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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 青島市熱島效應(yīng)分析及應(yīng)對(duì)模型
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本模型是以ArcGIS軟件為平臺(tái)，運(yùn)用GIS領(lǐng)域的各種方法制作的模型。 本模型在確定熱島效應(yīng)的強(qiáng)度時(shí)，主要依據(jù)三種因子（氣象因子、人為因子、下墊面因子）進(jìn)行加權(quán)疊加，得到每種情況因子的成本，再將三種情況因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、加權(quán)疊加，最后分等定級(jí)，確定熱島效應(yīng)的強(qiáng)度分布。 本模型使用灑水車灑水的方法緩解熱島效應(yīng)。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析并結(jié)合四種因子得到灑水車的最佳形式路徑。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、背景及意義 隨著全球城市化進(jìn)程的不斷加快 ,由其引起的城市熱島現(xiàn)象及其對(duì)全球氣候變暖的影響已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。城市熱島效應(yīng)是指由于城區(qū)過(guò)密的人口、 建筑物、 巨大的能耗所引起的城區(qū)溫度比周圍高的現(xiàn)象。.城市熱力場(chǎng)格局和熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱在很大程度上反映出城市生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，對(duì)于一個(gè)城市的建筑、自然環(huán)境、市民的生活和工作都有著巨大的負(fù)面影響。 在此背景下，建立一個(gè)城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度的分析及應(yīng)對(duì)措施的模型，對(duì)城市（以青島為例）的熱島效應(yīng)給出合理的分析和應(yīng)對(duì)措施，對(duì)減弱熱島效應(yīng)對(duì)城市環(huán)境及人們生活工作等的影響具有重要意義。 二、設(shè)計(jì)思想 基本思路 （1）熱島效應(yīng)強(qiáng)弱分布分析 影響熱島效應(yīng)的因素極為錯(cuò)綜復(fù)雜，一般情況下很難考慮周全。本模型在確定熱島效應(yīng)的強(qiáng)度時(shí)，主要依據(jù)以下幾個(gè)方面： 1）氣象因子：氣壓、風(fēng)速、低云量、水汽壓、日照時(shí)數(shù)、空氣比熱容； 2）人為因子：機(jī)動(dòng)車輛、人口密度、耗電量； 3）下墊面因子：綠地、耕地、道路、街區(qū)建筑、陸地水域、工業(yè)用地。 通過(guò)每種情況中的不同因子進(jìn)行加權(quán)疊加，得到該情況的成本，再將以上三種情況因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、加權(quán)疊加，最后分等定級(jí)。 （2）緩解熱島效應(yīng)的分析 熱島效應(yīng)強(qiáng)的區(qū)域的溫度一般都會(huì)比周圍區(qū)域溫度高，而溫差在很大程度上反應(yīng)了熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱。所以，為了緩解熱島效應(yīng)，我們可以通過(guò)使用灑水車灑水來(lái)降低溫度，以達(dá)到減弱熱島效應(yīng)的目的。 使用灑水車灑水的方法緩解熱島效應(yīng)，我們通常會(huì)考慮如何達(dá)到最有效、路徑最短、耗費(fèi)最低等問(wèn)題。該模型主要涉及到以下幾個(gè)方面： 1）道路網(wǎng)絡(luò)：限定灑水車的行駛范圍； 2）灑水車補(bǔ)水點(diǎn)：為灑水車提供充足的水源； 3）障礙點(diǎn)：限制灑水車的通行； 4）熱島效應(yīng)強(qiáng)的區(qū)域：灑水車主要的灑水區(qū)域。 采用這些因子進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，即可得到灑水車的最佳行駛路徑。 三 、模型特點(diǎn)與功能 在本模型中，我們利用與熱島效應(yīng)有關(guān)的各種因子，運(yùn)用GIS領(lǐng)域的各種方法，綜合分析最終得出了青島夏季熱島效應(yīng)分布及緩解熱島效應(yīng)的灑水車灑水最佳路徑。 本模型的特點(diǎn)是能通過(guò)對(duì)各種因子的分析，簡(jiǎn)單而直觀的展現(xiàn)出青島市的熱島效應(yīng)強(qiáng)弱分布及灑水車的最佳路徑，為我們的決策提供有力支持。 本模型主要由6個(gè)小模型組成，這六個(gè)模型又總體上分為兩部分。 第一部分包含5個(gè)小模型，主要功能是通過(guò)分析得出熱島強(qiáng)弱的分布；下面我們分別對(duì)這5個(gè)小模型做簡(jiǎn)單的介紹。 氣象因子模型：分析影響城市熱島效應(yīng)的氣象情況。 人為因子模型：分析人為的活動(dòng)對(duì)城市熱島效應(yīng)的產(chǎn)生的影響。 下墊面因子模型：分析影響城市熱島效應(yīng)的地表下墊面類型。 熱島效應(yīng)強(qiáng)弱分布總模型：綜合判定城市各個(gè)地區(qū)熱島效應(yīng)情況的強(qiáng)弱。 標(biāo)準(zhǔn)化工具：將不同單位的因素的取值范圍進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 第二部分包含1個(gè)小模型，主要功能是通過(guò)得到的熱島強(qiáng)弱的分布，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析等手段得出緩解熱島效應(yīng)的灑水車灑水的最佳行駛路徑。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 現(xiàn)今熱島效應(yīng)在各大中城市日益突出，對(duì)城市的環(huán)境、建筑和市民的健康、工作、生活造成了極大的負(fù)面影響。 設(shè)計(jì)目的：為相關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)熱島效應(yīng)提供依據(jù)和幫助。 基本思路：運(yùn)用GIS領(lǐng)域方法對(duì)各種相關(guān)因子綜合分析得出熱島效應(yīng)分布及緩解熱島效應(yīng)的灑水車灑水最佳路徑。 創(chuàng)新點(diǎn)：以多篇論文為依據(jù)，理論科學(xué)；對(duì)近二十個(gè)因子綜合分析，考慮全面；以計(jì)算機(jī)生成的圖像顯示分析結(jié)果，色彩鮮明更加生動(dòng)形象且簡(jiǎn)單直觀； 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：熟練運(yùn)用ArcGIS軟件；掌握GIS分析方法和建模方法；確定各因子的影響權(quán)重。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)今對(duì)熱島效應(yīng)的研究成果主要是以論文、報(bào)告或圖紙的書(shū)面形式展現(xiàn)的。而本作品的突出特點(diǎn)是以權(quán)威的研究論文為依據(jù)，運(yùn)用GIS領(lǐng)域的各種方法，通過(guò)對(duì)各種因子的綜合分析，運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行建模，以計(jì)算機(jī)生成的圖像顯示分析結(jié)果，色彩鮮明，更加生動(dòng)形象、簡(jiǎn)單直觀。分別展現(xiàn)出氣象、人為和下墊面對(duì)青島市熱島效應(yīng)的影響情況，及最終的熱島效應(yīng)強(qiáng)弱分布和灑水車的最佳路徑，為我們的決策者提供有力支持。主要參考文獻(xiàn)：《城市熱島效應(yīng)的研究模型》、《基于遙感和GIS 的城市熱場(chǎng)分布規(guī)律研究》、《青島百年氣溫變化及其影響因素分析》、《城市熱島效應(yīng)對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的影響及其對(duì)策研究》等。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2010年10月的ESRI2010中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)大賽空間建模與分析組中被評(píng)為鼓勵(lì)獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 模型 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：須在裝有ArcGIS軟件的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。啟動(dòng)“熱島效應(yīng).mxd”，在里ToolBox工具箱里找到“熱島效應(yīng)強(qiáng)弱分布模型”工具箱，其中包括五個(gè)模型和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化工具，雙擊運(yùn)行模型。其中“灑水車最佳路徑分析模型”需在“熱島區(qū)分布總模型”運(yùn)行之后才可運(yùn)行。技術(shù)特點(diǎn)：運(yùn)用ArcGIS軟件，利用GIS領(lǐng)域的各種方法對(duì)各種因子綜合分析。本作品只針對(duì)青島市進(jìn)行分析，但其先進(jìn)的技術(shù)手段和形象生動(dòng)的表現(xiàn)形式值得廣泛應(yīng)用和推廣，前景廣闊，市場(chǎng)潛力大。
同類課題研究水平概述
- 1.國(guó)外研究概況 近20多年來(lái)各國(guó)學(xué)者圍繞風(fēng)速、云量、天氣背景、城市規(guī)模等影響城市熱島的因子做了大量的研究，還對(duì)城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測(cè)研究。城市熱島研究的區(qū)域也有一定拓展：早期城市熱島的研究多偏重于溫帶地區(qū)；現(xiàn)在，對(duì)熱帶、副熱帶以及高緯寒帶地區(qū)的城市也有了細(xì)致的研究工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)外學(xué)者還城市熱島進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬研究。在諸多人類活動(dòng)研究中，城市熱島效應(yīng)就成為氣候研究中的一個(gè)新熱點(diǎn)，例如Peterson等研究了全球農(nóng)村氣溫變化趨勢(shì)，以區(qū)別城市熱島效應(yīng)對(duì)全球增溫的影響。Hughes等研究了城市對(duì)南非氣溫變化趨勢(shì)的影響。Jonesmann等評(píng)估了城市話對(duì)大陸氣溫序列的影響。Wenger等根據(jù)城郊溫度歷史性的差異，分析了城市發(fā)展對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響，認(rèn)為城市下墊面的擴(kuò)張對(duì)城市熱島強(qiáng)度和地表溫度變化具有巨大的影響。另外，Lee于1992年運(yùn)用遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行韓國(guó)主要都會(huì)區(qū)首爾及其鄰近衛(wèi)星城市的都市熱島研究。日本學(xué)者Fukuoka于1983年針對(duì)日本都市人口與熱島強(qiáng)度進(jìn)行了相關(guān)分析。 2.國(guó)內(nèi)研究概況 我國(guó)對(duì)熱島效應(yīng)的研究早已開(kāi)始，并取得了許多成果。對(duì)城市氣候研究起步于20世紀(jì)80年代初，在上海、北京等大中城市已開(kāi)展研究，并取得了不少研究成果。從大氣環(huán)境角度先后開(kāi)展了城市熱島強(qiáng)度、水平分布、垂直結(jié)構(gòu)和影響因子的試驗(yàn)研究。我國(guó)學(xué)者在北京、上海、廣州、南京、太原、沈陽(yáng)、昆明等大中城市對(duì)城市熱島進(jìn)行了觀測(cè)和分析研究。迄今至少已有20多個(gè)城市開(kāi)展過(guò)城市熱島效應(yīng)研究。 3.研究方法 城市熱島現(xiàn)象的研究方法主要集中在三方面，第一是利用城市和郊區(qū)多年的氣溫資料研究城市熱島的時(shí)空變化特征，第二是利用中尺度氣象模式進(jìn)行數(shù)值模擬，研究城市熱島及其環(huán)境效應(yīng)，第三是利用衛(wèi)星遙感資料反演地溫，以及利用3S技術(shù)研究熱島的空間變化特征和土地利用/覆蓋變化的熱環(huán)境效應(yīng)。
