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居民区 2D/3D 景观形态对热环境的影响研究

文献类型:学位论文

作者田韫钰
答辩日期2019-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师周伟奇
关键词热岛 效应 入射太阳 辐射 居民区 三维 形态,城市 生态学,北京 Urban Heat Island, Incoming Solar Radiation, Neighborhood 3d Morphology, Urban Ecology, Beijing
学位名称理学硕士
学位专业生态学
其他题名Effects of urban 2D/3D morphology on thermal environment in residential neighborhoods
英文摘要

        城市化导致的 热岛效应带来了一系列生态环境问题,而居民区内部的热环境更是直接影响着人们的健康 和 日常生活。局地景观形态是 影响 城市热环境的重要因素。 目前大量的研究主要关注城市二维景观格局(土地利用、绿地覆盖率等)对城市热环境的影响,但是三维空间形态对城市微气候的影响可能更加显著 。同时,已有的 分析三维 形态 与热环境之间关系的研究主要为模拟研究,而 理论上来讲,植被和建筑在三维空间上对热环境的影响过程错综复杂,需要更多的 实证研究来探讨。
        为了探究居民区二维和三维 形态对实测气温的影响,本研究选取北京市五
环内 24个居民区作为研究对象,利用高分遥感、建筑高度、激光点云数据,量化了居民区在二维和三维方向上的景观形态特征,结合 HOBO气温监测数据,探讨 1)不同形态居民区的气温是否有差异 2)居民区二维和 三维 景观形态是如何影响内部气温的?在此基础上, 通过模型 模拟,进一步探讨 了 二维和 三维形态 如何 通过 影响 入射太阳辐射 进而影响气温的过程 。 主要研究结果和结论包括以下几个方面:
      (1)揭示 了所选 居民区二维和三维景观形态及热环境特征。 ① 24个居民区的景观形态存在显著差异。例如 低层居民区的平均二维和 三维 绿化程度均高于高层居民区,并且三维空间上的绿化程度(植被建筑 体积比 )差异 更加明显 。植被建筑体积比( VV2BV)与植被覆盖率 GCR)均为:板楼 >板塔结合 >塔楼。 ② 24个居民区内部的气温也存在显著差异,其中高温时段( 12:00-16:00)的差异最为明显。此外,高层居民区在夜间的气温普遍高于低层居民区,而在日间高温时段的 气温则 低于低层居民区。
       (2)居民区二维和 三维 景观形态对内部气温有一定影响。 ① 三维指标与气温之间的相关性整体强于只考虑土地覆盖类型的二维指标;考虑多个景观要素的形态指标与气温之间的相关性明显高于单个景观要素指标。 ② 植被建筑体积比( VV2BV)是居民区气温的主要影响因子。植被建筑体积比、建筑高度、邻近建筑间距是影响日最高气温与日间气温的主要形态因子,而夜间气温主要
受建筑高度的影响。③ 高低层居民区气温的主要影响因子不同。低层居民区的日间气温主要受到植被建筑体积比的显著负面影响,而高层居民区的日间气温则 主要受到建筑东西向与南北向长度比的显著负面影响。
      (3)居民区二维和 三维 景观形态对日累积 太阳 入射量有一定影响, 同时入射量 对气温值有明显的正向驱动作用。 ① 居民区内部的日累积入射量存在显著的空间分布差异。屋顶部分的入射量占整个居民区入射量的比例接近三分之二。 ②建筑物东西向与南北向长度之比( EW/NS)是居民区日累积入射量的主要影响因子。建筑东西向与南北向长度之比越大,居民区内日累积入射量越少;随着建筑覆盖率的增加,去除屋顶辐射值后的入射量有逐渐减小 的趋势。 ③ 一天中,居民区累积入射量、每小时入射量对逐时气温值均有明显的正向驱动作用,但气温变化滞后于每小时入射量变化约 3-4小时。 ④ 各居民区日累积入射量与气温之间也存在一定相关性,特别是去除屋顶辐射值的入射量 但夜间气温与居民区白天接收的辐射值基本不相关。
      相比于基于数值模型和三维模型 的模拟研究,本研究中 气温 数据来自现场 实测, 探讨了 三维形态对 实测 气温的影响 机制。同时 选取的 三维指标较为全面 地表征了居民区三维形态特征, 并 具有一定 规划指导意义。本研究在分析居民区景观形态与气温之间关系的基础上,进一步解析了景观形态通过影响太阳辐射进而影响气温的机制。研究结果对北京市居民区建筑和 植被 的合理布局、夏季热环境的改善具有重要意义。未来 应继续 加强对三维 形态与 实测气温间 关系 ,以及影响过程和机理的研究,深入探讨城市二维、三维形态对热环境的影响。

语种中文
页码87
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42294]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
田韫钰. 居民区 2D/3D 景观形态对热环境的影响研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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