[發(fā)明專利]基于數(shù)字圖像分析的城鎮(zhèn)熱島特性預(yù)測方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810069965.0
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101320098A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅慶;李百戰(zhàn);姚潤明;盧軍;丁勇;李楠;劉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所
• 代理人: 康海燕

1.一種基于數(shù)字圖像分析的城鎮(zhèn)熱島特性預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)圖像采集模塊采集城鎮(zhèn)規(guī)劃圖中相關(guān)信息作為數(shù)據(jù)文件儲存在DEM模型的圖像 數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃圖建立城鎮(zhèn)數(shù)字高度模型DEM；輻射處理模塊描繪直射輻射圖像、 散射輻射圖像、長波輻射圖像和反射輻射圖像，求解分析面的太陽直射輻射能量分布，計 算到地面的散射輻射能量分布，得到周圍建筑對分析面的長波輻射熱量，確定分析面的反 射輻射能量；

(2)導(dǎo)熱模塊根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃圖繪制導(dǎo)熱系數(shù)圖像、換熱系數(shù)圖像、材料密度圖像、 材料比熱圖像和植被分布圖像，確定材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱，并將上述圖像信息儲存在DEM 的圖像數(shù)據(jù)庫中；

(3)圖像分析模塊根據(jù)城鎮(zhèn)數(shù)字高度模型DEM中建筑物的布局特點，由地面、建筑 物外表面圍成的區(qū)域作為空氣流動區(qū)域，將流動區(qū)域作為“節(jié)點”，流動開口作為“支”， 構(gòu)建流動區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建流動區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型的一系列方程，計算建筑物間的空氣流量、 流動開口壓差，確定流動區(qū)域內(nèi)某一時刻的溫度，并識別每個像素所在的流動區(qū)域；

(4)導(dǎo)熱模塊根據(jù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱，以及流動區(qū)域當(dāng)前時刻溫度，建立建筑 物墻體和下墊面的一維導(dǎo)熱方程，調(diào)用太陽直射、太陽散射、長波輻射、反射輻射能量， 計算下墊面溫度和空氣溫度，生成下墊面溫度和空氣溫度隨時間的動態(tài)分布曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，城鎮(zhèn)規(guī)劃圖中相關(guān)信息包括，建 筑物布局、建筑物高度、綠化面積的JPG圖像，建筑材料的熱物理特性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述一系列方程包括，城鎮(zhèn)流動 區(qū)域質(zhì)量守恒方程、城鎮(zhèn)區(qū)域流動網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路壓力方程、連接開口的壓差和氣體流量關(guān)系 方程、區(qū)域內(nèi)空氣的熱平衡方程。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，根據(jù)太陽直射輻射強度I_B、太陽 位置高度角B，調(diào)用公式：I_S·Z＝I_BsinB計算建筑物水平面上太陽直射輻射能量I_S·Z根 據(jù)建筑物墻面與太陽之間的方位角A、I_B和B，調(diào)用公式：I_C·Z＝I_BcosBcosA計算建筑物 垂直面上的太陽直射輻射能量I_C·Z；根據(jù)太陽散射輻射強度I_D、地面對天空的視角系數(shù) SVF，調(diào)用公式：Q_D＝I_D·SVF計算散射輻射能量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述計算分析面的長波輻射熱量 Q_Li具體為，分析模塊根據(jù)建筑物分析面和地面的長波輻射能量的角系數(shù)B_ji、輻射表面積 A、輻射面的發(fā)射率ε，常數(shù)σ、輻射表面溫度T，算法模塊調(diào)用公式：

計算分析面的長波輻射熱量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，確定分析面的反射輻射能量分 布具體為，根據(jù)不同方向上各像素接收的反射輻射能量值取平均值得到平均能量強度I_ave， 對不同方向上各像素接收到的能量值的總和取平均值ρ_ave，調(diào)用公式 Q_Ai＝A_iρ_aveI_ave(1-SVF)得到分析面的反射輻射能量，其中，A_i為輻射表面面積，SVF為 地面對天空的視角系數(shù)。