上海市高层建筑的城市热力景观效应研究

以上海市外环线以内为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,建立高层建筑热力景观效应研究的指标体系,分析上海市高层建筑的高度、数量、密度、空间布局形态等对城市亮温的影响,发现高层建筑高度与亮温呈负相关,高度越高,周围的亮温越低;高层建筑集中分布的区域,一般属于亮温的中低温分布区;而高层建筑的数量或密度对热场的影响不大。可见,高层建筑合理布局将有利于减弱城市热场效应。     

上海城市天际线与高层建筑发展之关系分析

以上海市2000年中心城区航空影像为基础,基于GIS技术分析城市高层建筑与天际线的分布特点及其影响机制。认为城市天际线与高层建筑相互制约,高层建筑的发展与布局必须考虑城市天际线的特色。     

广州市城区热岛效应的遥感应用研究

利用Landsat TM/ETM + 热红外波段数据,根据辐射传输方程的地表温度反演方法,定量计算了广州市城区1988年、1995年和2002年的地表温度,讨论了广州市热岛扩展的时空演变格局和热岛效应形成的主要因素.结果表明,广州市城市热岛效应明显,热岛分布区域广且范围在不断扩大,在空间分布上呈现"三线四区"的特征.通过地表温度对比分析发现,老城区温度比高温区低3.7℃～4.2℃,比低温区温度高2.9℃～3.3℃,热岛强度为6.6℃～7.6℃;城市的功能布局、人类活动和经济发展与热岛效应的空间分布有十分密切的关系,也是影响城市热环境的重要因素.     

巴黎城市规划布局规律及特点研究

本文在对巴黎城市布局实地考察的基础上，对城市布局规律及特点进行了较为系统和深入的研究。得出巴黎城市布局的主要特点：（1）选择数个（一般为3个）或在高度或在体量上具有一定特点的建筑物作为整个建筑群的主体性建筑统领全区，使该区内其他的建筑物围绕着这些主体标志规则布局。这就使得上述建筑群的布局大多呈现出“三段式”的典型形式。（2）各区内的建筑物多依其地形、道路的走向规则布局。各建筑物间的组合形式既有方形．长方形，也有梯形、三角形以及不规则的四边形等形状。且各组间多呈闭合状态。（3）在建筑群的中心轴线地带内，均为绿化园林区（带），各建筑群的布局均主题突出、清晰明确。（4）城市的各交通枢纽（交叉路口）均以城市广场作为其基本的布局形式。各交通枢纽间均以宽阔、笔直的林荫大道相连，且每条大街都通向一处纪念性的建筑物。     

上海市人类活动对热环境的影响

随着城市规模不断扩张, 由城市热岛现象而导致的热环境问题不断凸现。城市热环境 的时空变化, 是下垫面改变、人为热释放和环境污染等人类活动因素相互交织作用的结果。 由于城市热环境影响因子的复杂性, 传统观测手段和统计方法在获取数据和分析人类活动对 热环境响应机制方面存在着局限性。而卫星遥感和GIS 技术为人类活动对城市热环境的影响 分析提供了技术支撑。选用Landsat ETM+ 影像, 以上海市外环内区域为研究靶区, 在探讨热 环境的空间格局基础上, 运用空间主成分分析方法替代传统的多准则判断(MCE) 方法, 分析 了人类活动对城市热环境的影响特征。结果发现, 对于上海主城区而言, 城市建筑与人口密 度、工业区布局、下垫面类型以及城市景观多样性四个因子是影响城市热环境空间格局的主 导因子; 四个因子的线性模型, 较好地模拟了热环境的空间变化, 定量揭示了上海城市人类活动对热环境的影响机制。     

基于自然区块的城市热环境空间分异性研究

通过有效解决建设用地子类划分,实现定量评价城市热环境的空间分异性,对改善城市生态环境、实现城市化的健康发展具有重要的意义和科学价值。论文以广州市为例,参考自然城市的概念,基于5类兴趣点(Point Of Interest,POI)开放数据,结合城市建设用地分类标准,构建5类自然区块;在Landsat 8遥感影像地表温度反演的基础上,计算分析自然区块下地表热场等级分布格局、热场平均值及热环境足迹范围,以对城市热环境空间分异性进行评价。研究表明：① 自然区块的构建,能准确地反映各类POI数据空间分布情况,能够实现对建设用地子类型的划分;② 5类自然区块内部地表热场等级均以高温像元为主,但等级分布具有显著差异。同时,自然区块的热场平均值由高到低的排序为：工业区块>商业服务业区块>交通与道路区块>居住区块>公共管理与服务区块;③ 自然区块形成的高温集聚区,存在热量扩散现象,实际影响范围大于其物理边界,5类自然区块的热环境足迹范围具有分异性。热环境足迹影响范围由大到小排序为：工业区块>商业服务业区块>居住区块>道路与交通区块>公共管理与服务区块。研究结果可为微观尺度上分析城市热环境、改善城市生态环境、实现城市化的健康发展提供科学依据。     

基于高层建筑布局的长沙市整体空间形象塑造

高层建筑的出现标志着城市空间与景观出现一系列新变化,也给人们带来一系列新的城市问题。以长沙市为例,分析了长沙高层建筑对城市整体空间形象的影响,从城市空间形态、总规层面与控规层面不同视角对高层建筑布局结构优化进行探讨。建构长沙"山、水、洲、城"整体空间结构的基本模式为"两圈、两带、一点、五廊",并通过城市整体景观视廊的设立、城市眺望系统的形成、城市两带天际线的塑造等思路来构建长沙"山、水、洲、城"城市整体空间形象,为城市规划管理决策提供参考。     

城市热环境调节服务供需失衡关键区识别与优先级划分

城市热环境效应严重威胁人类生命安全和社会经济的可持续发展,识别热环境调节服务供需失衡关键区对于缓解城市热环境效应至关重要。本文基于环境风险评估框架和环境公平理论,构建了城市热环境调节服务供需评价指标体系与研究框架：选取危险源、暴露度、脆弱性指标,评价城市居民对热环境调节服务的需求水平;选取热环境调节效率指标评价绿色基础设施对热环境调节服务的供给能力;使用供需匹配和优先级指数识别供需失衡关键区,并划分规划干预优先级。结果表明： ① 厦门岛城市热环境危险源、暴露度和脆弱性之间存在明显的空间异质性,3项指标共同决定需求水平,高需求区占比29.13%,并呈现出“全域分散,局部密集”的空间格局特征。② 厦门岛绿色基础设施空间占比集散特征明显,决定了城市热环境调节供给能力分布不均,低值区占比72.9%,且与热环境调节需求水平存在相反的局部空间集聚特征。③ 厦门岛城市热环境调节服务供需关系具有“高供-高需”“低供-高需”“低供-低需”和“高供-低需”4种类型,其中有451个单元处于“低供-高需”失衡状态,面临供不应求的严峻挑战。④ 有84个单元处于高干预优先级别,主要分布于马垅社区、江村社区、屿后社区及鹭江社区等片区,该类区域是需要优先调控的关键区。本文可为高效选址,针对性地制定城市热环境缓解策略提供科学依据,所构建的指标体系与研究框架适用于其他城市。     

上海城市热环境的空间格局分析

城市热环境是城市空间环境在热力场中的综合表现，通过对城市热环境的研究可以揭示城市空间结构、城市规模的发展变化。在RS、GIS的支持下，研究城市热环境的空间格局分析方法。借鉴景观生态学的研究方法，首次提出热力景观观点用以研究城市热环境空间格局，创建了热力景以空间格局的评价体系（总体评价指标、类评价指标、块评价指标）。对不同时期上海城市热环境的空间结构与格局进行了研究，使传统的对热环境空间格局的定性研究进入了定量阶段。     

基于空间PCA的兰州市热环境人文驱动因素分析

在城市化过程中,人类社会、经济活动的加剧使城市地表热力景观呈现出高度的空间异质性。目前对城市热环境形成、演变的驱动机制、热岛效应与地表覆被变化的定量关系研究大多还是从对某些影响因子的测定入手,缺乏对区域热环境系统全面、综合的评价与分析。利用多源空间数据,以干旱区河谷型城市兰州为研究对象,在探讨热环境的空间格局基础上,运用空间主成分分析方法替代传统的多准则判断方法,分析了人类活动对城市热环境的影响特征。结果表明:兰州市人类活动对热环境的影响因子可以归纳为4种相对独立的基本要素,即景观格局、工业布局、城市建筑以及地表覆盖。影响兰州市中心城区热环境的最核心要素是景观格局,四个因子的线性模型较好地模拟了热环境的空间变化,定量揭示了兰州中心城区人类活动对热环境的影响机制。     

区域风环境研究与通风廊道建设实施建议——以珠三角为例

通风廊道是城市低碳生态建设的重要抓手,文章立足在国内外在城市规划和气候学研究的基础上,对区域尺度通风廊道的分析模拟技术、区域通风潜力地区识别和建设实施建议3 方面进行研究。研究表明：1）基于WRF 中尺度预报模式系统的模拟具有较好的分析效果,能反映珠三角风环境特征;2）通过剖析区域不同类型下垫面的通风潜力,识别出佛山北江、从化流溪河、惠州市北部杨村镇和柏塘镇区域、惠州市白盆珠水库为冬季风进风口,伶仃洋、珠海斗门沿岸以及大亚湾地区为夏季风的进风口;3）同时,识别珠三角地区的镇村、河道、顺风向的山地可以作为区域通风廊道的潜力地区;4）在此基础上,从区域联防联治、空间综合利用、一体化设计3 个方面,提出区域通风廊道建设实施建议。     

新月形沙丘迎风坡气流加速模拟

迎风坡气流加速是决定新月形沙丘发育和形态的动力因子，研究这一加速过程的定量关系有利于认识沙丘的发育、沙丘的形态、沙丘的运动等。通过大量的野外实测数据和前人的理论分析，得出沙丘迎风坡气流加速量主要和沙丘坡度、迎风坡前来流风速以及沙丘高度有关，并建立了新月形沙丘迎风坡气流加速和沙丘形态特征的定量关系。根据这一关系得了在风力较强的风沙环境中，沙丘坡度较小；在风力较弱的风沙环境中，沙丘坡度较陡。地表粗糙度越大，迎风坡坡度越陡。沙丘地貌发育高度存在一上限，这一上限与边界层厚度有关。     

北京城市通风廊道研究I: 环境效应模拟

采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期 1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟试验结果表明：引入通风廊道后气象要素差异不仅限于廊道区,而是在整个研究区域都有体现。模拟的地面风速明显增大,热岛强度减弱,风的平流效应导致热岛范围发生偏移。引入廊道后北京城区月平均气温下降了0.14~0.17℃,平均风速及相对湿度分别增加了0.32~0.36 m/s和2.02%~3.37%。表明通风廊道对于改善城市密集区的风热环境,提高气候舒适性是有效的,背景风速越大,通风廊道的缓解效应越明显。气象要素差异的日变化分布显示,通风廊道对白天气象要素的影响要大于夜间。进一步分析显示,通风廊道对局地气象要素的影响主要来自于风速增大的平流效应及下垫面湍流通量改善两方面的贡献。     

风向随高度的偏转及其对指数廓线的影响——以广州主城区为例

在廓线指数的确定中,不同高度来流方向相同的假定很难得以保证。特别是超高层建筑密集的区域,热力与动力作用使风向随高度的变化复杂化。因此,风向的偏转产生的效应必须要给予重视。以高层建筑密集的广州主城区为例,基于激光雷达在4个不同测点获取1 km以下的垂直风塔数据,利用分钟尺度的高频样本,在划分随高度风向组合类型的基础上,分析了风向偏转对廓线指数的影响以及廓线指数α形成的机理。风向偏转的校正对指数廓线的发育在结构、均值以及高度分布上均产生影响,但最明显的优势是提高了廓线指数表达的科学性。测点所处的风场环境和来流经过的下垫面的建筑高度离散度决定了风廓线指数α。     

北京城市空间形态对热岛分布影响研究

在城市尺度上探究城市空间形态布局对城市热岛（UHI）影响研究,对于城市规划中通风环境改善、生态宜居城市建设具有重要意义。以北京为例,利用2009—2018年高密度自动气象站逐小时气温资料和2018年NPP/VIIRS夜光卫星资料,分析了UHI时空分布特征;利用2017年1∶2000基础地理信息和Landsat8卫星资料,开展了北京主城区建筑高度（BH）、建筑密度（BD）、建筑高度标准差（BSD）、容积率（FAR）、迎风截面积指数（FAI）、粗糙度长度（RL）、天空开阔度（SVF）、城市分数维（FD）等8个空间形态参数和植被覆盖度（VC）、不透水盖度（IC）、反照率（AB）等3个陆表参数的提取,并在城市尺度上开展了这些参数与UHI之间空间相关性及对UHI变化影响研究。结果显示：2009—2018年北京主城区年均、四季以及夜晚02时UHI均存在一个较为固定的形态,年均、春、夏、秋、冬、白天14时和夜晚02时UHI分别为1.81 ℃、1.50 ℃、1.43 ℃、2.16 ℃、2.17 ℃、0.48 ℃和2.77 ℃;8个空间形态参数在一年中大部分时段与UHI存在明显空间相关性,这种相关性在冬季强于其他季节,在夜晚02时强于白天14时,排名前三的分别为SVF、FAR和BD。空间形态参数已超越陆表参数成为UHI变化的重要驱动因子,11种参数对UHI变化的单独贡献为13.7%~63.7%,其中夏季、冬季和全年时段贡献最大的空间形态参数分别是BD（43.7%）、SVF（63.7%）和SVF（45.4%）,贡献最大的陆表参数分别是VC（42.6%）、AB（57.1%）和VC（45.3%）;夏季、冬季和全年时段多个参数对UHI变化的综合贡献分别为51.4%、69.1%和55.3%,主导要素分别为BD、SVF和BD。     

乌兰布和沙漠流动沙丘风蚀空间分布规律及其影响因素

为科学治理黄河乌兰布和沙漠沿岸风沙入黄问题,以该河段风沙危害严重的刘拐沙头流动沙丘为研究对象,开展沿岸沙丘风蚀与沉积规律及其影响因素研究。结果表明：（1）沙丘不同部位风蚀与沉积存在差异,与风速在沙丘的空间分布相关。迎风坡坡脚、坡中以风蚀为主,风蚀速率分别为1.07、1.31 cm·d^-1;坡顶风蚀和沉积交替进行,风蚀速率2.16 cm·d^-1,沉积速率1.36 cm·d^-1;沙丘背风坡受反向气流影响以沉积为主,沉积速率2.19 cm·d^-1,风蚀主要出现夏秋季节反向风时期;丘间地受上风向沙丘阻挡的影响,一般以沉积为主,平均沉积速率0.12 cm·d^-1。丘间地净风蚀量与背风坡显著差异（P<0.05）,但与坡脚、坡中和坡顶差异不显著（P>0.1）;背风坡净风蚀量与坡脚、坡中和坡顶极显著差异（P<0.01）。从总风蚀速率来看,风沙活动活跃强度排序：坡顶 > 背风坡 > 坡中 > 坡脚 > 丘间地。（2）冬春季节风蚀与夏秋季节存在显著差异（P<0.05）,风力和降水的季节性差异是造成风蚀季节性差异的主要因素。研究结果可为沿岸流动沙丘风沙入黄防治和完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。     

新月形沙丘迎风坡形态及沉积物对表面气流的响应

对孤立新月形沙丘迎风坡风速的野外实测和计算表明,沙丘迎风坡表面风速廓线呈非对数关系,近地面剪切风速和输沙强度由坡脚至丘顶总体呈递增趋势,但同时随断面坡度的增减而发生相应的变化;沿断面输沙率的变化导致蚀积强度的改变,表现为沙丘迎风坡坡度变缓的部位沉积大于侵蚀,其它部位侵蚀大于沉积,其中丘顶输沙率和侵蚀强度最大。在沙丘形态上,表现为坡度减缓的部位沉积变凸、其它部位因侵蚀变凹以及坡脚和丘顶的前移。变凸和变凹部位反过来又制约着表面剪切风速的相应变化。粒度分析也表明,沙丘迎风坡表面粒度特征主要取决于表面蚀积状况,同断面形态表现出密切的相关性。     

广州市主城区风道特征与通风效能评估

本文以广州市主城区为研究对象,简化城市建筑群后绘制出无建筑区域的中心线,进而识别风道。利用2016年逐时风向风速数据,基于GIS提出了度量风道物理、热力属性的指标,据此分析风道特征,并对通风效能进行了评估。研究表明：① 在40 m分辨率下识别出潜在风道中心线共有2451条,相互组合后达到风道标准的有142条,总通风面积为96.49 km²,占研究区的21.59%。② 以珠江新城为中心,研究区潜在通风网络呈现略向东北方向倾斜的密—疏—密的圈层特征;老城区通风面积有限,区际间风道的宽高比差异较大,珠江新城最低（6.54）,海珠湿地最高（74.43）;主城区外围区域的绿地与水域占风道通风面积比重超过90%。③ 由走向效能空间分布格局的相似性,可分为春、夏和秋冬3个模式;依据走向效能得分的季节变化规律,划分出常年风道、季节风道和沟通风道3类。各季节通风效能评估优劣关系为：秋>冬>春>夏。④ 研究区内高架桥对阻滞度的贡献是行道树的2倍以上,阻滞度最大值为4.70 m³/m²,阻滞程度较高的区域大部集中分布在研究区西侧,特别是三元里周边密集的立交桥群区域。     

沙丘迎风坡曲率对风速加速因子的影响

 采用FLUENT软件对沙丘迎风坡风速加速过程进行计算,研究沙丘高度、来流风速、迎风坡角度和曲率对迎风坡加速因子的影响,结果显示,来流风速和沙丘高度对加速因子的影响不明显,迎风坡曲率和迎风坡角度对加速因子有明显的影响,并给出加速因子随曲率和迎风坡角度变化的拟合公式。     

广东省沿海风随高度变化研究

根据实测资料对我省沿海地区的风随高度变化规律进行了探讨，分析了沿海地区风向、风速变化特点，风速廓线指数律适合于我省沿海地区，根据指数律拟合的我省沿海地区风随高度变化系数小于目前各类规范所规定的系数。