基本信息
- 项目名称：
- 青岛市热岛效应分析及应对模型
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本模型是以ArcGIS软件为平台，运用GIS领域的各种方法制作的模型。 本模型在确定热岛效应的强度时，主要依据三种因子（气象因子、人为因子、下垫面因子）进行加权叠加，得到每种情况因子的成本，再将三种情况因子进行标准化、加权叠加，最后分等定级，确定热岛效应的强度分布。 本模型使用洒水车洒水的方法缓解热岛效应。运用网络分析并结合四种因子得到洒水车的最佳形式路径。
- 详细介绍：
- 一、背景及意义 随着全球城市化进程的不断加快 ,由其引起的城市热岛现象及其对全球气候变暖的影响已经引起了广泛的关注。城市热岛效应是指由于城区过密的人口、 建筑物、 巨大的能耗所引起的城区温度比周围高的现象。.城市热力场格局和热岛效应的强弱在很大程度上反映出城市生态环境的质量，对于一个城市的建筑、自然环境、市民的生活和工作都有着巨大的负面影响。 在此背景下，建立一个城市热岛效应强度的分析及应对措施的模型，对城市（以青岛为例）的热岛效应给出合理的分析和应对措施，对减弱热岛效应对城市环境及人们生活工作等的影响具有重要意义。 二、设计思想 基本思路 （1）热岛效应强弱分布分析 影响热岛效应的因素极为错综复杂，一般情况下很难考虑周全。本模型在确定热岛效应的强度时，主要依据以下几个方面： 1）气象因子：气压、风速、低云量、水汽压、日照时数、空气比热容； 2）人为因子：机动车辆、人口密度、耗电量； 3）下垫面因子：绿地、耕地、道路、街区建筑、陆地水域、工业用地。 通过每种情况中的不同因子进行加权叠加，得到该情况的成本，再将以上三种情况因子进行标准化、加权叠加，最后分等定级。 （2）缓解热岛效应的分析 热岛效应强的区域的温度一般都会比周围区域温度高，而温差在很大程度上反应了热岛效应的强弱。所以，为了缓解热岛效应，我们可以通过使用洒水车洒水来降低温度，以达到减弱热岛效应的目的。 使用洒水车洒水的方法缓解热岛效应，我们通常会考虑如何达到最有效、路径最短、耗费最低等问题。该模型主要涉及到以下几个方面： 1）道路网络：限定洒水车的行驶范围； 2）洒水车补水点：为洒水车提供充足的水源； 3）障碍点：限制洒水车的通行； 4）热岛效应强的区域：洒水车主要的洒水区域。 采用这些因子进行网络分析，即可得到洒水车的最佳行驶路径。 三 、模型特点与功能 在本模型中，我们利用与热岛效应有关的各种因子，运用GIS领域的各种方法，综合分析最终得出了青岛夏季热岛效应分布及缓解热岛效应的洒水车洒水最佳路径。 本模型的特点是能通过对各种因子的分析，简单而直观的展现出青岛市的热岛效应强弱分布及洒水车的最佳路径，为我们的决策提供有力支持。 本模型主要由6个小模型组成，这六个模型又总体上分为两部分。 第一部分包含5个小模型，主要功能是通过分析得出热岛强弱的分布；下面我们分别对这5个小模型做简单的介绍。 气象因子模型：分析影响城市热岛效应的气象情况。 人为因子模型：分析人为的活动对城市热岛效应的产生的影响。 下垫面因子模型：分析影响城市热岛效应的地表下垫面类型。 热岛效应强弱分布总模型：综合判定城市各个地区热岛效应情况的强弱。 标准化工具：将不同单位的因素的取值范围进行标准化。 第二部分包含1个小模型，主要功能是通过得到的热岛强弱的分布，结合网络分析等手段得出缓解热岛效应的洒水车洒水的最佳行驶路径。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 现今热岛效应在各大中城市日益突出，对城市的环境、建筑和市民的健康、工作、生活造成了极大的负面影响。 设计目的：为相关部门应对热岛效应提供依据和帮助。 基本思路：运用GIS领域方法对各种相关因子综合分析得出热岛效应分布及缓解热岛效应的洒水车洒水最佳路径。 创新点：以多篇论文为依据，理论科学；对近二十个因子综合分析，考虑全面；以计算机生成的图像显示分析结果，色彩鲜明更加生动形象且简单直观； 技术关键和主要技术指标：熟练运用ArcGIS软件；掌握GIS分析方法和建模方法；确定各因子的影响权重。
科学性、先进性
- 现今对热岛效应的研究成果主要是以论文、报告或图纸的书面形式展现的。而本作品的突出特点是以权威的研究论文为依据，运用GIS领域的各种方法，通过对各种因子的综合分析，运用ArcGIS软件进行建模，以计算机生成的图像显示分析结果，色彩鲜明，更加生动形象、简单直观。分别展现出气象、人为和下垫面对青岛市热岛效应的影响情况，及最终的热岛效应强弱分布和洒水车的最佳路径，为我们的决策者提供有力支持。主要参考文献：《城市热岛效应的研究模型》、《基于遥感和GIS 的城市热场分布规律研究》、《青岛百年气温变化及其影响因素分析》、《城市热岛效应对城市生态系统的影响及其对策研究》等。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在2010年10月的ESRI2010中国大学生GIS软件开发大赛空间建模与分析组中被评为鼓励奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型 现场演示 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：须在装有ArcGIS软件的计算机上运行。启动“热岛效应.mxd”，在里ToolBox工具箱里找到“热岛效应强弱分布模型”工具箱，其中包括五个模型和一个标准化工具，双击运行模型。其中“洒水车最佳路径分析模型”需在“热岛区分布总模型”运行之后才可运行。技术特点：运用ArcGIS软件，利用GIS领域的各种方法对各种因子综合分析。本作品只针对青岛市进行分析，但其先进的技术手段和形象生动的表现形式值得广泛应用和推广，前景广阔，市场潜力大。
同类课题研究水平概述
- 1.国外研究概况 近20多年来各国学者围绕风速、云量、天气背景、城市规模等影响城市热岛的因子做了大量的研究，还对城市热岛的垂直结构进行了观测研究。城市热岛研究的区域也有一定拓展：早期城市热岛的研究多偏重于温带地区；现在，对热带、副热带以及高纬寒带地区的城市也有了细致的研究工作。随着计算机技术的高速发展，国外学者还城市热岛进行了大量的数值模拟研究。在诸多人类活动研究中，城市热岛效应就成为气候研究中的一个新热点，例如Peterson等研究了全球农村气温变化趋势，以区别城市热岛效应对全球增温的影响。Hughes等研究了城市对南非气温变化趋势的影响。Jonesmann等评估了城市话对大陆气温序列的影响。Wenger等根据城郊温度历史性的差异，分析了城市发展对城市热岛效应的影响，认为城市下垫面的扩张对城市热岛强度和地表温度变化具有巨大的影响。另外，Lee于1992年运用遥测技术进行韩国主要都会区首尔及其邻近卫星城市的都市热岛研究。日本学者Fukuoka于1983年针对日本都市人口与热岛强度进行了相关分析。 2.国内研究概况 我国对热岛效应的研究早已开始，并取得了许多成果。对城市气候研究起步于20世纪80年代初，在上海、北京等大中城市已开展研究，并取得了不少研究成果。从大气环境角度先后开展了城市热岛强度、水平分布、垂直结构和影响因子的试验研究。我国学者在北京、上海、广州、南京、太原、沈阳、昆明等大中城市对城市热岛进行了观测和分析研究。迄今至少已有20多个城市开展过城市热岛效应研究。 3.研究方法 城市热岛现象的研究方法主要集中在三方面，第一是利用城市和郊区多年的气温资料研究城市热岛的时空变化特征，第二是利用中尺度气象模式进行数值模拟，研究城市热岛及其环境效应，第三是利用卫星遥感资料反演地温，以及利用3S技术研究热岛的空间变化特征和土地利用/覆盖变化的热环境效应。
