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著《城市地表热环境遥感分析与生态调控》由科学出版社出版。该书出版获得国家出版基金项目资助,并入选地球观测与导航技术丛书。Landscape
and Urban Planning主编象伟宁教授和地理资源所刘纪远研究员为该书作序。

来源:中国科技网 作者:马爱平 发布时间:2015-12-8

来源:科技日报 作者:马爱平 发布时间:2015-12-10

该书前期研发工作,获得国家自然科学青年基金“京津唐都市圈近30年城市不透水表面增长的生态水文效应研究”,面上项目“北京城市不透水地表/绿地格局对城市生态系统服务热调节功能影响”以及国家高技术研究发展计划项目,国家重点基础研究发展计划项目等资助。

[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。

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。

全书共分七章,重点阐述了等级尺度城市地表结构与热环境调控新理念,研发了城市地表结构组分与辐射热通量遥感地面量测方法;分析了城市土地利用格局及覆盖组分时空特征,城市地表辐射和热通量时空特征;揭示了城市内部结构三个尺度与辐射通量作用机理。发现了服务于水热调节功能的各功能区不透水地表与绿地组份调控阈值;构建了城市热岛及热环境监测与预警、城市地表水环境监测与应急管理、城市工矿区土壤环境监测与评价、城市大气环境监测与应急预警集成信息平台。

潜心为城市地表“量体温”

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。

自2010年以来,研究组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,开展了Landsat
TM、MODIS系列城市
生态参数遥感反演与验证。研发了耦合城市地理学“空间结构理论”和城市气候学“辐射能量平衡原理”的生态城市调控模型。围绕城市生态环境领域在Journal
of Geophysical Research: Atmospheres,Landscape Ecology,Landscape and
Urban Planning等期刊发表30余篇论文,发明专利2项。获得Science Bulletin
2014年度优秀作者和TOP10高引频论文,荣获中国自然资源学会青年科技奖励。

——访中国科学院副研究员匡文慧

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。

封面、封底和章节目录具体见附件。

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。

“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。

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。

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。

攻克高精度制图关键技术

“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。

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。

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。

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。

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