CN105844547A - 一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,该方法包括以下步骤:1)获取城市气象数据,将数据导入城市三维建筑空间模型构建城市环境气象图,识别出作用空间,通过现场实测确定作用空间;2)分析城市盛行风主导风向,研究城市周边的条件确定城市内风来源,确定补偿空间;3)根据作用空间与补偿空间,以城市通风廊道主通风廊道宽度不小于200m、次通风廊道宽度不小于100m及城市通风廊道与主导风向夹角小于45°为前提,结合城市内开敞空间、建筑密度以及两侧建筑的平均高度构建城市通风廊道。本发明从作用空间的定位、补偿空间的选择以及通风廊道的划定三个方面对现有技术做了改进,从而使城市通风廊道的划定更加准确、系统及高效。
Description
技术领域
本发明属于城市规划方法领域,尤其是基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法。
背景技术
城市通风廊道的划定对处理现在的高温热浪、空气污染、雾霾频发以及城市热岛效应加剧等气候问题有直接的作用。城市通风廊道可以促进城市空气循环,降低空气污染,从而改善城市通风环境,尤其是缓解夏季的热岛效应,减低冬季采暖期雾霾发生频率,使市民拥有舒适健康的城市生活环境。
传统的划定城市通风廊道的城市规划技术主要有三种,分别为基于空气流动的理论机理、基于下垫面气候功能评价标准以及NOAA-AVHRR双通道的劈窗算法对Landsat 8影像进行地表温度的反演。
传统方法一:基于空气流动的理论机理。其是指根据流体动力学,在惯性参考系中,影响大气运动的基本作用力有气压梯度力、摩擦力、重力和科里奥利力。而我们的城市建设当中很难影响重力和科里奥利力,但是可以影响一定范围内的气压梯度力和地面摩擦力,从而对空气流动产生影响。其中气压梯度力的方向总是由气压高处指向气压低处。气压随高度的增加而降低,形成垂直方向的气压梯度力;此外,由于地球表面的不均匀性及辐射的南北差异,形成了水平方向上的气压梯度力。气压梯度力对城市内的大气运动起着重要作用。其中地面摩擦力与城市建设程度有关。地面粗糙度与地表覆盖类型、建筑密度、容积率、高度等因素相关。由于地表的摩擦作用,接近地表的风速随着离地高度的减小而降低,形成梯度风,其变化规律可以表示为指数函数。
主要问题:在实际的观察中发现,气压梯度力和地面摩擦力暂时无法直接测量,在对于城市通风廊道划定上只能提供理论上指导意义,不易形成统一标准用来规范划定方法。
传统方法二:基于下垫面气候功能评价标准。其是指德国学者Kress最早根据局地环流提出的下垫面气候功能评价标准,将城市通风系统分为作用空间、补偿空间与空气引导通道。其中作用空间是指需要改善风环境或降低污染的地区;补偿空间则指产生新鲜空气或局地风系统的来源地区;空气引导通道是指将空气由补偿空间引导至作用空间的连接通道。
主要问题:在作用空间以及补偿空间的定位和寻找上往往是人脑智力活动的结果,在空气引导通道的划定上也没有形成系统性和科学性。
传统方法三:OAA-AVHRR双通道的劈窗算法对Landsat 8影像进行地表温度的反演。其是一种根据城市的高温区和低温区来识别作用空间和补偿空间的方法。主要有四个步骤,数据预处理、亮温计算、比辐射率计算以及地表温度反演。
主要问题:OAA-AVHRR双通道的劈窗算法对Landsat 8影像进行地表温度的反演这一方法过于繁琐,由于数据较难获取处理时间长,并且误差较大不利于实际操作,对于城市通风廊道划定来说实用价值较低。
发明内容
本发明提出的是一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其目的旨在规避以往划定城市通风廊道的规划过程中不够准确、系统和高效的问题。
为达到上述目的,本发明可采用如下技术方案:
一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,该方法包括以下步骤:
1)获取城市气象数据,将城市气象数据导入城市三维建筑空间模型构建城市环境气象图,识别出作用空间,通过现场实测确定作用空间;
2)分析城市盛行风主导风向,研究城市周边的条件确定城市内风来源,确定补偿空间;
3)根据作用空间与补偿空间,以城市通风廊道主通风廊道宽度不小于200m、次通风廊道宽度不小于100m以及城市通风廊道与主导风向夹角小于45°为前提,结合城市内开敞空间、建筑密度以及两侧建筑的平均高度构建城市通风廊道。
与现有技术相比,本发明从作用空间的定位、补偿空间的选择以及通风廊道的划定三个方面对现有技术做了改进,使得采用本发明所提供的技术方案进行城市通风廊道的规划结果更加准确、更加系统并且更加高效。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图;
图2是本发明实施例作用空间的示意图;
图3是本发明实施例补偿空间的示意图;
图4是本发明实施例划定的通风廊道示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案;
本申请结合芜湖市城市通风廊道划定作为具体实施例来详细说明本发明的技术方案。
图1是本申请整个实施例的流程图。
一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,该方法包括以下步骤:
1)通过获取详细的芜湖市气象数据,与城市三维模型结合绘制出城市环境气象图识别作用空间,同时通过现场实测调查来加以确定作用空间。
步骤1)具体为:首先获取芜湖市近5年的城市气象数据,所述城市气象数据包括夏季城市各气象站处实测温度数据、城市PM2.5数据。
然后,将城市气象数据导入城市三维建筑空间模型构建城市环境气象图,识别出作用空间,通过现场实测确定作用空间。基于地理信息系统(GIS)数据平台进行量化及可视化表达,识别出温度高且污染严重的地区作为作用空间(图2)。对识别出来的高温度高污染的地区进行全方位的现场实测,另外选取温度反差较大的地区在夏季使用温度测量仪和PM2.5测量仪进行持续一周的测量,将所得数据与城市气象数据相对比,以确定作用空间的准确性。
2)分析城市盛行风主导风向,同时,分析城市周边的条件确定城市内风来源,确定补偿空间。通过分析城市盛行风主导风向,得出城市夏季主导风向,将城市夏季主导风向上风向有水陆、地形、绿化条件的地区作为补偿空间。分析城市周边的条件包括分析城市周边水陆条件、分析城市周边地形条件及分析城市周边绿化条件。
所述分析城市周边水陆条件包括分析城市周边是否有大型水体存在,如果有海洋,则会形成海陆风系统;如果有湖泊,将会形成湖陆风系统;分析城市周边地形条件包括分析城市周边是否有地形变化存在,如果有山体,则会形成山谷风系统;如果有江河,则会形成河川风系统;分析城市周边绿化条件包括分析城市周边是否有热压差存在,如果有乡村,则会形成城乡风系统;如果有绿地,则会形成绿地风系统。
参图3,最终确定三个补偿空间。
3)根据作用空间与补偿空间,以城市通风廊道主通风廊道宽度不小于200m、次通风廊道宽度不小于100m以及城市通风廊道与主导风向夹角小于45°为前提,结合城市内开敞空间、建筑密度以及两侧建筑的平均高度构建城市通风廊道。
将在补偿空间与作用空间的风道上开敞空间所占比例大于80%作为主通风廊道;将在补偿空间与作用空间的风道上开敞空间所占比例大于75%不大于80%作为次通风廊道。
将在补偿空间与作用空间的风道上建筑密度不大于25%作为主通风廊道;建筑密度大于25%不大于30%作为次通风廊道。
将在补偿空间与作用空间的风道上两侧建筑的平均高度不大于风道宽度的50%作为主通风廊道;两侧建筑的平均高度大于50%小于100%作为次通风廊道。
如图4,最终划定六条通风廊道。
本发明从作用空间的定位、补偿空间的选择以及通风廊道的划定三个方面对现有技术做了改进,使得采用本发明所提供的技术方案进行城市通风廊道的规划结果风景准确、系统并高效。
因为本发明提供的识别作用空间的方法是通过从城市气象局处获取近5年的城市气象数据,可以准确的反应出城市各个地区的温度高低以及各个地区的PM2.5准确值。另外通过现场实测来加以确定作用空间,确保所识别的作用空间更加有说服力。
且,本发明提供的判定补偿空间的方法是通过对城市盛行风方向的分析,同时对城市周边的水陆、地形、绿化等条件的研究确定城市内风的主要来源,确定补偿空间。比以往的补偿空间确定上更为系统,能够从全面的条件要素中进行判定。
另外,本发明提供的划定通风廊道的方法,首先对通风廊道的宽度以及与主导风向的夹角作为基准设定,然后通过开敞空间、建筑密度及两侧建筑的平均高度的具体数值来划定通风廊道的走向。这种规划方法规避了以往划定通风廊道时依靠人脑智力活动的行为,更为科学更加高效。
另外,本发明的具体实现方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是,该方法包括以下步骤:
1)获取城市气象数据,将城市气象数据导入城市三维建筑空间模型构建城市环境气象图,识别出作用空间,通过现场实测确定作用空间;
2)分析城市盛行风主导风向,同时,研究城市周边的条件确定城市内风来源,确定补偿空间;
3)根据作用空间与补偿空间,以城市通风廊道主通风廊道宽度不小于200m、次通风廊道宽度不小于100m以及城市通风廊道与主导风向夹角小于45°为前提,结合城市内开敞空间、建筑密度以及两侧建筑的平均高度构建城市通风廊道。
2.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤1)中,所述城市气象数据包括夏季城市各气象站处实测温度数据、城市PM2.5数据。
3.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤1)中,所述作用空间是基于地理信息系统数据平台进行量化及可视化表达识别出的。
4.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤1)中,所述确定作用空间是通过选取具有温度反差的地区在夏季使用温度测量仪和PM2.5测量仪进行持续一周的测量,将所得数据与城市气象数据相对比,从而确定作用空间。
5.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤2)中,分析城市盛行风主导风向,得出城市夏季主导风向,分析城市周边条件,将城市夏季主导风向上风向有水陆、地形、绿化条件的地区作为补偿空间。
6.根据权利要求5所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:分析城市周边条件包括分析城市周边水陆条件;分析城市周边地形条件;分析城市周边绿化条件;分析城市周边水陆条件包括分析城市周边是否有大型水体存在,如果有海洋,则会形成海陆风系统;如果有湖泊,将会形成湖陆风系统;分析城市周边地形条件包括分析城市周边是否有地形变化存在,如果有山体,则会形成山谷风系统;如果有江河,则会形成河川风系统;分析城市周边绿化条件包括分析城市周边是否有热压差存在,如果有乡村,则会形成城乡风系统;如果有绿地,则会形成绿地风系统。
7.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤3)中,将在补偿空间与作用空间的风道上开敞空间所占比例大于80%作为主通风廊道;将在补偿空间与作用空间的风道上开敞空间所占比例大于75%不大于80%作为次通风廊道。
8.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤3)中,将在补偿空间与作用空间的风道上建筑密度不大于25%作为主通风廊道;建筑密度大于25%不大于30%作为次通风廊道。
9.根据权利要求1所述的基于热岛效应消解的城市通风廊道划定方法,其特征是:步骤3)中,将在补偿空间与作用空间的风道上两侧建筑的平均高度不大于风道宽度的50%作为主通风廊道;两侧建筑的平均高度大于50%小于100%作为次通风廊道。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160810 |