于碳足迹是从消费角度来定义的，破除了狭义的碳排放量观念。该慨念形象地说明了个人和单位在温室气体产生过程中留下的痕迹。目前碳足迹的应用可分为个人碳足迹、产品碳足迹、企
7、业碳足迹、城市碳足迹等。个人和集体可通过确定自己的碳足迹来控制和约束其行为，以实现节能减排目标3。实现低碳经济的关键环节是温室气体的减排，作为全球气候变暖的重要原因，温室效应及温室气体的排放已经引起各国政府及公众的重视。碳足迹(Carbon Footprint)是为了形象而准确地衡量温室气体排放对气候以及人类生活的影响而提出的新概念，是用来测量因每日耗能所产生的CO2排放对环境影响的新指标4。当前专家学者提出的“碳足迹”概念众说纷纭，没有统一的有依据的理论体系概念。研究“碳足迹”的概念，科学理解运用“碳足迹”，从而更加准确地指导低碳经济的发展。3.GIS在城市碳足迹中的应用城市中的二氧化碳浓度
8、以及排放点可以通过遥感卫星准确地以图像形式表现出来，GIS强大的数据采集与编辑功能可以将二氧化碳浓度以及排放点以数据库的形式进行存储和管理，通过对二氧化碳空间分析，可以准确的指导城市的“碳足迹”，从而对城市的土地利用配置，城市的工业分布等有很好的指导意义，其思路如图1。碳足迹空间决策支持系统地理信息系统遥感技术，GPRS技术，碳足迹分析技术碳足迹海量数据采集与存储碳足迹系统仿真碳足迹分析模型碳足迹数据库碳足迹理论库碳足迹决策者碳足迹数据提取图1 GIS在城市碳足迹中的应用4.碳足迹GIS实现路径（1）二氧化碳浓度的遥感图像获取气象卫星利用所携带的各种气象遥感器，接收和测量来自地球、海洋和大气的
9、可见光辐射、红外线辐射和微波辐射信息，再将它们转换成电信号传送给地面接收站。在接收站的工作人员可以通过部分光红外线气体分析法（二氧化碳对红外线具有选择性的吸收。在一定范围内，吸收值与二氧化碳浓度呈线性关系），根据吸收值确定二氧化碳的浓度。对城市二氧化碳浓度进行分块的数据采集，在以遥感图像的形式进行成图，如图2所示。遥感卫星碳足迹海量数据计算机，工作人员接收端口计算机图2 碳足迹海量数据的获得（2）数据的管理和存储通过计算机处理后的遥感图像要通过数字化才能够进行存储，数字化得到的数据结合地面相关检测数据（及文本数据）进行处理和存储，最终形成矢量化的数据，在存储的过程中要遵循以下原则：1）数据的时
10、间一致性。在采集二氧化碳浓度时必须是一段时间内的同一地区的情况，因为这样的数据对研究才有实际的意义；而且区域越小，数据越有真实性，精确度越高，研究的实证性越强。2）统计口径的一致性。统计的方法很多，由于数据的海量性，因此在统计点浓度，或面浓度时需要注意单位，小数点等多方面的因素3）空间覆盖完整性。在获取空间数据时，需要对所研究的地区进行精确的边线划定，一般要超过该地区的行政边界，在通过图形处理剪切，而不能遗失边界的点，否则会造成数据的丢失，无法正确指导我们的决策。4）坐标系的统一性。由于图层来自不同的渠道，每个图层都具有自己的坐标系统，需要将其叠加在一起进行操作，这就必须保持这些图层坐标系统的
11、一致。否则它们就不能在同一个范围内同时显示，更不能被叠加在一起进行空间查询和分析。数据处理的简单流程，如图3。地图 数字化的数据 文本数据 工作人员数字化 数据传输 调整与选择数据库管理 数据获取 数据 数据整理处理重新匹配图层图3 数据处理流程（3）区域碳足迹缓冲区建立缓冲区是为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立具有一定宽度的带状区域1。区域碳足迹一般是以点或面的形式出现的，建立点缓冲区比较简单，即以某点要素为圆心，以缓冲半径R作圆，得到点要素的缓冲区；面缓冲区的建立，是以面要素的边界为基线向内外侧作平行线，平行线和基线里的区域就是面缓冲区。通过矢量方法即可得到区
12、域碳足迹的缓冲区。在缓冲区算法中，需要注意的一个问题是缓冲区多边形的重叠与合并，包括同一要素缓冲区的重叠和多个要素之间缓冲区的重叠。（4）缓冲区分析建立的缓冲区，通过面积大小及颜色深度的差异可以形象的指出区域内碳足迹的分布情况，结合城市的产业分布，交通情况，能源配置，可以正确指导城市交通布局，产业调整以及能源的更新。直接为决策者做出合理判断提供有效的参考。5.结语随着GIS技术的发展，在城市规划领域的应用也将面临巨大的机遇和挑战，这需要GIS设计人员全方位的努力5。在气候变暖已经成为全人类威胁的今天，全人类正在没有选择的走向“低碳经济”。“碳足迹” 的提出形象地揭示了人类的能源意识和行为对地球
13、环境气候变化的影响，为科学计量国家、地区、企业、个人的碳排量提供了有效的工具。正确控制碳足迹对打造低碳生活有普遍的推广意义。 参考文献1汤国安，刘学军. 地理信息系统教程M.高等教育出版社2007.42赵荣钦，黄贤金基于能源消费的江苏省土地利用碳排放与碳足迹J地理研究，2010，(9)：34-373李俊峰，马玲娟低碳经济是规制世界发展格局的新规则J世界环境，2008，12(2)：17-204沈玉保，彭怀松“碳足迹”与“低碳族”J语文建设，2009(6)：71-725顾朝林，谭纵波，韩春强等.气候变化与低碳城市规划M.东南大学出版社2009.7.联系方式：电话：15826174257邮箱：105089745通讯地址：重庆市南岸区重庆交通大学知园1栋11-20肖金良 邮编：400074
GIS在城市碳足迹中的应用分析
