CN111444558B - 一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，步骤一、划定作用空间，将城市现状下垫面数据、城市规划用地数据分别导入城市气象生态分析软件，分析城市地表通风潜力等级，识别出城市通风环境较差的区域，通过卫星遥感影像数据反演得到地表温度，计算出城市热岛强度较高的区域。本发明中，从作用空间的范围界定、补偿空间的识别以及通风廊道的构建与验证、通风廊道的管控四个方面建立了一套完整的针对城市整体通风能力提升的城市通风廊道，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精准、易于检测、方便管控。
Description
技术领域
本发明涉及城市规划技术领域，尤其涉及一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法。
背景技术
随着我国城镇化水平大幅度提升，城市建成区规模大幅度增长、城市下垫面变得愈发粗糙，全国许多城市的风速普遍呈现逐年降低态势，气候变化导致的热岛效应、雾霾等城市气候环境问题日益凸显。
城市通风廊道是“以提升城市的空气流动性、缓解热岛效应和改善人体舒适度为目的，为城区引入新鲜冷湿空气而构建的通道”，城市通风廊道有利于促进城市空气循环、舒缓夏季热岛效应；开展城市通风廊道规划研究工作，是在生态文明建设的大背景下、通过优化城市建设布局、科学预留通风廊道，以提升城市利用风势进行通风换气的能效。
传统的城市通风廊道规划方法能识别出通风廊道，但无法解决目前建成区及规划新区因为空间不合理带来的通风不畅的问题，即缺乏构建的过程；其次，传统的城市通风廊道规划方法对通风廊道边界的界定不清晰，仅简单用结构性的线条表达，廊道沿线管控地区的边界也难以界定，降低了规划的可操作性。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决背景技术中的问题，而提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，包括以下步骤：
步骤一、划定作用空间，将城市现状下垫面数据、城市规划用地数据分别导入城市气象生态分析软件，分析城市地表通风潜力等级，识别出城市通风环境较差的区域，通过卫星遥感影像数据反演得到地表温度，计算出城市热岛强度较高的区域；
步骤二、划定补偿空间，采用卫星遥感影像反演的地表温度和土地利用类型这两个参数确定绿源等级，将其作为补偿空间；
步骤三、确定城市通风廊道边界，在城市用地现状和规划图上叠加夏冬季主导风向、作用空间、补偿空间，将能够联通补偿空间与作用空间的区域，采用识别加构建的方法划定城市通风廊道边界，并通过指标体系进行通风效果验证；
步骤四、通风廊道划分，将划定的城市通风廊道划分为生态管控区、已建建设用地管控区、未建建设用地管控区、污染产业严控区，并以图则的形式予以表达，以利于规划管理；
步骤五、优化通风廊道。
作为上述技术方案的进一步描述：
步骤一中，所述城市地表通风潜力表征的是空气流通能力，由天空开阔度和粗糙度长度共同确定，按通风能力由低到高共划分为5个等级。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述作用空间是通风环境较差的区域、热岛强度较高的区域、大气污染物集聚的区域的集合。
作为上述技术方案的进一步描述：
卫星影像数据反演是指基于分裂窗算法，利用Landsat8/TIRS的第10、11通道反演地表温度；
分裂窗算法基本步骤如下：
1）、估计大气对地表热辐射的影响；
2）、从卫星观测到的热辐射总量中减去这部分影响得到地表热辐射强度；
3）、将这一热辐射强度转化可得相应的地表温度。
作为上述技术方案的进一步描述：
步骤二中，采用卫星遥感影像提取土地类型和面积是指利用高分辨率卫星遥感数据通过地理信息系统进行识别，并按照绿源强度由高到低划分为1至3共三个等级。
作为上述技术方案的进一步描述：
步骤三中，在城市用地现状和规划图上叠加夏冬季主导风向、作用空间、补偿空间，是在ARCGIS软件中，分别将夏冬季主导风向、作用空间边界、补偿空间边界进行空间叠加。
作为上述技术方案的进一步描述：
步骤三中，识别是将能够联通补偿空间与作用空间的区域、且通风潜力等级为4或5级的区域占拟划定廊道总面积比例不小于60%的城市空间划定为通风廊道范围，可称为拟划定区，拟划定区贯穿城区，构建是将位于拟划定通风廊道上的通风潜力较差的区域纳入通风廊道范围。
作为上述技术方案的进一步描述：
拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于30°、廊道宽度不小于200m、长度不小于2000m，则将其确定为一级通风廊道，拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于45°、廊道宽度不小于100m、长度不小于1000m，则将其确定为二级通风廊道
作为上述技术方案的进一步描述：
制定指标体系进行通风效果验证将通风廊道规划后的城区通风效能提升情况进行量化，量化指标包括一级廊道通风能力指数、二级廊道通风能力指数两个指标，要求通风能力指数较通风廊道规划建设管控前提升至少7%。
作为上述技术方案的进一步描述：
步骤四中，生态管控区即位于划定廊道内的公园绿地、防护绿地、水体，该管控区域要求进行刚性边界控制、需满足建筑高度、建筑密度、建筑布局控制要求，已建建设用地管控区强调结合城市更新逐步有机更新，更新地块需满足阻风绿、高宽比、建筑密度、建筑高度、建筑布局的控制要求；未建建设用地管控区强调规划预控，需满足阻风绿、高宽比、建筑密度、建筑高度、建筑布局的控制要求；污染产业严控区是指位于通风廊道主导风向上游的产业用地区域，强调产业准入门槛的控制。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，从作用空间的范围界定、补偿空间的识别以及通风廊道的构建与验证、通风廊道的管控四个方面建立了一套完整的针对城市整体通风能力提升的城市通风廊道，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精准、易于检测、方便管控。
2、本发明中，通过从城市气象部门处获取近10年的城市气象数据，可以准确的识别城市夏季和冬季的主导风向，以及城市大气污染物集聚分布的情况，确保所识别的作用空间范围的准确性。
3、本发明中，划定通风廊道边界划定的方法，首先对通风廊道的宽度、与主导风向的夹角、通风廊道长度作为基准设定，然后基于问题导向和目标导向共同划定通风廊道，即要识别出能作为通风廊道的城市区域，也要将位于廊道方向上的通风环境较差区域划入通风廊道范围内，从而形成贯穿型廊道；这种规划方法不仅是识别，还有构建的过程，对于通风廊道的管控方案是按照不同的区域分别提出的，这有利于所划定的通风廊道能在下层次规划中的传导实施。
附图说明
图1为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法整体的结构示意图；
图2为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法城市通风潜力图的结构示意图；
图3为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法的城市绿源分布图的结构示意图；
图4为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法中通风廊道布局图结构示意图；
图5为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法中规划管理图则示意结构示意图。
图6为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法中绿源等级分类表的结构示意图；
图7为本发明提出的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法中分裂窗法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-7，一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，包括以下步骤：
步骤一、划定作用空间，将城市现状下垫面数据、城市规划用地数据分别导入城市气象生态分析软件，分析城市地表通风潜力等级，识别出城市通风环境较差的区域，通过卫星遥感影像数据反演得到地表温度，计算出城市热岛强度较高的区域，城市现状下垫面数据为卫星影像数据，包括覆盖规划城市的高分辨率卫星遥感数据及现状建筑物数据，空间分辨率不低于30m，由此，通过获取详细的合肥市气象数据、城市下垫面数据、城市遥感数据，共同确定城市主导风向和作用空间；具体的为：首先获取合肥市近10年的城市气象数据，城市气象数据包括夏季、冬季城市各气象站处实测气温、风速风向数据、大气污染物浓度数据；然后，基于地理信息系统(GIS)数据平台和中尺度天气预报模型，将城市气象数据、城市现状下垫面数据及规划用地数据导入，通过统计分析和数值模拟，明确城市夏季和冬季的主导风向及大气污染物集聚的区域；在遥感图像处理平台（ENVI），运用遥感影像数据，基于分裂窗算法，利用Landsat8/TIRS的第10、11通道反演地表温度，识别城市热岛强度较高的区域，其中，如图7，分裂窗算法基本步骤如下：
1）、估计大气对地表热辐射的影响；
2）、从卫星观测到的热辐射总量中减去这部分影响得到地表热辐射强度；
3）、将这一热辐射强度转化可得相应的地表温度；
运用南京可桢气象科技有限公司和安徽省气候中心联合研发的《城市气象生态指标计算》软件系统，基于现状下垫面数据及规划用地数据运算得到城市地表通风潜力等级，如图2，城市地表通风潜力表征的是空气流通能力，由天空开阔度和粗糙度长度共同确定，按通风能力由低到高共划分为5个等级，通过向《城市气象生态指标计算》软件系统输入现状数据即可计算出各项指标的栅格数据图，其功能强大、使用便利，无需具备较强的专业背景即可完成计算；该软件集成了用来评估城市气象生态的常用指标计算功能，包括天空开阔度和地表粗糙度长度，其中，天空开阔度是对地表形态开阔程度的定量描述，反映了周围地形和地物对物理辐射在半球范围内的遮蔽影响及视线在半球范围内被遮挡的程度，采用基于数字高层的栅格计算模型来计算；粗糙度长度代表近地面平均风速为零处的高度，是描述地球表面地面起伏状况的一个指标，反映地表对风速减弱作用以及对风沙活动的影响；
步骤二、如图3和图6、划定补偿空间，采用卫星遥感影像反演的地表温度和土地利用类型这两个参数确定绿源等级，并按照绿源强度由高到低划分为1至3共三个等级，将其作为补偿空间，其中土地利用类型是指指水体、林地、绿地、农田，并将面积大于3600㎡的水体确定为1级强绿源、面积大于20000㎡林地或绿地确定为2级较强绿源、将面积积大于16000㎡但小于20000㎡的林地或绿地确定为3级一般绿源；
步骤三、确定城市通风廊道边界，在城市用地现状和规划图上叠加夏冬季主导风向、作用空间、补偿空间，将能够联通补偿空间与作用空间的区域，采用识别加构建的方法划定城市通风廊道边界，具体的为：在地理信息系统(GIS)数据平台内结合ARCGIS软件，叠加夏冬季主导风向、上述步骤得出的作用空间、补偿空间，将能够联通补偿空间与作用空间的区域、且通风潜力等级为4或5级的区域占拟划定廊道总面积比例不小于60%的城市空间划定为通风廊道范围，并将位于拟划定通风廊道上的通风潜力较差的区域纳入通风廊道范围，该区域将通过规划手段改善通风能力，若拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于30°、廊道宽度不小于200m、长度不小于2000m，则将其确定为一级通风廊道；拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于45°、廊道宽度不小于100m、长度不小于1000m，则将其确定为二级通风廊道；并将城市主导风向的进风端和出风段结合现状生态情况划定为城市通风口地区，并通过指标体系进行通风效果验证，制定指标体系进行通风效果验证是为了将通风廊道规划后的城区通风效能提升情况进行量化，量化指标包括一级廊道通风能力指数、二级廊道通风能力指数两个指标，要求通风能力指数较通风廊道规划建设管控前提升至少7%，具体量化步骤为：在ARCGIS软件中，将划定的通风廊道范围叠放在原始下垫面数据图层之上，通过优化调整（如降低建筑物高度、建筑物密度、建筑组合方式）位于通风廊道范围之内的现状建筑，形成优化后的下垫面数据，经生态分析软件计算其优化后的通风能力指数，将按照通风廊道管控要求进行布局优化的廊道进行通风能力分析，若达到7%的通风能力提升度，则达到规划预期，如图4，最终划定9条一级通风廊道、18条二级通风廊道；
步骤四、如图4和图5、通风廊道划分，将划定的城市通风廊道划分为生态管控区、已建建设用地管控区、未建建设用地管控区、污染产业严控区，并以图则的形式予以表达，以利于规划管理，本技术方案中是从作用空间的范围界定、补偿空间的识别以及通风廊道的构建与验证、通风廊道的管控四个方面建立了一套完整的针对城市整体通风能力提升的城市通风廊道，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精准、易于检测、方便管控；
步骤五、依据划定的通风廊道方案，对相关规划进行空间布局的优化，指引建成区进行城市更新。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、划定作用空间，将城市现状下垫面数据、城市规划用地数据分别导入城市气象生态分析软件，分析城市地表通风潜力等级，识别出城市通风环境较差的区域，通过卫星遥感影像数据反演得到地表温度，计算出城市热岛强度较高的区域；
步骤二、划定补偿空间，采用卫星遥感影像反演的地表温度和土地利用类型这两个参数确定绿源等级，将其作为补偿空间；
步骤三、确定城市通风廊道边界，在城市用地现状和规划图上叠加夏冬季主导风向、作用空间、补偿空间，将能够联通补偿空间与作用空间的区域，采用识别加构建的方法划定城市通风廊道边界，并通过指标体系进行通风效果验证；
步骤四、通风廊道划分，将划定的城市通风廊道划分为生态管控区、已建建设用地管控区、未建建设用地管控区、污染产业严控区，并以图则的形式予以表达，以利于规划管理；
步骤五、优化通风廊道。
2.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤一中，所述城市地表通风潜力表征的是空气流通能力，由天空开阔度和粗糙度长度共同确定，按通风能力由低到高共划分为5个等级。
3.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，所述作用空间是通风环境较差的区域、热岛强度较高的区域、大气污染物集聚的区域的集合。
4.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，卫星影像数据反演是指基于分裂窗算法，利用Landsat8/TIRS的第10、11通道反演地表温度；
分裂窗算法基本步骤如下：
1）、估计大气对地表热辐射的影响；
2）、从卫星观测到的热辐射总量中减去这部分影响得到地表热辐射强度；
3）、将这一热辐射强度转化可得相应的地表温度。
5.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤二中，采用卫星遥感影像提取土地类型和面积是指利用高分辨率卫星遥感数据通过地理信息系统进行识别，并按照绿源强度由高到低划分为1至3共三个等级。
6.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤三中，在城市用地现状和规划图上叠加夏冬季主导风向、作用空间和补偿空间，是在ARCGIS软件中，分别将夏冬季主导风向、作用空间边界、补偿空间边界进行空间叠加。
7.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤三中，识别是将能够联通补偿空间与作用空间的区域、且通风潜力等级为4或5级的区域占拟划定廊道总面积比例不小于60%的城市空间划定为通风廊道范围，可称为拟划定区，拟划定区贯穿城区，构建是将位于拟划定通风廊道上的通风潜力较差的区域纳入通风廊道范围。
8.根据权利要求7所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于30°、廊道宽度不小于200m、长度不小于2000m，则将其确定为一级通风廊道，拟划定区若与城市夏冬季主导风向夹角小于45°、廊道宽度不小于100m、长度不小于1000m，则将其确定为二级通风廊道。
9.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤三中，制定指标体系进行通风效果验证将通风廊道规划后的城区通风效能提升情况进行量化，量化指标包括一级廊道通风能力指数、二级廊道通风能力指数两个指标，要求通风能力指数较通风廊道规划建设管控前提升至少7%。
10.根据权利要求1所述的一种提升城市气候宜居度的城市通风廊道划定方法，其特征在于，步骤四中，生态管控区即位于划定廊道内的公园绿地、防护绿地、水体，该管控区域要求进行刚性边界控制、需满足建筑高度、建筑密度、建筑布局控制要求，已建建设用地管控区强调结合城市更新逐步有机更新，更新地块需满足阻风绿、高宽比、建筑密度、建筑高度、建筑布局的控制要求；未建建设用地管控区强调规划预控，需满足阻风绿、高宽比、建筑密度、建筑高度、建筑布局的控制要求；污染产业严控区是指位于通风廊道主导风向上游的产业用地区域，强调产业准入门槛的控制。
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