[發明專利]綠色屋頂氣象監測與熱島效應影響評估方法

有效

• 申請號: 201910515202.2
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110208878B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 玉健成;梁鵬程
• 申請（專利權）人: 廣西海佩智能科技有限公司
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01W1/18;G06K9/62
• 代理公司: 45104 廣西南寧公平知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊立華

本發明提供了綠色屋頂氣象監測與熱島效應影響評估方法，建筑屋頂包括未綠化屋頂和綠化屋頂，分別采集未綠化屋頂和綠化屋頂表面溫度，與建筑屋頂氣象自動監測站的溫度差值作為因變量，觀測時間作為自變量，輸入支持向量機模型，分別獲得屋頂未綠化和綠化屋頂表面對氣溫的影響效率模型；對城市衛星遙感數據進行地表溫度反演和熱島強度計算，并通過城市內各氣象自動監測站點氣溫以及支持向量機模型計算得出的影響率對城市地表溫度圖進行校正，再結合決策樹分類方法，最終實現城市屋頂綠化對熱島緩解的評估。本發明為城市屋頂綠化提供量化分析及決策支持，適合大力推廣。

技術領域

本發明涉及氣象監測與熱島效應影響的評估方法，尤其涉綠色屋頂氣象監測與熱島效應影響評估方法。

背景技術

城市熱島是一種城市公害，會給人類健康和社會經濟帶來不容低估的損失。一方面表現為影響工業產值并產生嚴重損失，耗水耗電量劇增，以及危及人民生活和健康等；另一方面則會加速城區水土流失，引起路面開裂與淪陷以及地面沉降等。從1990年以來，對城市“熱島”的研究已有很多。監測城市熱島效應的方法也比較多，各有所長，總的來說，主要有兩類：一是通過自動站實測氣溫研究城市熱島效應的強度及四季變化，該方法的優點是觀測值精度高，其缺點是覆蓋度不廣，很難研究熱島的具體分布情況。另一種是采用衛星遙感技術，從宏觀上揭示城市熱島的時空分布特征以及各類下墊面對熱島的影響，該方法的優缺點剛好與第一種方法相反。因此，需要探尋一種既能發揮遙感技術的全覆蓋優勢，又能達到自動站實測精度的熱島評估方法。目前，由于缺少核心技術，既無法對屋頂綠化的方式進行科學的研究，也無法對屋頂綠化的效果進行有效的評估。

發明內容

針對上述技術問題，本發明通過溫度數據采集、支持向量機模型，分析自動氣象監測站的實測氣溫數據，用以校正衛星遙感數據，最終通過遙感技術，把分析結果模擬到整個城市，為屋頂綠化提供量化分析及決策支持。本發明提供的技術方案如下：

綠色屋頂氣象監測與熱島效應影響評估方法，包括以下步驟：

(1)建筑屋頂包括未綠化屋頂和綠化屋頂，分別獲取同一觀測時間所述未綠化屋頂表面溫度值、所述綠化屋頂表面溫度值和所述建筑屋頂氣象自動監測站溫度值；

分別將所述未綠化屋頂區域表面溫度值和所述綠化屋頂區域表面溫度值與所述建筑屋頂氣象自動監測站溫度值的溫度差值設為因變量，所述觀測時間設為自變量，輸入支持向量機模型，獲得建筑屋頂表面對氣溫的影響率模型，所述建筑屋頂表面對氣溫的影響率模型包括未綠化屋頂表面對氣溫的影響效率模型和綠化屋頂表面對氣溫的影響效率模型；

(2)分別將獲取對應同一觀測時間的城市衛星遙感數據通過地表溫度反演得到城市地表溫度圖、獲取對應同一觀測時間的城市內N個氣象自動監測站實測氣溫數據與所述建筑屋頂表面對氣溫的影響率模型進行溫度修正計算，獲得城市衛星遙感數據溫度修正值；

(3)所述城市衛星遙感數據通過地表溫度反演得到城市地表溫度圖，將所述城市地表溫度圖進行熱島強度計算，獲得城市熱島強度分布圖；

(4)所述城市衛星遙感數據通過決策樹分類計算，獲得城市下墊面分布圖；

(5)在步驟(4)獲得的所述城市下墊面分布圖中選取需要綠化的屋頂作為模擬屋頂區域，從步驟(2)所述城市衛星遙感數據溫度修正值獲取所述模擬屋頂區域對應的城市衛星遙感數據修正值，代入步驟(3)所述城市熱島強度分布圖中進行熱島模擬計算，獲得所述模擬屋頂區域綠化后的城市熱島變化模擬圖。

進一步，所述未綠化屋頂和所述綠化屋頂分別設置鉑電阻溫度傳感器，所述鉑電阻溫度傳感器用于實時探測未綠化屋頂表面溫度和綠化屋頂表面溫度。

進一步，所述支持向量機模型的計算方法如下：