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基本信息
- 項目名稱：
- 青島市熱島效應(yīng)分析及應(yīng)對模型
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本模型是以ArcGIS軟件為平臺，運用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)的強度時，主要依據(jù)三種因子（氣象因子、人為因子、下墊面因子）進行加權(quán)疊加，得到每種情況因子的成本，再將三種情況因子進行標(biāo)準化、加權(quán)疊加，最后分等定級，確定熱島效應(yīng)的強度分布。 本模型使用灑水車灑水的方法緩解熱島效應(yīng)。運用網(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。
- 詳細介紹：
- 一、背景及意義 隨著全球城市化進程的不斷加快 ,由其引起的城市熱島現(xiàn)象及其對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。.城市熱力場格局和熱島效應(yīng)的強弱在很大程度上反映出城市生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，對于一個城市的建筑、自然環(huán)境、市民的生活和工作都有著巨大的負面影響。 在此背景下，建立一個城市熱島效應(yīng)強度的分析及應(yīng)對措施的模型，對城市（以青島為例）的熱島效應(yīng)給出合理的分析和應(yīng)對措施，對減弱熱島效應(yīng)對城市環(huán)境及人們生活工作等的影響具有重要意義。 二、設(shè)計思想 基本思路 （1）熱島效應(yīng)強弱分布分析 影響熱島效應(yīng)的因素極為錯綜復(fù)雜，一般情況下很難考慮周全。本模型在確定熱島效應(yīng)的強度時，主要依據(jù)以下幾個方面： 1）氣象因子：氣壓、風(fēng)速、低云量、水汽壓、日照時數(shù)、空氣比熱容； 2）人為因子：機動車輛、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。 通過每種情況中的不同因子進行加權(quán)疊加，得到該情況的成本，再將以上三種情況因子進行標(biāo)準化、加權(quán)疊加，最后分等定級。 （2）緩解熱島效應(yīng)的分析 熱島效應(yīng)強的區(qū)域的溫度一般都會比周圍區(qū)域溫度高，而溫差在很大程度上反應(yīng)了熱島效應(yīng)的強弱。所以，為了緩解熱島效應(yīng)，我們可以通過使用灑水車灑水來降低溫度，以達到減弱熱島效應(yīng)的目的。 使用灑水車灑水的方法緩解熱島效應(yīng)，我們通常會考慮如何達到最有效、路徑最短、耗費最低等問題。該模型主要涉及到以下幾個方面： 1）道路網(wǎng)絡(luò)：限定灑水車的行駛范圍； 2）灑水車補水點：為灑水車提供充足的水源； 3）障礙點：限制灑水車的通行； 4）熱島效應(yīng)強的區(qū)域：灑水車主要的灑水區(qū)域。 采用這些因子進行網(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。 本模型的特點是能通過對各種因子的分析，簡單而直觀的展現(xiàn)出青島市的熱島效應(yīng)強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個小模型組成，這六個模型又總體上分為兩部分。 第一部分包含5個小模型，主要功能是通過分析得出熱島強弱的分布；下面我們分別對這5個小模型做簡單的介紹。 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：分析人為的活動對城市熱島效應(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)強弱分布總模型：綜合判定城市各個地區(qū)熱島效應(yīng)情況的強弱。 標(biāo)準化工具：將不同單位的因素的取值范圍進行標(biāo)準化。 第二部分包含1個小模型，主要功能是通過得到的熱島強弱的分布，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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、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面影響。 設(shè)計目的：為相關(guān)部門應(yīng)對熱島效應(yīng)提供依據(jù)和幫助。 基本思路：運用GIS領(lǐng)域方法對各種相關(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：以多篇論文為依據(jù)，理論科學(xué)；對近二十個因子綜合分析，考慮全面；以計算機生成的圖像顯示分析結(jié)果，色彩鮮明更加生動形象且簡單直觀； 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：熟練運用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、先進性
- 現(xiàn)今對熱島效應(yīng)的研究成果主要是以論文、報告或圖紙的書面形式展現(xiàn)的。而本作品的突出特點是以權(quán)威的研究論文為依據(jù)，運用GIS領(lǐng)域的各種方法，通過對各種因子的綜合分析，運用ArcGIS軟件進行建模，以計算機生成的圖像顯示分析結(jié)果，色彩鮮明，更加生動形象、簡單直觀。分別展現(xiàn)出氣象、人為和下墊面對青島市熱島效應(yīng)的影響情況，及最終的熱島效應(yīng)強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：《城市熱島效應(yīng)的研究模型》、《基于遙感和GIS 的城市熱場分布規(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)對城市生態(tài)系統(tǒng)的影響及其對策研究》等。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2010年10月的ESRI2010中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)大賽空間建模與分析組中被評為鼓勵獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 現(xiàn)場演示 圖片 錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：須在裝有ArcGIS軟件的計算機上運行。啟動“熱島效應(yīng).mxd”，在里ToolBox工具箱里找到“熱島效應(yīng)強弱分布模型”工具箱，其中包括五個模型和一個標(biāo)準化工具，雙擊運行模型。其中“灑水車最佳路徑分析模型”需在“熱島區(qū)分布總模型”運行之后才可運行。技術(shù)特點：運用ArcGIS軟件，利用GIS領(lǐng)域的各種方法對各種因子綜合分析。本作品只針對青島市進行分析，但其先進的技術(shù)手段和形象生動的表現(xiàn)形式值得廣泛應(yīng)用和推廣，前景廣闊，市場潛力大。
同類課題研究水平概述
- 1.國外研究概況 近20多年來各國學(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，還對城市熱島的垂直結(jié)構(gòu)進行了觀測研究。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，對熱帶、副熱帶以及高緯寒帶地區(qū)的城市也有了細致的研究工作。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，國外學(xué)者還城市熱島進行了大量的數(shù)值模擬研究。在諸多人類活動研究中，城市熱島效應(yīng)就成為氣候研究中的一個新熱點，例如Peterson等研究了全球農(nóng)村氣溫變化趨勢，以區(qū)別城市熱島效應(yīng)對全球增溫的影響。Hughes等研究了城市對南非氣溫變化趨勢的影響。Jonesmann等評估了城市話對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)展對城市熱島效應(yīng)的影響，認為城市下墊面的擴張對城市熱島強度和地表溫度變化具有巨大的影響。另外，Lee于1992年運用遙測技術(shù)進行韓國主要都會區(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年針對日本都市人口與熱島強度進行了相關(guān)分析。 2.國內(nèi)研究概況 我國對熱島效應(yīng)的研究早已開始，并取得了許多成果。對城市氣候研究起步于20世紀80年代初，在上海、北京等大中城市已開展研究，并取得了不少研究成果。從大氣環(huán)境角度先后開展了城市熱島強度、水平分布、垂直結(jié)構(gòu)和影響因子的試驗研究。我國學(xué)者在北京、上海、廣州、南京、太原、沈陽、昆明等大中城市對城市熱島進行了觀測和分析研究。迄今至少已有20多個城市開展過城市熱島效應(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空變化特征，第二是利用中尺度氣象模式進行數(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)。
