[發明專利]土地利用變化與城市熱環境之間機制的研究方法

在審

• 申請號: 201910930644.3
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110727984A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 喬治;韓希平;姬夢怡;蔣玉穎
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06Q50/08;G06Q50/26;G06F119/08
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 程小艷

本發明采用WRF模式對2000?2015年的土地利用變化的氣候數值進行模擬研究，以3km的分辨率分析土地利用變化的特征以及其與城市熱環境的影響機制，定量計算土地利用變化對京津冀區域熱環境變化的貢獻率，利用ArGIS、遙感和統計學方法來揭示城市熱環境的時空格局特征和演變規律。步驟有：1)研究主要采用中尺度天氣預報模式模擬氣溫變化過程；2)應用遙感、GIS及數學方法定量化來分析京津冀城市群的土地利用變化與城市熱環境之間的形成機制與發展規律；3)通過WRF模式，設計不同情景，控制土地利用變量，實現土地利用對區域熱環境影響的分離。

技術領域

本發明屬于土地利用類型領域，特別涉及土地利用變化和土地利用變化的氣候效應對比研究方法。

背景技術

城市內部建設用地增長迅速，大量侵占周圍耕地、林地等其他類型用地，以及城市間的相互作用導致下墊面的變化很大，由此引發的城市熱島效應進一步加劇，而大面積城市群的出現又使得各城市之間的“縫隙”進一步縮減，同時改變了整個區域的動力與熱力結構特征，使得城市群熱環境惡化，城市之間不可避免地出現熱環境抵抗力降低，生態恢復力喪失等新型區域熱環境生態安全問題。城市熱島問題已經超出了城市的行政邊界而表現出區域特征。其中，城市間日漸牢固的經濟政治紐帶使得城市建設用地連接成片是造成熱環境惡化主要原因，但更大范圍上城市群的空間布局及不用類型用地的不合理利用也是造成問題的主要原因之一。

因此，以土地利用空間格局作為手段，從數量和空間結構方面入手，針對熱環境特定問題提出解決措施，具有非常重要的實踐意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種土地利用變化與城市熱環境之間機制的研究方法，通過軟件模擬，分析在土地利用類型下分別對熱環境的影響程度，量化區域受到熱影響的程度。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：土地利用變化與城市熱環境之間機制的研究方法,包括如下步驟:

1)研究主要采用中尺度天氣預報模式(WRF，Weather research and forecastingmodel)模擬氣溫變化過程；

2)應用遙感、GIS及數學方法定量化來分析京津冀城市群的土地利用變化與城市熱環境之間的形成機制與發展規律：自然要素和人為要素對區域熱環境變化過程的影響程度。

3)通過WRF模式，設計不同情景，控制土地利用變量，實現土地利用對區域熱環境影響的分離。

該方法具體步驟如下：

1)根據所研究區域，設置WRF模型模擬區域范圍；

2)運用WRF模型模擬區域的氣象條件；

3)將氣象監測數據、土地利用數據、衛星遙感數據導入ArcGIS；

4)綜合各個土地利用類型的變化圖，以及研究范圍的溫度變化圖；

5)根據上一步的結果來分析前者對后者的影響

土地利用變化的氣候效應研究方法,將兩期土地利用數據和相應時段的地表物理參數數據作為真實的下墊面條件。WRF模型用于定量模擬和分析土地利用變化和土地利用變化對區域氣候的影響程度、趨勢和差異。進一步揭示土地利用變化與土地利用變化過程與區域氣候變化之間的定量關系，闡明主要土地利用變化對氣候變化的影響。

本發明具有如下優點：

1.利用WRF及ArGIS模型模擬地區土地利用類型對溫度的影響，速度快精度準。

能夠準確揭示該地區熱環境時空特征，揭示土地利用分布格局。并能改變下墊面類型等影響熱量擴散的關鍵因素，定量分析土地利用類型在區域間對熱量傳輸的影響，為預測城市熱污染情況提供指導。