城市局地氣候的可視化評(píng)估及分析

劉 琳，劉 京,2，肖榮波，李智山

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090；2.城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150090；3.廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣州 510045)

城市局地氣候的可視化評(píng)估及分析

劉 琳1，劉 京1,2，肖榮波3，李智山3

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090；2.城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150090；3.廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣州 510045)

城市化進(jìn)程的快速發(fā)展使得城市區(qū)域形成了獨(dú)特的局地氣候，為此，提出熱環(huán)境評(píng)估模型與地理信息系統(tǒng)GIS相結(jié)合的氣候評(píng)估方法，并選取空氣溫度Ta、熱島強(qiáng)度UHII以及室外空間的舒適性指標(biāo)OUT-SET*作為評(píng)估參數(shù).以廣州市大崗北的規(guī)劃區(qū)域?yàn)槔?，?duì)多地塊條件下的氣候參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算和空間可視化分析.結(jié)果顯示：在整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)，Ta全天平均值分布在27.73～29.96 ℃，UHII全天平均值分布在-0.48～2.2 ℃，OUT-SET*全天平均值分布在29.05～33.44 ℃，均體現(xiàn)出很大的空間差異性.對(duì)比土地利用分布圖及綠地率與容積率的空間分布圖可知，熱氣候參數(shù)與熱舒適參數(shù)都不同程度地受到下墊面特性參數(shù)的影響.通過(guò)對(duì)綠地率、容積率與UHII、OUT-SET*進(jìn)行線性相關(guān)分析可知，UHII與綠地率和容積率均有顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.433和-0.490；OUT-SET*與綠地率之間相關(guān)系數(shù)為-0.295，負(fù)相關(guān)較弱，而與容積率之間相關(guān)性系數(shù)為-0.79，負(fù)相關(guān)顯著；氣候適宜的城市空間規(guī)劃，需要根據(jù)不同的氣候評(píng)價(jià)指標(biāo)和限度來(lái)合理均衡地配置下墊面特性參數(shù).

城市規(guī)劃；局地尺度；熱氣候；評(píng)估；空間可視化

近年來(lái)，城市化進(jìn)程的快速發(fā)展與城市人口的激增使原有的自然植被或裸露土地被各種各樣的建筑物以及大量的瀝青道路所替代[1]，并帶來(lái)了一系列的城市氣候問(wèn)題，如“城市熱島與濕島”等[2-4].在城市居民生產(chǎn)生活所處的城市冠層內(nèi)部，由于空間構(gòu)成、表面材料的獨(dú)特性，進(jìn)而形成了城市不同區(qū)域獨(dú)特的氣候狀態(tài)[5].當(dāng)前的規(guī)劃區(qū)(幾十平方公里)通常按照土地利用性質(zhì)及建筑功能性劃分為幾十個(gè)至數(shù)百個(gè)地塊，在這樣的局地尺度內(nèi)部通常形成了多樣化的局地氣候[6].針對(duì)規(guī)劃區(qū)域多地塊的設(shè)計(jì)條件和空間尺度，如何對(duì)局地氣候進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的評(píng)估，并對(duì)其進(jìn)行定性與定量的綜合分析，是得到氣候適宜的可持續(xù)性城市規(guī)劃的必要條件.

在城市氣象學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了不少適用于局地尺度的氣候評(píng)估模型.其中，城市冠層模型(urban canopy model)[7]以能夠處理長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)的氣候模擬的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用到局地氣候評(píng)估中，如Town Energy Balance (TEB)[8]、Local-scale Urban Meteorological Parameterization Scheme[9].然而，現(xiàn)有的局地尺度模型并不適合于城市規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：1)更關(guān)注研究區(qū)域氣象參數(shù)的變化規(guī)律，缺乏對(duì)實(shí)際規(guī)劃區(qū)域中建筑類(lèi)型與下墊面類(lèi)型多樣性的考慮，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜且需要有氣象學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景，并不能被城市規(guī)劃便捷而有效地應(yīng)用；2)當(dāng)前模型的計(jì)算不能和規(guī)劃空間的地塊相結(jié)合，不能直觀清晰地反應(yīng)氣候參數(shù)和下墊面設(shè)計(jì)參數(shù)的地理位置對(duì)應(yīng)與空間分布狀態(tài)，從而不能有效地指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì).因此，針對(duì)上述提及的問(wèn)題，本文利用改進(jìn)的城市冠層模型，進(jìn)一步考慮城市局地規(guī)劃區(qū)域不同的下墊面空間結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)所產(chǎn)生的局地氣候效應(yīng)，對(duì)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)多個(gè)地塊的局地氣候參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬評(píng)估，并與地理信息系統(tǒng)(GIS)相結(jié)合，利用其空間呈像功能，得到規(guī)劃區(qū)域局地氣候參數(shù)計(jì)算結(jié)果的空間分布圖，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)劃區(qū)域氣候條件的空間可視化評(píng)估分析，為建設(shè)氣候適宜的可持續(xù)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)提供一套嶄新的技術(shù)方法.

1 評(píng)估方法

1.1 評(píng)估參數(shù)

作為衡量城市規(guī)劃建設(shè)的氣象環(huán)境效應(yīng)的評(píng)估參數(shù)，應(yīng)滿足客觀性、有效性及以人為本的可靠性原則.因此，本文綜合考慮局地空間不同城市化建設(shè)與空間布局所帶來(lái)的熱氣候效應(yīng)，選用氣象學(xué)中主要的氣象參數(shù)——空氣干球溫度Ta、城市化效應(yīng)的特性參數(shù)——熱島強(qiáng)度UHII，以及人體在室外空間的舒適性評(píng)估指標(biāo)——室外新標(biāo)準(zhǔn)有效溫度OUT-SET*作為評(píng)估參數(shù).其中，空氣溫度是直接反應(yīng)局地空間熱環(huán)境狀態(tài)的最主要的因素，且空氣溫度是計(jì)算熱島強(qiáng)度的基礎(chǔ)參數(shù)，也是評(píng)估不同熱環(huán)境狀態(tài)下人體熱舒適、反映人體健康的熱應(yīng)力等的核心參數(shù)，因此，將空氣溫度作為一個(gè)主要的評(píng)估參數(shù).熱島強(qiáng)度UHII主要用于反映城市化建設(shè)對(duì)熱氣候的綜合影響效應(yīng)[10]，參考熱環(huán)境設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算方法，UHII可以通過(guò)比較各個(gè)地塊的模擬計(jì)算溫度數(shù)據(jù)與典型氣象日空氣溫度的差值而獲得.舒適性評(píng)估指標(biāo)OUT-SET*可以有效反應(yīng)人體在室外空間的生理熱舒適性與熱應(yīng)力，其幾乎涵蓋了空氣溫度、平均輻射溫度、濕度、風(fēng)速、服裝熱阻及人體代謝率等所有因素的無(wú)限組合；在OUT-SET*的計(jì)算中，由單獨(dú)的適用于室外空間的太陽(yáng)輻射及紅外輻射強(qiáng)度計(jì)算模型來(lái)計(jì)算室外平均輻射溫度[11].國(guó)外不同地區(qū)的冬夏季室外實(shí)測(cè)和問(wèn)卷調(diào)查方法動(dòng)態(tài)地對(duì)各種現(xiàn)有舒適性指標(biāo)的適用性進(jìn)行了比較，認(rèn)為OUT-SET*考慮了綜合的熱氣候因素和人體熱平衡因子，是可適用于全年氣候條件下室外熱環(huán)境人體舒適性評(píng)價(jià)的比較理想的指標(biāo)之一[12-14].現(xiàn)有的研究結(jié)果顯示，在炎熱的夏季氣候條件下，OUT-SET*值越高，人體的舒適性越差.

1.2 評(píng)估流程

針對(duì)研究區(qū)域多個(gè)地塊的控規(guī)條件，采用熱環(huán)境評(píng)估模型與地理信息系統(tǒng)GIS相結(jié)合，獲得研究區(qū)域多地塊條件下的熱環(huán)境參數(shù)評(píng)估結(jié)果和空間可視化分布.圖1給出了整體評(píng)估方法的結(jié)構(gòu)流程.

圖1 整體評(píng)估方法的結(jié)構(gòu)流程

地塊控規(guī)參數(shù)：主要包括土地利用參數(shù)(如居住用地、工業(yè)用地、商業(yè)用地、體育用地、園林、水域等用地類(lèi)型)、建筑布局參數(shù)(建筑密度、建筑高度或者容積率等)、下墊面類(lèi)型與分布(綠地率、水體比率、瀝青覆蓋率等).在控規(guī)階段，通常選取容積率和綠地率作為主要的控規(guī)參數(shù)，本文主要考慮容積率和綠地率作為下墊面特性參數(shù).

熱環(huán)境評(píng)估模型是在城市冠層模型的基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的熱環(huán)境參數(shù)預(yù)測(cè)模型[15-16].相比原始的城市冠層模型，本文的熱環(huán)境評(píng)估模型進(jìn)一步考慮了實(shí)際城市區(qū)域內(nèi)多種下墊面類(lèi)型和不同建筑功能類(lèi)型共存的情況，并耦合計(jì)算了建筑內(nèi)部的熱濕負(fù)荷、建筑排熱量、大氣與下墊面之間的熱質(zhì)傳遞，以及局地氣候參數(shù)與熱舒適參數(shù)的動(dòng)態(tài)計(jì)算.整個(gè)模型由局地氣候模塊、室內(nèi)外熱濕負(fù)荷模塊、下墊面與大氣間熱過(guò)程模塊、太陽(yáng)輻射模塊、熱舒適性模塊等耦合而成，如圖1所示.朱岳梅等[17]、穆康等[18]、宋曉程等[19]分別對(duì)此評(píng)估模型進(jìn)行了子模塊的模型理論討論及實(shí)例應(yīng)用驗(yàn)證，表1列舉了模型中應(yīng)用的主要理論方程.此計(jì)算模型主要針對(duì)規(guī)劃行業(yè)中的控規(guī)階段，依據(jù)每個(gè)地塊的基本控規(guī)參數(shù)，在給定基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算，從而獲得各個(gè)地塊逐時(shí)的氣候評(píng)估參數(shù)(空氣溫度、熱島強(qiáng)度)和熱舒適參數(shù)(OUT-SET*)等.

表1 熱環(huán)境評(píng)估模型的主要理論方程式

地理信息系統(tǒng)(GIS)廣泛應(yīng)用于城市氣候研究的空間數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)分析中[20].依據(jù)地塊空間信息，GIS對(duì)評(píng)估模型計(jì)算獲得的氣候參數(shù)進(jìn)行空間的呈像處理，從而得到各氣候評(píng)價(jià)參數(shù)在研究區(qū)域的空間分布圖，從而進(jìn)行局地氣候的空間可視化評(píng)估分析.

2 評(píng)估案例

2.1 評(píng)估區(qū)域

選取廣州市大崗鎮(zhèn)北區(qū)綜合開(kāi)發(fā)區(qū)為研究區(qū)域.其規(guī)劃居住人口規(guī)模 5.5萬(wàn)人，總用地規(guī)模6.71 km2，其中城市建設(shè)用地5.62 km2.整個(gè)規(guī)劃區(qū)域被劃分成259個(gè)地塊，以水涌和綠道為紐帶，通過(guò)景觀軸、景觀特色空間以及標(biāo)志性景觀節(jié)點(diǎn)的建構(gòu)，創(chuàng)造豐富的景觀效果，并涵蓋了居住建筑用地、商業(yè)用地、公共服務(wù)用地、園林綠地、水體景觀等多層次的土地利用類(lèi)型，如圖2所示.

圖2 整體規(guī)劃區(qū)域的土地利用分布

2.2 氣象條件

廣州市位于東經(jīng)113°17′、北緯23°8′，地處珠江三角洲北緣，具有南亞熱帶典型的季風(fēng)海洋性氣候.廣州市的夏季長(zhǎng)而炎熱，全年平均氣溫20～22 ℃，平均相對(duì)濕度77%.因此選取廣州夏季典型氣象日氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)[21]，對(duì)研究區(qū)域的局地?zé)釟夂蜻M(jìn)行評(píng)估.圖3展示了廣州夏季典型氣象日的空氣干球溫度和相對(duì)濕度的逐時(shí)分布.如圖3所示，空氣干球溫度在26～31 ℃，相對(duì)濕度在55%～90%呈周期性變化.

圖3 廣州夏季典型氣象日大氣干球溫度和相對(duì)濕度的逐時(shí)分布

Fig.3 Hourly variations of air temperature and relative humidity on typical weather day in summer of Guangzhou

3 結(jié)果分析

3.1 評(píng)估區(qū)域下墊面特性空間分布

根據(jù)大崗北研究區(qū)域的規(guī)劃數(shù)據(jù)，利用GIS 將兩個(gè)典型的下墊面特性參數(shù)——綠地率和容積率在多個(gè)規(guī)劃地塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間可視化，如圖4所示.圖4(a)為綠地率的空間分布圖，整個(gè)研究區(qū)域的綠地率主要分布在0.14～0.93，對(duì)比圖1的土地利用類(lèi)型可知，主要的居住建筑區(qū)及工業(yè)建筑區(qū)的綠地率較低，但區(qū)域內(nèi)大量的公共綠地、防護(hù)綠地、園地、林地等綠色景觀使得整個(gè)研究區(qū)域仍有大部分公共空間的綠化程度達(dá)到了較高水平.圖4(b)為容積率的空間分布圖，整個(gè)研究區(qū)域的容積率主要分布在0.1～2.8，在工業(yè)用地及居住用地的集中區(qū)域，其容積率較高，在其余的公共空間中容積率較低.對(duì)比綠地率與容積率的分布圖可知，建筑功能性集中且密集的區(qū)域，其綠地率較低，容積率較高；而綠地景觀、娛樂(lè)休閑活動(dòng)區(qū)域等公共空間，其綠地率較高，容積率較低.

圖4 綠地率及容積率在研究區(qū)域內(nèi)的空間分布

Fig.4 Spatial distributions of green coverage ratio and floor area ratio in research region

3.2 熱氣候參數(shù)空間分布

為了能夠展現(xiàn)研究區(qū)域熱氣候條件的整體情況，主要考慮氣候評(píng)估參數(shù)24 h平均值的空間分布特性.根據(jù)熱環(huán)境評(píng)估模型的計(jì)算結(jié)果可以獲得熱氣候參數(shù)的24 h全天平均值，利用GIS 的空間數(shù)據(jù)讀取以及空間插值的功能，將空氣溫度平均值以及UHII平均值的空間分布圖進(jìn)行可視化，結(jié)果如圖5所示.整個(gè)研究區(qū)域空氣溫度的全天平均值分布在27.73～29.96 ℃，UHII的全天平均值分布在-0.48～2.2 ℃.根據(jù)土地利用情況可知，工業(yè)建筑區(qū)域與居住建筑區(qū)域的空氣溫度及UHII值較高.對(duì)比綠地率與容積率的分布圖可以看出，部分綠地率極低的區(qū)域，其空氣溫度與UHII值明顯高于其他地區(qū)；然而，部分容積率較高的區(qū)域，空氣溫度與UHII值反而顯示出較低的水平；在綠地率與容積配比適中的區(qū)域，其空氣溫度與UHII顯示出明顯的低值，可見(jiàn)，空氣溫度與UHII的分布與綠地率和容積率的空間分布具有一定的內(nèi)在相關(guān)性關(guān)系.

圖5 空氣溫度平均值及熱島強(qiáng)度平均值在研究區(qū)域內(nèi)空間分布

Fig.5 Spatial distributions of average air temperature and UHII in research region

3.3 熱舒適參數(shù)空間分布

為了能夠反映研究區(qū)域整體的氣候適宜性水平，利用GIS將人體舒適性參數(shù)OUT-SET*的全天平均值進(jìn)行空間可視化，圖6展示了OUT-SET*的空間分布.可以看出，整個(gè)研究區(qū)域OUT-SET*的平均值主要在29.05～33.44 ℃變化.根據(jù)土地利用分布情況來(lái)看，部分工業(yè)建筑區(qū)的OUT-SET*值較高，綠地空間的OUT-SET*值較低；對(duì)比綠地率的分布圖可知，綠地率較高的區(qū)域， OUT-SET*值部分相對(duì)較低，但并不是絕對(duì)的，在部分綠地率高的區(qū)域，其OUT-SET*的值并沒(méi)有明顯地處于低值；而對(duì)比容積率分布圖可以看出，容積率較高的區(qū)域，其OUT-SET*的值反而相對(duì)普遍較低.

圖6 OUT-SET*平均值在研究區(qū)域內(nèi)的空間分布

Fig.6 Spatial distributions of human thermal comfort average index OUT-SET*in research region

3.4 因子分析

根據(jù)上文的分析可知，熱氣候參數(shù)與熱舒適參數(shù)都不同程度地受到下墊面特性參數(shù)的影響.因此，考慮綠地率與容積率對(duì)熱氣候與熱舒適的量化影響非常必要.由于空氣溫度與熱島強(qiáng)度均反應(yīng)熱氣候狀態(tài)，且熱島強(qiáng)度是通過(guò)局地空氣溫度與郊區(qū)空氣溫度差比較而得到的，更能反應(yīng)城市化效應(yīng)對(duì)熱氣候的影響.因此，將綠地率、容積率這兩個(gè)特性參數(shù)與熱島強(qiáng)度、人體舒適性參數(shù)OUT-SET*進(jìn)行量化線性相關(guān)分析.為了能夠得到均一化的結(jié)果分布，將綠地率、容積率、UHII與OUT-SET*進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理后，再進(jìn)行量化分析，得到的結(jié)果如圖7、8所示.

由圖7可以看出，UHII與綠地率和容積率均有顯著的負(fù)相關(guān).其中，UHII與綠地率的相關(guān)性系數(shù)為-0.433，顯著性系數(shù)為0.094；與容積率的相關(guān)性系數(shù)為-0.490，顯著性系數(shù)為0.054.當(dāng)綠地率與容積率增大時(shí)，UHII將會(huì)顯著地下降.這主要是因?yàn)榫G地率的增加，能夠有效地分散太陽(yáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的輻射，減少建筑物之間由于植物遮陰造成的地表面溫度而形成的長(zhǎng)波輻射交換，并通過(guò)蒸散效應(yīng)降低周?chē)h(huán)境氣溫，進(jìn)而顯著地降低了空氣溫度和UHII；而隨著容積率的增加，建筑物排熱量會(huì)相應(yīng)增加，但是對(duì)于太陽(yáng)輻射較為強(qiáng)烈的夏季，建筑物可以對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生有效地遮擋，極大地減少了城市空間的熱量吸收，因而從整體來(lái)看，容積率對(duì)于炎熱夏季的熱島效應(yīng)具有一定的緩解作用.

由圖8可以看出，OUT-SET*與綠地率之間的相關(guān)性系數(shù)為-0.295，顯著性系數(shù)為0.267，雖然二者存在著一定程度的負(fù)相關(guān)，但顯著性較弱.而OUT-SET*與容積率之間有著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)性系數(shù)為-0.79，顯著性系數(shù)為0.000.上述現(xiàn)象的主要原因?yàn)楫?dāng)綠地率增加時(shí)，空氣溫度得到了相應(yīng)程度的降低，但是室外空間的人體舒適性除了與溫度參數(shù)有關(guān)，還與風(fēng)速及空氣濕度有關(guān)，當(dāng)綠地空間過(guò)多時(shí)，會(huì)減少自然風(fēng)的流通，且增加了空間濕度，這對(duì)于高溫高濕的夏季是不利于人體舒適的，所以，對(duì)于室外人體舒適性參數(shù)的相關(guān)性影響較小.而容積率的增加能夠有效地降低室外空間的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，進(jìn)而提高人體的舒適性.

圖7 熱島強(qiáng)度與綠地率和容積率的線性相關(guān)關(guān)系

Fig.7 Linear correlation relationship between UHII and green coverage ratio and floor area ratio

圖8 OUT-SET*與綠地率和容積率的線性相關(guān)關(guān)系

Fig.8 Linear correlation relationship between OUT-SET*and green coverage ratio and floor area ratio

綜上，要得到氣候適宜的城市空間規(guī)劃，需要根據(jù)不同的氣候評(píng)價(jià)指標(biāo)和限度來(lái)合理均衡地配置下墊面特性參數(shù).規(guī)劃師可以依據(jù)氣候參數(shù)的空間可視化分布圖，清晰直觀地了解規(guī)劃區(qū)域局地的氣候狀態(tài)，并通過(guò)參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將熱島強(qiáng)度與熱舒適指標(biāo)值超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域界定為氣候問(wèn)題區(qū)域.針對(duì)氣候問(wèn)題區(qū)域，規(guī)劃師通過(guò)適當(dāng)?shù)靥岣呔G地率或增加建筑高度的方式來(lái)適當(dāng)提高容積率，有效地降低問(wèn)題區(qū)域的空氣溫度并提高人體舒適性.因此，通過(guò)氣候參數(shù)的模擬計(jì)算與空間可視化分布的研究，可以更好地幫助規(guī)劃師指導(dǎo)氣候適宜的城區(qū)規(guī)劃.

4 結(jié) 論

本文構(gòu)建了以熱環(huán)境評(píng)估模型和地理信息系統(tǒng)GIS相結(jié)合的適用于規(guī)劃區(qū)域不同下墊面空間結(jié)構(gòu)特性的氣候評(píng)估方法.主要選取了空氣干球溫度Ta、城市化效應(yīng)特性參數(shù)UHII以及室外空間人體舒適性參數(shù)OUT-SET*作為評(píng)估參數(shù).以廣州市大崗鎮(zhèn)北區(qū)綜合開(kāi)發(fā)區(qū)為例，利用提出的評(píng)估方法對(duì)多地塊條件下的氣候參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行空間可視化分析.

大崗北規(guī)劃區(qū)域的全天平均空氣溫度、UHII、OUT-SET*的空間分布圖顯示出各氣候評(píng)估參數(shù)在研究區(qū)域內(nèi)具有很大的空間差異性，其中，整個(gè)研究區(qū)域的Ta平均值分布在27.73～29.96 ℃，UHII平均值分布在-0.48～2.2 ℃，OUT-SET*平均值分布在29.05～33.44 ℃.對(duì)比土地利用分布圖及綠地率與容積率的空間分布圖可知，熱氣候參數(shù)與熱舒適參數(shù)都不同程度地受到了下墊面特性參數(shù)的影響.通過(guò)對(duì)綠地率、容積率與熱島強(qiáng)度、OUT-SET*進(jìn)行量化的線性相關(guān)分析可知，UHII與綠地率和容積率均有顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.433和-0.490；OUT-SET*與綠地率之間相關(guān)系數(shù)為-0.295，存在著較弱的負(fù)相關(guān)，而與容積率之間相關(guān)性系數(shù)為-0.79，有著顯著的負(fù)相關(guān).因此，氣候適宜的城市空間規(guī)劃，需要根據(jù)不同的氣候評(píng)價(jià)指標(biāo)和限度來(lái)合理均衡地配置下墊面特性參數(shù).

在當(dāng)前階段，氣候知識(shí)與信息在土地使用和城市規(guī)劃方面的應(yīng)用依舊匱乏，面對(duì)未來(lái)更多的特大型、高密度、緊湊性的城市設(shè)計(jì)與規(guī)劃項(xiàng)目，考慮氣候適宜性的可持續(xù)城市發(fā)展面臨著重大的挑戰(zhàn).因此，針對(duì)局地規(guī)劃區(qū)域，本文提出的氣候評(píng)估方法將準(zhǔn)確便捷的氣候計(jì)算模型與GIS相結(jié)合，可以方便規(guī)劃師清晰直觀地對(duì)不同城市空間形態(tài)下的氣候參數(shù)與人體舒適性水平進(jìn)行評(píng)估分析，以便對(duì)問(wèn)題區(qū)域的規(guī)劃方案進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化和調(diào)整.這樣的評(píng)估方法對(duì)于應(yīng)用氣候措施和開(kāi)展相關(guān)的規(guī)劃實(shí)踐與指導(dǎo)提供了有力的技術(shù)支撐.

然而，本文的結(jié)果分析是基于本文研究案例廣州市大崗北區(qū)的基本規(guī)劃條件和其夏季典型氣象日的氣象條件來(lái)進(jìn)行的.論述結(jié)果雖然是將城市規(guī)劃的空間格局參數(shù)與局地氣候參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)籌性的量化分析，但是因子分析的理論意義和評(píng)估方法的應(yīng)用性需要在今后對(duì)其他更多的氣候條件和更為廣泛的規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和綜合分析.

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(編輯 劉 彤)

Urban local climatic visualized evaluation and analysis

LIU Lin1, LIU Jing1,2, XIAO Rongbo3, LI Zhishan3

(1.School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China; 2.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment(Harbin Institute of Technology), Harbin 150090, China; 3.Guangdong Provincial Academy of Environmental Science, Guangzhou 510045, China)

Rapid urbanization contributes to unique local climate. This paper proposed an integrated climatic evaluation method by combining a thermal environmental evaluation model and the geographical information system. The air temperature (Ta), urban heat island intensity (UHII), and the outdoor thermal comfort index (OUT-SET*) were selected as evaluation parameters. A planned region area in Dagang District of Guangzhou was adopted as a case study, the climatic parameter calculations and spatial visualization under multiple urban blocks were conducted. Results showed that daily averageTavaried between 27.73 ℃ and 29.96 ℃, the average UHII varied between -0.48 ℃ and 2.2 ℃, while OUT-SET*varied between 29.05 ℃ and 33.44 ℃. By referring to the land use map and spatial distribution maps of green coverage ratio and building floor area ratio, these climatic parameters were influenced in different extent by underlying surface characteristic parameters. By quantitative linear correlation analysis between these parameters, it revealed that UHII had significant negative correlations with both the green coverage ratio and building floor area ratio, the correlation coefficients of which were -0.433 and -0.490, respectively. OUT-SET*had significant negative correlation with the building floor area ratio and weak negative correlation with green coverage ratio, the correlation coefficients of which were -0.295 and -0.790, respectively.

urban planning; local scale; thermal climate; evaluation; spatial visualization

10.11918/j.issn.0367-6234.201605004

2016-05-01

國(guó)家十二五科技支撐項(xiàng)目(2012BAC13B01)；廣州市科學(xué)研究專(zhuān)項(xiàng)(2014J100112)

劉 琳(1991—)，女，博士研究生; 劉 京(1972—)，男，教授，博士生導(dǎo)師

劉 京，liujinghit0@163.com

TU14

A

0367-6234(2017)08-0109-07