CN116383939A - 一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法 - Google Patents

一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，包括：设置检测区域的建筑规划数据以及绿化数据；基于建筑规划数据与绿化数据构建检测区域的建筑三维模型；设置降温标准，对建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果；基于模拟结果与降温标准生成检测区域的绿地配置方案。本发明通过设置建筑与绿植的初始规划参数构建城市区域的三维模型，并通过预设条件，分别改变建筑高度、建筑面积、绿地面积占比、绿地布局以及屋顶绿化方式，对构建的三维模型进行多次热环境模拟，最后根据模拟统计数据以及预设条件不断调整设置参数，生成最优的城市绿化布局方案。通过本方法获取的城市规划参数精准有效，可实现最大程度的降温效果。

Description

一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，特别是涉及一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法。
背景技术
城市热岛效应也称“大气热污染现象”，是指当城市发展到一定规模，由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城币温度朗显高于郊区，形成类似高温孤岛的现象，在气象学上被称为城市热岛。
城市热岛效应除了会导致气温上升外，还会影响当地的天气条件。对降水水平、云量、雾的存在、湿度水平和风型等都会产生影响。而且因热岛效应的影响，大气污染物在热岛中心聚集，浓度剧增，直接刺激人们的呼吸道粘膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病。而且大气污染物还会刺激皮肤，导致皮炎，甚而引起皮肤癌。长期生活在热岛中心区的人们还会表现为情绪烦躁不安、精神萎靡、忧郁压抑、记忆力下降、失眠、食欲减退、消化不良、溃疡增多、胃肠疾病复发等症状。
提高城市绿化覆盖率是消除热岛效应的有效手段，但在现今的城市布局规划中，对绿地面积以及布局的设计往往侧重于美化景观，没有考虑降温作用，由此造成城市温度居高不下。
发明内容
本发明的目的是提供一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，包括以下步骤：
设置检测区域的建筑规划数据以及绿化数据；
基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型；
设置降温标准，对所述建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果；
基于所述模拟结果与所述降温标准生成检测区域的绿地配置方案。
可选地，所述建筑规划数据包括建筑面积、建筑高度、地形数据；所述绿化数据包括绿地面积、绿地布局、绿化布局数据。
可选地，所述降温标准包括最低温度以及使检测区域达到最低温度的建筑面积、建筑高度、绿地比例、绿地布局、绿化布局。
可选地，基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型的过程包括：
基于所述建筑规划数据获取所述检测区域的建筑几何边框；
基于所述绿化数据获取建筑周边的绿地布局以及屋顶绿化布局；
基于所述建筑几何边框、绿地布局以及所述屋顶绿化布局构建检测区域的建筑三维模型。
可选地，对所述建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行变更，分别对数据变更后的建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果。
可选地，按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行改变，分别对改变后的建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
对所述建筑三维模型分别增加建筑面积与建筑物高度进行热环境模拟，分别获取温度随建筑面积与建筑物高度变化的曲线图；
按比例增加绿地面积进行热环境模拟，获取温度随绿地面积变化的曲线图；
分别按照集中型与分布型的绿地布局，以及绿地边界复杂、绿地边界简单的形式进行热环境模拟，分别获取不同绿地布局与绿地边界布局的温度统计结果；
分别按照屋顶边缘与屋顶中央的绿化方式进行热环境模拟，获取不同屋顶绿化方式的温度统计结果。
可选地，基于所述模拟结果与所述降温标准生成检测区域的绿地配置方案的过程包括：
基于所述模拟结果统计降温效果最优的建筑面积、建筑高度、绿地面积、绿地布局、绿化布局数据；
将统计数据与所述降温标准进行比对，判断所述统计数据是否达到降温标准，当所述统计数据均达到降温标准时，则根据所述统计数据生成检测区域的绿地配置方案。
可选地，当存在统计数据未达到降温标准时，则获取未达标准数据所对应的初始设置数据，对初始设置数据进行调整并重新进行热环境模拟，直至统计数据均达到降温标准。
本发明的技术效果为：
本发明通过设置建筑与绿植的初始规划参数构建城市区域的三维模型，并通过预设条件，分别改变建筑高度、建筑面积、绿地面积占比、绿地布局以及屋顶绿化方式，对构建的三维模型进行多次热环境模拟，最后根据模拟统计数据以及预设条件不断调整设置参数，生成最优的城市绿化布局方案。通过本方法获取的城市规划参数精准有效，可实现最大程度的降温效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法流程图；
图2为本发明实施例中的增加建筑物高度的热环境模拟效果图；
图3为本发明实施例中的增加建筑面积的热环境模拟效果图；
图4为本发明实施例中的不同绿地面积降温幅度示意图；
图5为本发明实施例中的不同绿地格局热环境模拟图；
图6为本发明实施例中的不同屋顶绿化方式的热环境模拟图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
如图1-6所示，本实施例中提供一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，如图1所示，包括以下步骤：
设置检测区域的建筑规划数据以及绿化数据；
基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型；
设置降温标准，对所述建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果；
基于所述模拟结果与所述降温标准生成检测区域的绿地配置方案。
其中，所述建筑规划数据包括建筑面积、建筑高度、地形数据；所述绿化数据包括绿地面积、绿地布局、绿化布局数据。所述降温标准包括最低温度以及使检测区域达到最低温度的建筑面积、建筑高度、绿地比例、绿地布局、绿化布局。
作为本申请的一种较佳实施方式，基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型的过程包括：
基于所述建筑规划数据获取所述检测区域的建筑几何边框；
基于所述绿化数据获取建筑周边的绿地布局以及屋顶绿化布局；
基于所述建筑几何边框、绿地布局以及所述屋顶绿化布局构建检测区域的建筑三维模型。
作为本申请的一种较佳实施方式，对所述建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行变更，分别对数据变更后的建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果。
作为本申请的一种较佳实施方式，按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行改变，分别对改变后的建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
对所述建筑三维模型分别增加建筑面积与建筑物高度进行热环境模拟，分别获取温度随建筑面积与建筑物高度变化的曲线图；
对两种不同数据进行调整并模拟发现，区域1.5m高处气温都随着容积率的增大而增大，但是增加建筑面积和提高建筑高度的效果不同，如图2所示。具体地，增大建筑面积提高气温的幅度较大，每增加10％的容积率，区域气温提升0.68℃，如表1所示；而通过提高建筑物高度增加容积率的这一方式，数值仅为0.12℃。因此，建议通过提高建筑高度来增加容积率。
表1
Figure BDA0004163974160000051
Figure BDA0004163974160000061
按比例增加绿地面积进行热环境模拟，获取温度随绿地面积变化的曲线图，如图4所示，根据曲线图可知，随着绿地面积增大，区域平均气温变低。绿地占比10％出现拐点，因此本实施例中绿地占比10％为最佳绿地比例。
分别按照集中型与分布型的绿地布局，以及绿地边界复杂、绿地边界简单的形式进行热环境模拟，分别获取不同绿地布局与绿地边界布局的温度统计结果，如图5及表2所示，根据统计结果可知，分散型绿地降温效优于集中式大型绿地，且绿地边界越复杂的绿地降温效应越好，因此本实施例中采用分布型绿地布局，且采用复杂的绿地边界设置；
表2
a b c d e
温度(℃) 38.14 36.66 37.03 37.13 37.52
分别按照屋顶边缘与屋顶中央的绿化方式进行热环境模拟，获取不同屋顶绿化方式的温度统计结果，如图6所示。
根据统计结果可知，屋顶绿化方式能够减缓热岛效应，位于区域边缘且迎风的降温效强于位于区域中间的绿化方式。且屋顶绿化面积占比4％的绿化区域降温0.7℃，占比10％降温1.1℃。
作为本申请的一种较佳实施方式，基于上述模拟结果，对降温效果最优的建筑面积、建筑高度、绿地面积、绿地布局、绿化布局数据进行统计；将统计数据与设定的降温标准进行比对，判断所述统计数据是否达到降温标准，当所述统计数据均达到降温标准时，则根据所述统计数据生成检测区域的绿地配置方案；当存在统计数据未达到降温标准时，则获取未达标准数据所对应的初始设置数据，对初始设置数据进行调整并重新进行热环境模拟，直至统计数据均达到降温标准。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置检测区域的建筑规划数据以及绿化数据；
基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型；
设置降温标准，对所述建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果；
基于所述模拟结果与所述降温标准生成检测区域的绿地配置方案。
2.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，所述建筑规划数据包括建筑面积、建筑高度、地形数据；所述绿化数据包括绿地面积、绿地布局、绿化布局数据。
3.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，所述降温标准包括最低温度以及使检测区域达到最低温度的建筑面积、建筑高度、绿地比例、绿地布局、绿化布局。
4.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，基于所述建筑规划数据与所述绿化数据构建检测区域的建筑三维模型的过程包括：
基于所述建筑规划数据获取所述检测区域的建筑几何边框；
基于所述绿化数据获取建筑周边的绿地布局以及屋顶绿化布局；
基于所述建筑几何边框、绿地布局以及所述屋顶绿化布局构建检测区域的建筑三维模型。
5.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，对所述建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行变更，分别对数据变更后的建筑三维模型进行热环境模拟，获取模拟结果。
6.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，按比例对所述建筑规划数据与所述绿化数据进行改变，分别对改变后的建筑三维模型进行热环境模拟的过程包括：
对所述建筑三维模型分别增加建筑面积与建筑物高度进行热环境模拟，分别获取温度随建筑面积与建筑物高度变化的曲线图；
按比例增加绿地面积进行热环境模拟，获取温度随绿地面积变化的曲线图；
分别按照集中型与分布型的绿地布局，以及绿地边界复杂、绿地边界简单的形式进行热环境模拟，分别获取不同绿地布局与绿地边界布局的温度统计结果；
分别按照屋顶边缘与屋顶中央的绿化方式进行热环境模拟，获取不同屋顶绿化方式的温度统计结果。
7.根据权利要求1所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，基于所述模拟结果与所述降温标准生成检测区域的绿地配置方案的过程包括：
基于所述模拟结果统计降温效果最优的建筑面积、建筑高度、绿地面积、绿地布局、绿化布局数据；
将统计数据与所述降温标准进行比对，判断所述统计数据是否达到降温标准，当所述统计数据均达到降温标准时，则根据所述统计数据生成检测区域的绿地配置方案。
8.根据权利要求7所述的减缓城市热岛效应的三维绿地配置方法，其特征在于，当存在统计数据未达到降温标准时，则获取未达标准数据所对应的初始设置数据，对初始设置数据进行调整并重新进行热环境模拟，直至统计数据均达到降温标准。
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