水体对城市热环境影响的遥感和模拟分析

发布时间：2017-10-21 20:37

  本文关键词：水体对城市热环境影响的遥感和模拟分析

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【摘要】：近年来,我国大量城市化及城市发展的迅速程度都使得市区内的环境有了明显改变,加剧了城市气候的恶化程度。在已有的各类城市下垫面中,水体对于缓解城市热气候、提高城市热舒适度方面无疑有着举足轻重的作用。基于以上形势,本文开展了以下几个方面的研究:首先,将相关研究现状进行梳理、总结与对比,确定本文从宏观、中尺度角度,以广东省佛山市南海区为例,利用热红外遥感及模拟技术研究湿热地区水域对热环境的影响。其次,结合卫星地图及热红外遥感影像,对佛山市南海区5处主要水体进行现场实地调研,提炼出可用于后续分析的影响因子,为准确评价及衡量该地区水体对热环境的影响程度奠定基础。然后,采用热红外遥感技术、以ArcGIS及ENVI软件为平台,分析20年间水体改善热环境的程度变化、水体与园林用地两种典型冷源下垫面的影响程度的对比、水体的各影响因素与其自身温度以及对周围下垫面的影响程度、水体在冬、夏两季对城市各种类型下垫面温度的改善范围与程度的差异,并提炼5处不同类型水体及其周边下垫面类型占比以验证南海区水体改善城市热环境的定量关系。最后,笔者采用热环境模拟考察在静风条件下水体与周边城市下垫面的热力环流性质及水体的影响范围,并与遥感结果进行对照,进而从理论层面上解释佛山市南海区水体对热环境的改善现象。由以上研究可以得知,湿热地区水体对热环境的改善程度随热岛强度的逐年增大有增强的趋势;且改善作用明显强于绿地对其的改善;水体长度、宽度、面积及水深因子与自身温度呈明显的负相关性,且水体长度、宽度、面积因子具有明显的冷溢出效应,最大影响范围及程度依次为1.71℃、300m;1.83℃、350m及2.84℃、250m,水体在该地区的冬季及夏季均有降温作用,影响程度在夏季较强,冬季明显减弱;水体对不同建设用地的影响程度不同,其中商业用地的降温幅值最大,最大温降值可达1.19℃,而降温范围最大的为居住用地,其最大冷溢出范围可达200m。采用理论解释及模拟结果验证,相应的影响范围及程度与遥感结果相符。最大限度地利用水体,对城市热环境的改善大有裨益。
【关键词】：水域 城市热环境 ArcGIS ENVI 冷溢出
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P407;P461.5;X16
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 课题背景及选题意义11-12
• 1.1.1 课题的背景11-12
• 1.1.2 选题意义12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 水体自身传热机理的基础理论研究13-14
• 1.2.2 水体对局地热气候影响的实测研究现状14-16
• 1.2.3 水体对局地热气候影响的数值模拟研究现状16-17
• 1.3 相关工作的未尽之处17
• 1.4 本文主要工作17-21
• 1.4.1 研究范围的界定17-18
• 1.4.2 研究对象的界定18
• 1.4.3 研究方法18-19
• 1.4.4 研究内容及框架19-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 佛山市南海区水域现场调研22-31
• 2.1 南海区位及气象条件简介22-23
• 2.2 调研范围及对象23-27
• 2.3 调研结果27-30
• 2.3.1 水体下垫面的自身属性27-28
• 2.3.2 水体周边的建设用地类型28-29
• 2.3.3 水体与周边下垫面的类型匹配29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 基于遥感的水体改善城市热环境的定量分析31-66
• 3.1 数据的选取与地表温度的反演31-34
• 3.1.1 TM遥感影像的获取及辐射定标31-32
• 3.1.2 地表比辐射率（ε）的计算32-33
• 3.1.3 地表真实温度的计算33-34
• 3.2 采用ENVI对遥感图像进行监督分类34-38
• 3.3 不同年代水体对热环境的降温效果对比研究38-41
• 3.4 城市尺度水体的整体降温效果及优势41-43
• 3.5 水体与园林用地的降温效果对比分析43
• 3.6 水体的影响因子与自身温度的相关性43-47
• 3.6.1 水体形状指数43-44
• 3.6.2 水体面积44-45
• 3.6.3 水体长度45
• 3.6.4 水体宽度45-46
• 3.6.5 水体宽度/形状指数46
• 3.6.6 水体深度46-47
• 3.7 水体的影响因子与城市下垫面温降的相关性47-51
• 3.7.1 水体面积的冷溢出效应分析48-49
• 3.7.2 水体长度的冷溢出效应分析49-50
• 3.7.3 水体宽度的冷溢出效应分析50-51
• 3.8 水体在冬夏两季的冷溢出效应对城市热环境影响的空间规律51-61
• 3.8.1 水体的冷溢出效应整体研究51-53
• 3.8.2 水体对建设用地的冷溢出效应分析53-55
• 3.8.3 水体对居住用地冷溢出效应分析55-56
• 3.8.4 水体对工业用地冷溢出效应分析56-57
• 3.8.5 水体对商业服务业设施用地冷溢出效应分析57-58
• 3.8.6 水体对物流仓储用地冷溢出效应分析58-59
• 3.8.7 水体对公共管理与服务用地冷溢出效应分析59-60
• 3.8.8 各类建设用地冷溢出汇总表60-61
• 3.9 南海区五处水体样本的提取与分析61-65
• 3.10 本章小结65-66
• 第四章 水体降温机理的模拟研究66-81
• 4.1 城市尺度水体的气象效应机理简述66-68
• 4.1.1 水体的降温机理分析66-67
• 4.1.2 水体的增湿机理分析67
• 4.1.3 水体对风速的影响机理分析67-68
• 4.2 PHOENICS软件简介68
• 4.3 模型及边界条件的设置68-70
• 4.3.1 基准模型的建立68-69
• 4.3.2 边界条件的设定69-70
• 4.4 基于下垫面温差的静力环流模拟结果及分析70-79
• 4.5 模拟与遥感的冷溢出范围对照及差异分析79-80
• 4.6 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 参考文献83-86
• 附录1 水体因子对周边影响程度分析表86-89
• 附录2 五条水体的温度与周边用地占比的分析表89-93
• 附录3 ENVI反演地表温度的步骤93-95
• 附录4 ENVI反演水体深度的步骤95-96
• 附录5 模拟分析的边界条件设置96-97
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果97-98
• 致谢98-99
• 附件99

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本文编号：1075165