绿色交通与景观环境研究中心简介
发布时间:2018-08-09 阅读次数:18634次

    绿色交通与景观环境研究中心成立于2017年4月,隶属于北京交通大学土木建筑工程学院。由秦晓春副教授担任中心主任,成员包括陈建春副教授、刘世海副教授和沈宇鹏副教授及数十名研究生,同时汇聚了国内高校和科研院所的十余名特聘专家,是一个产学研高效融合的研究队伍。同时,中心与加拿大不列颠哥伦比亚大学、加拿大多伦多大学、英国建筑研究院、美国犹他州立大学、美国罗格斯大学的相关教授在科研和教学上建立了长期合作与交流。

    中心立足于可持续绿色交通基础设施与交通旅游融合发展,研究领域涵盖公路景观、路域生态、交通节能、虚拟现实等方面,近年来主要致力于于绿色公路和旅游公路的研究与咨询工作。已先后完成国家863/973科技项目、国家自然科学基金项目、交通运输行业部省联合科技攻关项目、交通运输标准制修订项目、环境保护部建设专项、北京市交通委员会科技项目、广东省交通科技项目等省部级科研项目数十项;在国内外期刊及会议上发表相关高水平论文60余篇,SCI、EI检索论文40余篇,参与著作9部,获得已授权国家发明专利10余项


中心主任

秦晓春,工学博士,北京交通大学土木建筑工程学院副教授,中国公路学会青专委委员,国际景观生态协会委员,《公路交通科技(英文版)》编委。主要从事公路生态环保与节能减排、公路景观规划与设计、驾驶人动态视觉与安全行为、公路三维视景仿真与虚拟现实等方面的科研与咨询工作。

先后主持完成国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费专项基金项目、北京市交通委员会科技项目、环境保护部环保公益性行业科研专项经费项目、公路交通安全技术交通行业重点实验室开放研究基金项目等十余项,参与完成交通运输部绿色公路科技示范工程研究项目、交通运输行业部省联合科技攻关项目、交通运输标准制修订项目、环境保护部建设专项等省部级科研项目数十项;牵头研究设计的“基于VNS的公路视景仿真系统”,已被纳入到公路环境保护技术交通行业重点实验室的实验设备中。

以第一作者发表SCI、EI检索论文20余篇,作为编委参编《绿色公路建设技术研究与实践》、《环境影响后评价理论、技术与实践》、《公路交通环境保护》、《公路生态工程学》和《公路路域生态学》5本著作的编写,以第一发明人被授权专利和软著5项。

成 员

    陈建春,工学博士,北京交通大学土建学院副教授。长期从事轨道交通路网规划、工程建设管理、信息管理和计算机辅助设计研究工作。主持和参加多项国家和省部级科研项目,独立撰写4部专著和参编多部专业教材,发表多篇学术论文,编写过城市轨道交通客流仿真和分析系统、铁路工程建设管理信息系统、矿山辅助设计系统等多个大型计算机软件。

刘世海,工学博士,北京交通大学土建学院高级工程师,长期从事地质工程、路基路面工程和交通地质环境研究工作,主持主持和参加多项国家和省部级科研项目43余项,发表学术论文20余篇,参编著作1部。

沈宇鹏,工学博士,北京交通大学土建学院副教授,澳门岩土工程协会、国际土协会会员,中国土木工程学会土力学及岩土工程分会非饱和土与特殊土专业委员会委员。长期从事路基路面工程与交通地质环境研究工作,主持和参加多项国家和省部级科研项目80余项,参与著作编写3部,以第一作者发表学术论文30篇,其中EI、SCI检索20余篇,授权专利2项。曾获2012年度中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新成果二等奖。


联系电话:010-51683893

电子邮箱: xcqin@bjtu.edu.cn


一.主要研究领域

1. 公路景观

中心长期致力于公路景观动态审美感知、公路景观动态空间、公路景观量化评价、公路景观规划设计、桥梁景观、隧道景观等基础科学问题和技术方法的研究。


该领域代表性成果:


1.1 建立基于动态感知理论的公路景观评价的量化方法

依托国家自然科学基金青年项目“基于动态感知理论的公路景观评价的量化方法研究”,突破传统单纯以专家为评价主体的公路景观定性评价方法的局限性,以驾驶人的动态特征为切入点,在景观美学质量与景观要素之间建立定量化的关系模型,使得评价结果更为科学、严格、可靠。 


1.2 自主研发公路景观实时动态评价系统

依托中央高校基本科研业务费专项基金项目“基于心理物理学方法的高速公路景观动态评价技术研究”,突破常规主要针对公路某个视点场景或某些定性指标间断、单一的评价,自主研发了即时、连续的评价数据录入系统,实现对公路景观实时审美感知和驾驶体验评价的全过程量化,为开展公路景观评价提供了科学、连续、即时、定量的新手段。

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1.3 建立基于视觉感知的旅游公路色彩体系量化方法

依托青海省交通厅科技项目子课题“青海省扎碾公路旅游生态环境与景观融合技术研究”,基于蒙塞尔色彩体系和色彩认知理论,提出旅游公路色彩体系的量化分析方法,建立了包括基调色、主体色、辅助色和点缀色的公路色彩数据库,构建出旅游公路色彩结构与色谱规划的方法,为公路景观规划提供科学的色彩数据。

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1.4 提出基于3S技术等路路域景观特征分析方法

依托云南省交通厅科技项目子课题“改扩建高速公路路域景观特征分析及恢复利用综合研究”,基于遥感影像和GIS技术,提出对公路路域生态景观进行综合分析与评价方法,实现公路路域景观特征的科学量化分析。

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1.5 建立旅游公路评价指标体系

依托交通运输部规划研究院基金课题“旅游风景道评价指标体系”,根据旅游公路的功能性质特征,将交通价值、游憩价值和风景价值作为评价旅游公路的目标层,从目标层、准则层和指标层三个层次,构建旅游公路的科学量化综合评价指标体系。


2. 路域生态学

近年来,中心围绕边坡生态修复、水土保持、公路生态选线、绿色公路评价、公路环境影响后评价、动物通道等绿色交通的基础理论和技术方法开展深入研究。


该领域代表性成果:


2.1 提出“基于人造壤土的边坡生态防护技术和“基于W-OH的防侵蚀有机生态基质层边坡生态修复技术的边坡生态修复方法

依托广东省交通运输厅科技项目“亚热带山区高速公路高陡边坡生态修复和景观融合技术研究”,针对粉质粘土边坡、土石混杂类边坡和全/强风化岩三种不同土质边坡,基于不同边坡的土壤岩质特性、生态植被恢复的限制因子和主要乡土植物的生物适应性,提出W-OH材料生态护坡技术、人造壤土基质喷播技术和多级边坡生态修复复合技术。

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2.2 建立景观型边坡生态修复技术

针对区域边坡特点,考虑边坡结构面产状和坡面产状的组合关系以及周围环境,对边坡类型进行量化分析,包括边坡土质、朝向、坡度、稳定性、护坡类型以及土壤类型等,明确生态植被恢复的限制因子和主要乡土植物的生物适应性,结合公路路域色彩特征分析结构,从生态修复理论、生态防护理论、植物防护机理和色彩环境认知四方面提出景观型边坡生态修复技术方案。


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2.3 提出绿色公路建设评价指标体系

依托交通运输行业联合科技攻关项目 “绿色公路建设关键技术研究,结合公路可持续发展的需求,从节地、节材、节水、节能、安全与智能、运营与管理六个方面构建绿色公路的量化评价方法与指标体系,为我国公路的可持续性评估提供了量化工具,技术成果已在江西省的多条高速公路项目上得到推广应用。

 

2.4 建立基于3S技术的公路生态环境影响后评估方法与量化指标体系

    依托环境保护部环保公益项目“公路建设项目环境影响后评价生态和大气技术方法体系研究”,通过现场调查与监测和遥感卫星影像动态变化分析等方法,提出公路环境影响后评价的影响机理与基于GIS的时空尺度识别技术,在此基础上建立基于3S技术的公路生态环境影响后评估方法与量化指标体系,为公路建设项目生态环境影响后评价提供科学的定量研究方法。

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2.5 提出北京地区高速公路融雪剂堆积残留特性与形成径流扩算规律

依托北京市交通行业科技项目“高速公路环境保护关键技术研究与示范工程”,通过路桥面径流和土壤采样现场实验,分析路面径流融雪剂残留物质之间相关性和融雪剂土壤残留物质含量变化,提出融雪剂堆积残留特性与形成径流规律并编制北京地区高速公路融雪剂使用指南。

 

2.6 对标国际主要发达国家可持续公路发展评价体系

依托北京市交通委员会科技项目子课题“国际主要国家绿色公路发展经验与技术体系研究”,通过对比研究美国、英国、新加坡三个发达国家的五个绿色公路评估体系,包括CEEQUAL、Greenroads、INVEST、Envision和BCA Green Mark,科学评价不同发达国家绿色公路建设的评估框架、评估方法和评估指标,为我国绿色公路评价标准建设提供参考。

 

3. 交通节能

中心围绕交通污染物扩散,交通节能减排等绿色公路建设减碳节能技术开展深入研究。


该领域代表性成果:


3.1 建立交通污染物扩散三维模拟方法

依托环境保护部环保公益项目“公路建设项目环境影响后评价生态和大气技术方法体系研究”,实现对公路进行各交通污染因子传输扩散的三维模拟分析,建立公路建设大气环境影响后评价模型,明确污染物扩散规律和扩散浓度,对于有效评估路域空气质量并做好污染防治措施具有重要意义。

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3.2 提出隧道光导照明设计技术及经济效益分析方法

通过借助光纤技术将隧道外部的太阳光导入隧道,并解决太阳自动跟踪系统、智能调光等关键技术问题,形成隧道光导照明设计技术;从功能性和经济性两方面对光导照明技术与人工照明组合进行对比研究,提出隧道光导照明最优设计方案。

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3.3 提出声子晶体声屏障设计技术

基于高速公路主要噪声的频谱分布特性,提出阵列式周期性结构二维声子晶体型声屏障的理论模型与研究方法,揭示声子晶体型声屏障在不同材料、形态、结构下的降噪机制,解决阵列式周期性结构在声屏障降噪应用中的有效性问题。

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3.4 轨道交通规划设计与计算机系统开发

利用城市轨道交通的实际客流运营数据,仿真和分析整个轨道交通网的客流运行状态,基于最佳路径搜索、客流输送能力、客流路径分配、仿真模型建立、客流仿真等内容,开发城市轨道交通客流运行仿真系统。


4. 人因工学


长期以来,中心围绕驾驶人动态视觉与行为感知、虚拟现实,人机交互三维视景仿真技术等交通人因工学理论和技术方法开展研究。


该领域代表性成果:

 

4.1 提出基于空间可视度的公路景观视觉信息组合模型及算法

    依托中央高校基本科研业务费专项基金项目“基于驾驶人视觉印象形成机理的公路景观空间构成与体验的量化研究”,突破基于GIS地理空间视域分析的局限性,以单元视目标为基础,通过建立基于三维网格矩阵的矢量方程,科学表征空间信息可视度,提出基于不同设计目的和功能需求的公路景观空间信息可视度的组合模型及算法。


4.2 自主研发公路视景仿真与虚拟现实系统

为避免以往静态照片缺乏现场真实感和动态性的缺点以及传统基于三维建模软件(3DS Max,Maya等)的公路三维模型无法实现真实地形数据仿真的局限,建立能够融合地理信息系统、数字地面模型、景观生态系统等环境空间信息的公路三维视景仿真系统,研发“基于VNS的公路视景仿真系统”,已被纳入到交通运输部公路环境保护技术交通行业重点实验室,发挥科研和市场价值。

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4.3开展基于游戏软件的公路景观虚拟现实系统开发与设计

突破传统数字地面模型(DTM)、数字高程模型(DEM)及城市景观可视化的单一研究领域,有效地将DEM、数字地表影像和道路设计模型等溶入虚拟现实技术,开展基于游戏软件的公路景观虚拟现实系统,借助VR眼镜,实现公路设计成果的动态可视化及公路景观与环境分析,给用户提供直观、立体和动态的设计效果,以实时评价其设计成果的景观质量及其与环境协调关系。

                                              
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二.设计咨询领域


1.旅游公路规划与设计


1.1 内蒙大沁他拉旅游公路

本项目既承担着从大沁拉镇到宝古图沙漠景区的交通运输功能,同时也承载着自驾或慢行体验沙漠风情的旅游功能,因此景观设计充分发挥公路交通区位作用,积极将慢行系统、观景台、旅游标识系统、自驾营地系统、旅游服务站等设施与公路主体设施统一规划、设计,尊重生态与自然环境,凸显区域文化发展脉络,挖掘和展现“景系统、游系统、舒系统、绿系统”的综合功效,打造具有通达、游憩、体验、运动、健身、文化、教育等复合功能的主题线路,体现出观光旅游公路的景观性、生态性、休闲性、人文性、科普性、趣味性,提高旅游可达性,以建设成为具有慢行旅游和休闲观光价值的重要通道,把项目打造成为“休闲游憩廊道、沙漠风情之路、宝古图景区窗口”。 

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1.2 兰州兴隆山旅游公路

    本项目既承载着“春郊游、夏避暑、秋赏叶、冬滑雪”的旅游功能,同时也承担着“高原夏菜”的运输功能,因此绿化与景观设计以“环境共融、资源共赢”为核心,力求体现“自然保护、生态旅游、休闲观光、经济发展”的综合功效,充分发挥公路的交通区位作用,巧妙展示和利用区域景观旅游资源,围绕项目建设对“自然环境保护、人文景观协调、旅游资源开发、农产品经济拉动”的若干环节,体现出观光旅游公路的景观性、生态性、休闲性、科普性、趣味性,把项目建造成为“生态游憩廊道、低碳景观之路、农业富民窗口”,充分发挥整个区域的“生态服务功能、旅游休闲功能、节能环保功能、科普教育功能、特产展示功能、经济拉动功能”。

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2. 交通服务设施景观设计


2.1 收费站景观设计

收费站景观设计,通过“形意结合”的设计手法,来展示“形”背后蕴含的文化精神“意”,通过物以载道,内涵与形式融合,凸显区域地方独特文化神韵,使司乘人员从视觉上、心理上充分感知、体验当地当地的人文环境。

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2.2 景观型声屏障设计

    由于公路声屏障往往具有较大的体量,其本身会对周围环境以及行人产生强大的视觉冲击,而其景观质量的高低也影响沿线居民和行人的审美感知。景观型声屏障的设计,可以通过适当的形式和材料的选择以及颜色纹理的等美学效果等处理手法,补偿其产生的消极视觉效果。

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2.3 景观型防眩板设计

在满足传基本安全功能的基础上,突破传统防眩板外观形式,融合当地文化特色元素设计而成形式各异的景观型防眩板。

 

三.研发产品介绍


1. 高速公路边坡数据库平台

结合高速公路边坡特性,考虑边坡结构面产状和坡面产状的组合关系以及周围环境对边坡类型进行量化分析,包括边坡土质、朝向、坡度、稳定性、护坡类型以及土壤类型等,进行高速公路边坡分类,建立高速公路边坡数据库。

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2. 高速公路积雪结冰预警系统

该产品是一种能准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况并提供积雪结冰预警信息的远程综合监控系统,该系统通过安装于室外的传感器和摄像头实时传输监测点的道路气象信息和现场影像信息,经由系统的中央处理器分析处理后判断对未来数小时内道路结冰积雪情况进行反馈,便于公路养护机构以及用户及时进行除雪工作和出行安排。

 

3. 太阳能结冰预警道钉

3.1 标准版太阳能结冰预警道钉

该产品是一种棱台凸起式交通安防路标,太阳能电池板吸收太阳能转化为电能储存在蓄电池内,由控制器及软件处理分析自身霜的形成来预测道路上冰的存在,当达到一定的阈值时触发LED灯,以达到结冰预警的目的。

 

3.2 深雪版太阳能结冰预警道钉

该产品是一种圆台凸起式交通安防路标,不同于标准版的是安装时基座部埋入路面的嵌入式,具有防撞固定作用;动态监测通过的交通量,对该区域事故量有统计效果;顶部设有灵敏的压力计,通过积雪对道钉的压力判断积雪的深度从而发出不同亮度和频率的蓝色闪光达到深雪预警的作用。

 

4. 自闪式交通路障装置

该产品是一种具有太阳能供电装置并且能够发光自闪的道路交通路障装置,通过太阳能供电装置提供电能,可在夜间自动频闪发光,其余四个侧斜面贴装或喷涂反光材料,实现灯光照射下的被动发光,该产品克服了传统交通路障只能被动发光的缺点,更有助于保证夜间使用时的通行安全。

 

5. 太阳能步道砖

该产品是一种具有夜间照明和指引作用的户外步道砖,其中心区设置有发光构件通过顶部的透光区发光,环绕透光区的其他部分设置太阳能电池板,配合步道砖内部的蓄电池为发光构件提供电能,本步道砖克服了传统产品功能单一的缺点,可改善夜间户外步行道的照明情况,采用太阳能供电的方式解决了户外照明供电不便的问题,同时透光区搭配指引标志使用还可更好的引导行人通行。

 

6. 基于声源引导的盲道地面砖

该产品是一种具有金属上板的混凝土路面砖,金属上板通过粘胶剂或螺纹钉与混净土砖支撑,板上设置向外突出的圆周或斜条纹,当盲人用手杖与之接触时可产生清晰可辨的声音。有效解决盲道地面砖凸起随时间推移而作用不明显的问题,更好地引导行人走路。