来源:科技日报 作者:马爱平 发布时间:2015-12-10

来源:中国科技网 作者:马爱平 发布时间:2015-12-8

北京城市热岛30年扩张近5倍 专家称城市规划须考虑不同绿地降温效应

近日,中国科学院地理科学与资源研究所副研究员匡文慧等在科学出版社出版专著《城市地表热环境遥感分析与生态调控》,该项研究在城市内部功能结构布局,如城市功能区以及硬化不透水地面和绿地结构比率高精度遥感监测方面,城市热岛及下垫面热环境状况监测与调控机制方面,以及城市大气、水、土壤和热辐射监测预警和应急管理方面具有创新性和开拓性。

[导读]21世纪以来,快速城镇化和工业化导致我国城市生态环境问题日趋严峻,随着《国家新型城镇化规划》战略的实施,如何提升城市生态环境管控能力,改善人居环境,提高新型城镇化质量成为当今重要的科研和实践命题。

本报讯“有效统筹布局好现有和潜在城市用地,实现城市内部生活空间、生产空间、服务空间和生态空间格局的优化组合,事关国家整体城市化发展的质量。”中科院地理资源所副研究员匡文慧日前在接受《中国科学报》记者采访时表示。

该书入选地球观测与导航技术丛书,被列为“十二五”国家重点图书出版规划项目。该项研究成果还获得国家自然科学基金项目,国家“863”、国家“973”等项目的资助。

潜心为城市地表“量体温”

匡文慧带领团队系统构建了每隔5年中国城市和工矿用地扩张的时空序列数据集,并且分析了过去20年城市和工矿业用地时空扩张速率、程度和驱动机制。相关成果日前发表于《景观与城市规划》杂志。

匡文慧研究组开展了一系列科技攻关,研发了城市功能区布局以及城市硬化不透水地面、绿地每个30米甚至亚米级象元组分比例信息高精度制图关键技术,可以提供高精度的城市功能区布局以及硬化不透水地面、绿地等建设规划布局详细制图信息。

——访中国科学院副研究员匡文慧

据了解,该研究获得的高精度数据、各类专业模型、业务应用系统已在国家环境保护、国家测绘与地理信息、地震应急部门开展科技示范和应用。

“应用地理信息空间分析技术,巧妙地将城市规划中的功能区和城市硬化不透水地面、绿地覆盖信息建立空间关联性,可计算具体每个功能区、甚至每个小区、楼盘的硬化地面的比率。”匡文慧说。

中国科技网讯21世纪以来,快速城镇化和工业化导致我国城市生态环境问题日趋严峻,随着《国家新型城镇化规划》战略的实施,如何提升城市生态环境管控能力,改善人居环境,提高新型城镇化质量成为当今重要的科研和实践命题。

近年来,快速城镇化和工业化导致我国城市生态环境问题日趋严峻。随着《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》战略的实施,如何提升城市生态环境管控能力、改善人居环境、提高新型城镇化质量,成为重要的科研和实践命题。

针对城市热环境问题,匡文慧带领研究组成员自2010年以来应用红外测温仪,红外热像仪在遥感卫星过境时刻执行同步观测,开展了城市建筑和公园绿地地表温度、比辐射率、辐射四分量、热通量涡度相关等比较观测实验,研发了Landsat
TM、MODIS系列城市生态参数遥感定量反演关键技术。

近日,中国科学院地理科学与资源研究所匡文慧副研究员等在科学出版社出版专著《城市地表热环境遥感分析与生态调控》,该项研究在城市内部功能结构布局,如城市功能区以及硬化不透水地面和绿地结构比率高精度遥感监测方面,城市热岛及下垫面热环境状况监测与调控机制方面,以及城市大气、水、土壤和热辐射监测预警和应急管理方面具有创新性和开拓性。该书入选地球观测与导航技术丛书,被列为“十二五”国家重点图书出版规划项目。

在接受《中国科学报》记者采访时,匡文慧表示,城市化和工业化是驱动城市快速向外扩张、加速自然生态用地向人工用地转换的重要因素,也是城市地表热环境加剧的主要原因。

“在北京城市开展实验研究,发现北京城市热岛范围从1984年的298平方公里扩张到现在的近1400平方公里,面积约扩张4.7倍;城乡热岛强度秋季差异从1984年的1—2℃增温到当前的3—6℃。”匡文慧说,同时,城市内部不同下垫面特征与材质、不同功能区和硬化不透水地面、绿地覆盖之间地表温度存在着更显著的差异。从城市热岛形成的地球物理机制方面考虑,这与不同下垫面的地表辐射和热通量差异密切相关。

攻克高精度制图关键技术

通过在北京开展实验研究,他们发现,北京城市热岛范围从1984年到现在扩张了约4.7倍;城乡热岛强度秋季差异从1984年的1℃~2℃增加到当前的3℃~6℃。同时,城市内部不同下垫面特征与材质、不同功能区和硬化不透水地面、绿地覆盖之间的地表温度存在更加显著的差异。从城市热岛形成的地球物理机制方面考虑,这与不同下垫面的地表辐射和热通量差异密切相关。

匡文慧说,应用城市绿地组分、地表温度、辐射通量分量等高精度多源信息,分析发现了服务于水热调节功能的各功能区硬化不透水地面与绿地组分调控阈值。公共绿地在城市不同区位的热调节功能差异显著,森林和草地绿化覆盖率与单位盖度的水汽蒸发呈指数关系。

城乡边界以及内部景观结构具有高度的动态性、结构复杂性和类型镶嵌等特征,其高精度信息提取和城市内部下垫面组分信息获取不论在城市生态、全球气候变化等研究领域,还是在城市规划应用领域均面临着重大挑战。

匡文慧告诉记者,在高密度的建筑、道路、广场等硬化不透水地面区(硬化不透水地面比率高于90%),种植一棵树会发挥两倍的潜热蒸发能力。这意味着,城市建设规划必须考虑绿地在城市降温方面的群体和个体效应,比如公园和道路绿化各自均有优势。

也就是说,在高密度的建筑、道路、广场等硬化不透水地面区,种植一棵树,会发挥两倍的潜热蒸发能力,这也意味着,城市建设规划需考虑,绿地在城市降温方面植被的群体效应和个体效应,如公园和道路绿化在这方面各自均有优势。

针对上述科技难题,匡文慧研究组开展了一系列科技攻关,研发了城市功能区布局以及城市硬化不透水地面、绿地每个30米甚至亚米级象元组分比例信息高精度制图关键技术,可以提供高精度的城市功能区布局以及硬化不透水地面、绿地等建设规划布局详细制图信息。

地理资源所研究员方创琳表示,这一思路和方法为城市总体规划、城市控制性及修建性详细规划的编制提供了非常有价值的精准信息数据和全新思维模式。他强调,城市硬化不透水地面和建筑材质的高精度遥感分类,对于海绵城市建设规划具有更实际、更直接的应用价值。

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