Volume Optimisation of Multi-stable Origami Bellows for Deployable Space Habitats

Origami bellows are formed by folding flat sheets into closed cylindrical structures along predefined creases.As the bellows unfold,the volume of the origami structure will change significantly,offering potential for use as inflatable deployable structures.This paper presents a geometric study of the volume of multi-stable Miura-ori and Kresling bellows,focusing on their application as deployable space habitats.Such habitats would be compactly stowed during launch,before expanding once in orbit.The internal volume ratio between different deployed states is investigated across the geometric design space.As a case study,the SpaceX Falcon 9 payload fairing is chosen for the transportation of space habitats.The stowed volume and effective deployed volume of the origami space habitats are calculated to enable comparison with conventional habitat designs.Optimal designs for the deployment of Miura-ori and Kresling patterned tubular space habitats are obtained using particle swarm optimisation(PSO)techniques.Configurations with significant volume expansion can be found in both patterns,with the Miura-ori patterns achieving higher volume expansion due to their additional radial deployment.A multi-objective PSO(MOPSO)is adopted to identify trade-offs between volumetric deployment and radial expansion ratios for the Miura-ori pattern.

山地城市崖壁景观特征及保护利用策略——以重庆两江四岸区域为例

【目的】崖壁作为山地城市重要的地域性景观之一,在城市意象、社会生活和相关城市职能中发挥着重要作用。新时代背景下,崖壁景观的地位和角色也逐渐发生变化。崖壁景观的可持续发展于城市及其本身都具有重要意义,然而目前关于崖壁景观的系统性认知比较匮乏。【方法】以崖壁景观分布集中的重庆两江四岸区域为例,综合运用实地调查、史料梳理、ArcGIS空间分析等手段对山地城市崖壁景观特征及保护利用途径进行深入调查和讨论。【结果】两江四岸区域崖壁景观在总体空间分布上呈现依附山形地势与滨江临水两大特征;在空间形态上可划分为自然崖壁、人工介入崖壁,人工崖壁3种类型,自然崖壁生境类型丰富多样,人工介入崖壁和人工崖壁则相对单一;崖壁景观提供了多元复合的功能空间,是重要的人文景观载体。【结论】从崖壁空间功能转型、周边资源整合利用和自然生境保育3个方面提出崖壁景观的可持续发展策略,为山地城市崖壁景观的保护和开发利用提供参考。

太空建筑的宜居性提升设计策略

太空建筑是一种在极端环境下营造出的极小空间。其宜居性对航天员身心健康至关重要。随着我国多次实现“天宫”会师,航天员的在轨生存技术得到了验证,太空建筑宜居性的提升将成为我国太空建筑发展的热点。本文针对太空建筑在有限空间下提升宜居性的问题,梳理了在载人航天领域处于领先地位的国家所取得的研究成果和设计策略,主要包括基于人体工程学明确极小化空间的设计基本参数(含尺寸、体积)和基于功能性能化提升有限空间的效率。其中,功能组织优化、分区布局优化和立体复合都是有限空间性能化提升的有效手段。

基于生境网络构建优化的生物多样性保护规划途径研究

城市绿色空间是承载生物多样性的关键,以其为基础构建生境网络有助于整合破碎绿地斑块,促进物种交流与迁徙,为生物多样性保护提供基础。现有生境网络构建过程中存在依赖单一模型、忽略区域实际物种情况、网络构建的工作路径尚未统一、输出成果难以与上位规划衔接并在规划层面进行实践应用等问题。在明确生物多样性保护规划工作内容与目标的基础上,综合运用生境质量分析、地理探测器、最小累积阻力模型等模型方法,识别区域生境源地和廊道,并在考虑区域指示物种的基础上补充重要生境节点,构建面向生物多样性保护的生境网络,系统优化了“源地识别-廊道模拟-节点提取-网络构建”的网络构建方法;以对接国土空间规划下的绿地系统专项规划为目标,将生境网络构建结果通过红线比对、绿地分类匹配等途径,从空间管控角度提出保护措施,实现与绿地系统规划的有效衔接,构建统一规范的生物多样性保护规划工作路径,以通城县为例验证工作路径的可行性,优化面向生物多样性保护的生境网络构建方法,为县域绿地系统规划与生物多样性保护规划提供科学依据。

人居视角下历史城区公共设施空间保护与更新研究

历史城区具有遗产性和生活性的双重属性,随着“遗产旅游”的兴起和人居环境的老化,历史城区面临生活功能减退的问题,这对遗产的真实性和完整性构成挑战.文章基于“人居视角”,强调历史城区作为遗产社区回归生活性的重要性,强调应关注与居民生活密切相关的公共设施空间,探索更可持续和韧性的历史城区保护与更新方法.以平遥古城教育设施空间作为实证进行研究,文章分析平遥古城不同历史时期公共设施空间的演变特征,探索了人群和教育空间关系的演变动力机制,并提出了针对平遥古城公共设施空间的更新策略,旨在实现历史城区的活态保护和可持续发展.

基于多尺度价值链接的城市遗产统筹保护与文化空间系统组构

基于人本价值视角,将遗产对象视为历史文化传承的场域空间,从城市与城区、片区与地段、建筑与场所三重空间尺度,提出城市遗产统筹保护与文化空间系统组构方法。以孤岛文化空间历史价值链接、历史文化空间当代价值链接、小微文化空间价值媒介链接3种价值链接机制为底层逻辑,建立城区遗产同源要素统筹、地段遗产文化生境统筹、建筑遗产价值媒介统筹3种要素统筹模式,以及城市文化空间网络建构、地段文化空间功能组织、建筑文化空间场景营造3种空间组构方案,以期突破传统遗产保护理论在遗产价值认知、价值链接和要素统筹方面的瓶颈,为我国城市遗产保护活化和价值传承实践提供参考。

多情景视角下云南省“三生”空间变化模拟与效应评价

[目的]优化国土空间开发格局和统筹协调“三生”空间格局配置,是实现未来可持续发展的重点任务和根本途径。[方法]以云南省土地利用为基础,结合自然和社会发展因素,采用MOP-PLUS耦合模型模拟2030年经济优先、生态优先和协同发展3种情景下“三生”空间及效应变化。[结果](1)3种情景下经济效益分别增长40.29%,32.10%,34.79%,生态效益分别减少0.89%,0(未变),0.06%,生境质量均值分别下降0.78%,0.38%,0.43%,空间冲突强度均值分别增长2.79%,下降1.21%,下降2.32%;(2)3种情景生活空间均呈上升、生态空间呈下降趋势,生产空间仅在经济优先情景有较小增长;均存在生活空间侵占生产空间、生产空间再掠夺生态空间的情况,生活空间扩张呈中心向四周蚕食趋势;(3)不同发展情景下均伴随一定程度的生境质量下降,通过优化空间布局可平衡空间冲突;相较于其他情景,协同发展情景经济效益增幅适中,生境质量变化幅度相对均衡,空间冲突强度下降最多,符合兼顾生态保护、经济发展、社会进步的多重目标。[结论]形成的模拟-效应-优化的反馈调控机制,可与不同尺度、不同目标结合开展土地利用变化模拟与效应分析,为国土空间配置提供决策依据。

基于生境及其植被特征的西北干旱半干旱区城市绿地生态设计途径

【目的】在地域自然资源的约束及可持续城市绿地建设的现实诉求下,探索能够指导西北干旱半干旱区城市绿地生态设计实践的方法策略,为该地区建立人工干预下的新城市生态过程提供支持。【方法】分别从中、小尺度对城市生境的异质性特征进行认知,并对其与城市绿地设计层级、内容的匹配性关系进行分析。【结果】构建出中小尺度城市绿地生态设计框架,并针对西北干旱半干旱区城市绿地建设,划分出4种典型城市绿地生态设计类型及其生态设计分区,提出相应的场地生境多样性优化设计、植物群落多样性设计和科普展示系统设计策略。【结论】将中、小尺度城市生境及其植被特征的形成与维持机制转化为城市绿地生态设计途径,可为西北干旱半干旱区城市绿地生态建设提供理论支持和技术指导。

基于不同生境的北京城市公园绿地自生植物分布特征研究

长期以来城市绿地大量应用数量有限的以观赏效果为主要目标的栽培植物品种并进行高精度的养护管理,不仅造成了景观同质化问题,更是削弱了城市绿地的生物多样性支持功能。自生植物生命力顽强且具有独特的环境适应性和敏感性,可对环境变化作出迅速反应而自然更新,在低维护景观营建中起到关键作用。为了探究在公园环境中不同生境下自生植物物种组成和分布特征,该研究以北京市9个城市公园绿地为研究样地,将其生境分为人工草坪、栽培乔木群落、滨水栽培群落、未种植地等11种类型,调查和分析了这些生境下自生植物的物种组成和多样性特征。结果表明:①自生植物共记录到247种,隶属于67科179属,以乡土植物为主(70.45%);包含生活型6类,其中一二年生草本植物最为丰富,共计99种,占物种数的40.08%。②不同频度类型中,在春季、夏季和秋季中低频种物种数量均最多,分别占该季物种总数的66.88%、70.97%和73.91%。③在11类生境中,栽培乔草群落和滨水栽培群落支撑了最多的自生植物,分别为163和134种;与其他生境相比,假山叠石和未种植地生境自生植物的多样性更高。研究显示,在公园中加强对自生植物多样栖息地的营建,才能更好地保护城市的植物多样性。

面向生境保护与连通性维护的鄂温克族自治旗生态空间划定

在人类活动及气候变化影响下,自然生境萎缩与破碎化现象严重,生境保护与生境间连通性维护增强对生物多样性保护具有重要的作用与意义。以鄂温克族自治旗为例,基于MaxEnt模型对物种分布数据与环境因子变量进行训练,支持物种基质阻力面构建和生境斑块识别,为最小成本路径模型(Least Cost Path Model,LCM)生境网络建模提供基础数据,并在模拟路径有效性筛选、廊道宽度生成等方面改进LCM,通过物种生境网络集成与验证,为面向生境保护与连通性维护的生态空间划定提供新的方法与思路。结果表明:(1)生态空间发挥重要的栖息地保护作用,对重点表征物种栖息地保护率为100%,对其他物种栖息地保护率均值达到88%;(2)根据关联长度指数评价,生态空间对各物种的生境连通性维护作用明显,对凤头鸊鷉、大山雀、大斑啄木鸟、天鹅、赤狐、雀鹰等物种生境连通性的提升作用显著,最高可提升626%;(3)生态空间面积仅为鄂温克旗总面积的25.1%,为农牧业等人类活动留有较大发展空间;(4)伊敏河既是鄂温克旗重要生态主轴,也是社会经济发展主轴,应注意协调生态保护与社会经济发展的关系;(5)鄂温克旗东南部生境间连通性较差,应依托伊敏河上游各支流提升这一区域生境连通性。

西安市街区尺度生境网络构建的案例与思考

城市街区尺度绿色空间呈现破碎化空间格局会对城市生物多样性产生负面影响。街区尺度生境网络是连接场地绿化与城市整体区域生态系统的纽带,是维护城市内部最小生境单元生态系统稳定的基本保障。与宏观尺度相比,街区尺度生境网络构建在地理信息数据获取、数据精度及土地利用分类等方面均有差异。基于无人机航测数据进行生境制图,并综合运用MSPA、InVEST、MCR等模型进行街区生境网络构建与优化。结果显示:1)基于植被垂直结构特征进行生境制图,可细化表征绿色空间的生境属性;2)街区环境内生境源地呈现面积小、分布散、质量低的特征,即使绿地率较高的小型公园绿地,其生境斑块的生境质量也可能较低;3)受硬质地表分布特征影响,街区生境网络呈现区域分布不均、局地断裂、内外生境割裂的空间格局;4)提取薄弱区域周边生境节点,运用MCR模型构建连通路径,可指导生境节点与生境廊道增补,实现街区生境网络优化。在城市绿地建设从增量发展向存量优化转变的背景下,研究结果可为街区生境网络构建方法向街区绿色空间规划设计方法转化提供思路。

洞庭湖地区生境水生态空间结构和功能的时空分异

【目的】为延缓洞庭湖地区生境质量持续下降和生态服务功能继续减弱,从结构、功能和质量的角度提出生境水生态空间可持续发展研究框架,以期为生态空间保护和水安全保障提供理论依据。【方法】基于土地利用和社会统计数据,借助ArcGIS分析手段,对洞庭湖地区2010、2015和2020年3个年份的生境水生态空间的结构、功能及质量状况进行监测,并提出管控框架和关键举措。【结果】1)洞庭湖地区生境水生态空间总体规模在7300 km^(2)以上,其中水体区域所占比例最大,其次是临岸陆生区,而水陆交错区所占比重最小,研究期间生境水生态空间面积存在小幅减少;岳阳市的生境水生态空间总体规模较大,临澧县的生境水生态空间规模较小。2)洞庭湖地区生境水生态空间的综合功能约为0.4000,研究期间有一定提升;各单元中,沅江市生境水生态空间综合功能价值最高,津市市生境水生态空间综合功能价值则相对最低。3)生境质量在空间分布上呈现出明显的空间分异,以洞庭湖及沿岸河流、东部与南部山地丘陵区为高生境质量集中分布区,而在地形平坦、人口经济活动较密集的城镇地区的生境质量较低。【结论】应从生境水生态空间的结构要素出发,科学规划生境水生态空间功能分区,并与“三区三线”划定相结合,在此基础上推动多尺度多层级生境水生态空间可持续发展关键举措的实施。

基于多元价值导向的绿色基础设施规划研究——以成都市东部新区为例

绿色基础设施是生态文明时代背景下,积极探索生态优先、绿色发展、生态价值转化的创新载体。现阶段国土空间规划强调全域全要素的空间保护、修复和利用,传统的绿地系统规划在规划广度和深度上开始显现出局限性。通过优化提升蓝绿空间布局,多尺度多维度增绿,围绕绿色基础设施改善大气环境、促进身心健康、保护生物多样性、提升城市韧性和低碳持续发展的五大价值,形成兼容并蓄的绿色基础设施体系,制定针对性的建设和管控指引。构建5大类25项定量化、立体化、可实施、可操作的测度指标体系,并从空间管控、用地管控、建设管控3个方面创新对绿色基础设施的管控方式。

基于提升人居环境的城市公共空间类型化研究——以热带滨海公共空间为例

为推进海南自由贸易港建设,营造和谐绿色的人居环境,有针对性地处理空间环境与所在地气候特征和谐共生的问题,使用现场航拍、实测和聚类分析的方法,对热带海岛城市滨海公共空间进行类型化研究。研究得出三边高尽端空间、两高一矮岔路空间、一高一矮通路、单高开敞广场、无界面草地通路和地标开敞广场等6种典型空间类型,为滨海公共空间进行有针对性的理论研究和设计应用提供空间类型基础。

基于栖息地营建的上海浦东张家浜楔形绿地生物多样性保护研究

在城市化导致超大城市生态环境恶化、生物多样性丧失的背景下,规划总面积约14.5km2的上海浦东张家浜楔形绿地,作为上海开发时间最早、规模体量最大、完成度最高的楔形绿地之一,是确保中心城生态质量,丰富生境系统,加强生物多样性保护的重要载体。文章结合绿地总体功能布局,规划构建森林和林地、湿地和水生栖息地、草甸开放栖息地等生态类型,结合目标物种的觅食、防御和筑巢等需求,提出密林地、疏林地、开阔水域、草地灌丛、溪流、矮草甸、湿塘等生境单元,营造适宜目标物种的近自然、多样化生境,并对绿地的人工设施营建和人为干扰也提出了具体控制要求。

基于生境营造理念的城市公园绿地施工营建策略研究

针对城市更新和特色公园景观营建过程中的要素多样性和生境复杂性,以上海植物园北区改扩建工程为例,探讨基于多重生境营建理念的城市绿地综合施工技术研究和实践。从植物种植、土壤改良、水体净化等典型城市绿地生境营造的施工技术集成角度,构建特色公园绿地“工程全生命周期”和“具体项目施工技术”两个层级的城市绿地营建技术集成,建立系统、适用的多生境协同的公园绿地施工技术体系。

基于人居环境适应性的徽州传统聚落空间量化研究——以祁门磻村为例

传统聚落人居环境与聚落现代化建设要求和村民对美好生活的向往有着密切的联系.公共活动空间作为村民的日常活动聚集点,对人居环境的提升也有着不可或缺的作用.通过对徽州传统村落祁门磻村人居环境的心理感受提取出评价因子,并以此拟定问卷,使用SPSS工具对问卷数据进行相关性分析得出定量结论;结合实地情况以及整理资料,使用黏菌算法(Physarealm)分别对磻村公共活动空间以及内部道路进行模拟,通过对比分析得出定性结论;形成了定量为主,定性为辅的分析方法.根据分析所得结论,总结出磻村现存公共活动空间在空间尺度、建筑设施、布局结构等方面存在的问题,提出相应建设建议以及空间设计策略.

“三生空间”视角下乌鲁木齐市土地利用转型及生态环境效应分析

为探究如何优化乌鲁木齐市城镇化快速发展的资源配置方式,实现城市在“三生空间”视角下的可持续发展,基于乌鲁木齐市1980—2020年(每10年一期,共5期)土地覆盖遥感影像数据,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型生态贡献率和InVEST模型估算生境质量等方法,定量分析了乌鲁木齐市土地利用功能转型及生态环境效应。结果表明:乌鲁木齐市生态空间被持续压缩,生活空间持续增加,而生产空间则经历了先增加后减少的倒V型变化趋势。乌鲁木齐市土地利用功能转型主要表现为草地生态空间与生产、生活空间之间的相互转化。乌鲁木齐市生态环境质量指数持续下降,草地转变为其他生态空间是使乌鲁木齐市生态环境质量恶化的主要原因。乌鲁木齐市的生境质量水平持续下降,草地、水域生态空间转化为其他生态空间是生境质量下降的主要原因。可见:土地利用转型会对生态环境质量产生巨大影响,研究结果可为乌鲁木齐市生态持续改善提供保障,同时还能为协调新疆土地资源的可持续利用和生态环境保护提供借鉴。

浙江省“未来乡村”共建共享模式研究——以杭州市余杭区青山村为例

宅基地资源的供需矛盾、多元主体诉求矛盾制约了浙江省“未来乡村”建设的推进。以“未来乡村实验区”青山村为试点,为多元主体构建差异化的共建机制,提出营造乡村共享空间的三大策略、四大模式。新老混居、青年公寓和院落式住宅组团模式采取私密—半私密—公共空间的分级设计,解决新老村民对住房私密性和社交空间需求的矛盾。乡村共享空间模式促进宅基地高效利用,全周期的共建模式统筹多元主体诉求,为推进未来乡村建设提供样板。

基于InVEST模型和最小成本路径的城市绿色空间生境网络构建方法研究——以南京为例

提出以城市绿色空间为载体,选取不同生境类型、对城市化适应能力不同的物种为目标物种,结合物种观测数据和InVEST模型生境质量评估模块进行生境源地的识别及成本面信息的提取,应用最小成本路径综合模拟出城市绿色空间生境网络的方法。以南京为例,选取了9种鸟类作为目标物种,分析了其现状城市绿色空间网络结构。结果表明,迁移能力和城市化适应能力对物种分布的范围和生境类型的广泛程度影响较大。现状网络对城市化适应能力强或迁移能力强的物种较友好,对城市化适应能力差且迁移能力弱的物种有严重不良影响。对于综合的网络,中部的核心区多但被建设区割裂,北部的核心区少而分散,南部的核心区少但联系紧密,三部分的主要连通性结构为滁河、溧水河、秦淮河、秦淮新河和较连续的山林地或水库坑塘。此外,在半自然生境斑块内也生成了许多分散路径,部分联系紧密的斑块形成了组团结构。最后,根据以上结果提出了相应建议。