基于ENVI-met的城市微环境模拟研究

发布时间：2020-09-28 10:12

　　快速城市化进程中,城市内建筑物及柏油、水泥路面等人工构筑物日益增多,改变了城市下垫面的性质,引起城市微气候的改变,尤其以城市热环境问题引起学者们的高度重视。随着遥感技术的发展,热红外遥感为城市热环境的研究提供了新的平台,当前城市热环境在各方面均有大量成果推出,但对于复杂的城市结构而言,受限于遥感影像空间分辨率较低,无法获得城市地物热环境特征问题,难以全面精细揭示城市内部复杂结构的热环境,无法满足街区等微观尺度的热环境的研究。鉴于此,本研究利用无人机倾斜摄影获取城市下垫面信息,构建研究区的ENVI-met模型,通过对城市不同下垫面典型样区微气候热环境数值模拟,对比分析不同研究区的温度、相对湿度、平均辐射温度和热舒适度评价指标PMV的分布规律,总结归纳影响热环境时空分布的因素。在此基础上,改变研究区的植被绿化、建筑表面反射率和天空可视度,设置对比方案,采用与现状模拟相同的初始气象条件和参数设置,定量分析其对热环境时空分布的影响,从而为城市微气候热环境的改善以及城市规划提供决策参考。本研究结论如下:(1)利用无人机倾斜摄影数据能够高精度的提取建筑物高度,且正射影像能够清晰识别下垫面信息空间分布,满足ENVI-met建模的需求。(2)温度模拟数据与实测数据的相关系数R~2都在0.85以上,二者具有较高的相关性且RMSE的值均介于0.62℃-1.35℃之间,误差在允许的范围内,说明ENVI-met能够较好的模拟城市微观尺度的热环境分布。(3)通过对不同研究区现状模拟结果分析发现影响热环境分布的主要因素是下垫面、太阳辐射和风场的流动;(4)植被及绿化有明显的降温增湿效果;增大建筑表面反射率会使室外行人高度的温度和MRT升高;植被和反射率变化对垂直方向上的温度的影响的有效距离分别可以伸展到15 m和50 m。(5)天空可视度SVF的增大会导致建筑群内部的近地面温度升高,但SVF增加到一定程度,温度增加的速率减小。
【学位单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP751
【部分图文】：

路线图,研究技术,路线图

计对比场景变化对研究区微气候的变化，以更加直观的方式点无人机倾斜摄影技术提取建筑物高度、利用无人机高分辨率，打破了传统的实地测量或者利用遥感影像获取建筑物高型构建的数据获取提供了新的思路。从植被绿化、建筑表面反热环境分布的影响，从而为合理改善城市热环境提供方案和路线于无人机倾斜摄影数据，辅以 Google 地图等获取研究区建筑空间分布和属性信息，建立研究区模型，基于 ENVI-met 模结合现场实测数据对模拟精度进行验证，对比调整场景后模环境时空分布的影响机制，为改善室外热环境提供规划建议术路线图。

示意图,主城区,济南市,大学校园

山东建筑大学硕士学位论文区：大学校园、居民小区和街谷。大学校园研究区位于经十东路北，研究区内建筑物错落有致，容积率较低，建筑物高度较为平均，下垫面类型种类复杂，主要包括植被、水泥沥青道路、草坪和水体、裸土等。研究区内道路走向基本为东西、南北走向。

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成一定的角度对地进行摄影，通常采用 45。或者 60。获取的影像称为地物进行拍摄，可以获取地物更详细的纹理信息，特征点匹配更准确的建立提供精度保证[60]。机数据与遥感影像数据相比，无人机低空遥感的分辨率较高、实时性求获取特定区域的影像数据，同时无人机也可以为三维数字城市的建害监测及应急指挥等提供技术保障。无人机倾斜摄影测量相比其他方物高度等信息，其具有快捷、成本低、灵活方便、分辨率高、时效性强区无人机倾斜摄影数据获取主要采用采用大疆 Phantom 4pro 无人机0 万 pixel 的 CMOS 传感器，分别从正射和四个侧面获取研究区影像，art3D 图像处理软件，通过影像纹理匹配技术自动生成实景三维模型、面模型（DigitalSurfaceModel,DSM）数据。结合数字地形模型（DigTM），利用 DSM 提取研究区建筑物、植被高度等信息。

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