郑州市城市空间形态对城市热环境的影响

论文摘要

本文以郑州市为研究对象,从城市尺度和街区尺度两个方面,采用对比分析、相关性分析、回归分析,研究城市空间形态对城市热环境的影响,尝试找到城市空间形态与热环境之间的关系,为城市之后的发展提供科学依据。城市尺度的研究以Landsat8遥感数据为基础,结合OSM数据,通过提取城市空间形态指标（建筑高度、建筑密度、植被指数、不透水率等）,进行郑州市局部气候区（LCZ）划分,在此基础上分析城市空间形态对城市地表热环境的影响;街区尺度的研究在LCZ分区的基础上,以郑州市内文化路街区为研究对象,对区域内不同LCZ中的空气温度进行观测,对比不同LCZ内空气温度的差异,并提取区域内空间形态指标（植被覆盖度、硬化面积和天空视域因子）,进行相关性分析和回归分析,最终得到了空间形态指标和空气温度之间的回归方程。主要研究结果如下:（1）通过LCZ分类,郑州市共划分出13类LCZ,建成型7类:紧凑高层（LCZ-1）、紧凑中层（LCZ-2）、紧凑低层（LCZ-3）、开敞高层（LCZ-4）、开敞中层（LCZ-5）、开敞低层（LCZ-6）和大型低层（LCZ-8）;地表覆盖型区域6类:密林区（LCZ-A）、疏林区（LCZ-B）、低矮植被区（LCZ-D）、裸露岩石或道路区（LCZ-E）、裸土或沙地区（LCZ-F）以及水体（LCZ-G）。郑州市建成区内总体以紧凑型、中层建筑居多,开敞型建筑区面积较少,说明郑州市建筑密度较大,城市植被较少,建筑多以中层居住区或商业区为主。（2）基于LCZ计算的UHII能较好反映城市热岛效应强度。春、夏、秋、冬4个季节郑州市城市热岛强度（UHII）呈UHII夏（6.03℃）>UHII春（3.09℃）>UHII秋（1.40℃）>UHII冬（-1.32℃）的趋势,夏季城市热岛强度最大,冬季城市地区表现出冷岛效应。（3）将LCZ分区图与反演的地表温度（LST）叠加,分析不同LCZ内LST差异。春、夏和秋3个季节各LCZ之间的温度差异相似,建成区域内LST高于地表覆盖区域,紧凑型建筑区LST普遍高于开敞型建筑区,植被表现出降温的效果;冬季建成区域内LST低于地表覆盖区域,紧凑型建筑区LST低于开敞型建筑区,植被在冬季表现出一定的增温效果。（4）在LCZ分区的基础上进行街区尺度热环境研究,所研究的街区内主要LCZ类型有开敞中层（LCZ-5）、开敞低层（LCZ-6）、密林区（LCZ-A）以及街道（LCZ-E）;观测不同LCZ内的空气温度,各LCZ之间在夏、秋、冬三季的空气温度均表现出显著差异;夏季平均温度LCZ-6>LCZ-E>LCZ-5>LCZ-A;秋季平均温度LCZ-E>LCZ-6>LCZ-5>LCZ-A;冬季平均温度LCZ-5>LCZ-6>LCZ-E>LCZ-A;街道（LCZ-E）区域空气温度波动较大,温度较高,植被区（LCZ-A）温度较低。（5）空气温度在夏、秋、冬三季均与植被覆盖度呈显著负相关,植被能有效降低环境温度;硬化率在夏、秋、冬三季与空气温度呈正相关,硬化面积能显著增加空气温度;天空视域因子（SVF）对白天空气温度影响显著,夏季和秋季SVF越大白天空气温度越高,冬季SVF越大白天空气温度越低,SVF在夜间对空气温度影响较小。（6）空间形态指标对空气温度的影响表现出明显的昼夜差异,植被覆盖度和硬化面积主要影响夜晚空气温度,SVF主要影响白天空气温度;不同缓冲区内植被覆盖度和硬化面积对空气温度的影响强度不同;选取最佳影响范围内的植被覆盖度和硬化面积,加上天空视域因子,与空气温度进行回归分析并构建回归模型,发现植被覆盖度、硬化面积和天空视域因子在夏、秋、冬三季均能有效预测空气温度变化。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 城市化进程的影响
•     1.1.2 全球气候变暖的危害
•     1.1.3 城市空间形态与城市热岛
•   1.2 研究目的和意义
•   1.3 相关研究综述
•     1.3.1 城市空间形态研究进展
•     1.3.2 城市热环境研究进展
•     1.3.3 基于空间形态的城市气候分区理论
•   1.4 研究内容和技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 2 研究区概况与数据处理
•   2.1 郑州市概况
•   2.2 研究数据与处理
•     2.2.1 研究数据
•     2.2.2 数据处理
• 3 城市尺度空间形态对地表热环境的影响
•   3.1 郑州市城市空间形态特征
•     3.1.1 郑州市LCZ划分方法
•     3.1.2 郑州市LCZ分布特征
•   3.2 郑州市地表热环境特征
•     3.2.1 基于LCZ的城市热岛强度
•     3.2.2 城市热岛强度等级划分
•   3.3 不同LCZ下地表热环境的差异
•     3.3.1 不同LCZ内 LST差异
•     3.3.2 不同LCZ热岛强度的差异
•     3.3.3 城市空间形态对地表热环境的影响
• 4 街区尺度空间形态对空气热环境的影响
•   4.1 区位选择与实验设计
•     4.1.1 研究区概况
•     4.1.2 文化路街区LCZ分布
•     4.1.3 文化路街区空气温度观测
•   4.2 文化路街区内不同LCZ空气温度的差异
•     4.2.1 夏季不同LCZ空气温度差异
•     4.2.2 秋季不同LCZ空气温度差异
•     4.2.3 冬季不同LCZ空气温度差异
•   4.3 街区尺度空间形态和空气热环境的影响
•     4.3.1 空间形态指标获取
•     4.3.2 空间形态对空气温度的影响
•     4.3.3 空间形态对气温影响的昼夜差异
•   4.4 空间形态指标和空气温度的回归模型构建
•     4.4.1 白天平均温度回归分析
•     4.4.2 夜晚平均温度回归分析
• 5 结论和展望
•   5.1 城市尺度空间形态与地表热环境研究结果
•   5.2 街区尺度空间形态与空气热环境研究结果
•   5.3 展望与不足
• 参考文献
• ABSTRACT

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭煜琛

导师: 何瑞珍

关键词: 城市空间形态,城市热环境,城市局部气候区,城市热岛,多尺度研究

来源: 河南农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用,建筑科学与工程

单位: 河南农业大学

分类号: TU984.113;X16

DOI: 10.27117/d.cnki.ghenu.2019.000027

总页数: 57

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