城市的建設產生了與自然氣候不同的城市微氣候（Microclimate）,而城市的大規(guī)模擴張對城市氣候環(huán)境帶來了諸多不良影響,并嚴重影響了城市居民的生活品質。城市形態(tài)對微氣候的影響已成為共識,但對于城市整體形態(tài)來說,尚缺乏與微氣候效應關聯(lián)關系的量化分析。為探索宏觀尺度下城市形態(tài)與微氣候的關聯(lián)關系,論文聚焦于基于局地氣候分區(qū)（Local climate zones,LCZ）理論的城市形態(tài)建模和微氣候數(shù)值模擬方法的研究。LCZ理論通過對下墊面的整體物理特征建立定性和定量的描述指標,進行表述城市冠層的結構與參數(shù)特征。LCZ理論的量化描述方法為宏觀尺度下通過指標數(shù)據(jù)參數(shù)化構建總體城市形態(tài)隱式模型提供了方法基礎。但是擁有眾多指標參數(shù)量化進行描述的隱式模型,由于其抽象化和參數(shù)化,CFD數(shù)值模型并不能提供非常好的模擬平臺支持。而在氣象學科領域的開展氣象研究使用的中尺度氣象模式WRF（Weather Research and Forecasting Model）,同樣是使用綜合各類地表指標參數(shù)對模擬區(qū)域進行量化指標描述。因此,LCZ理論和WRF模擬平臺為本文研究構建宏觀尺度下城市形態(tài)數(shù)值模型以及微氣候數(shù)... 

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究對象
    1.3 研究目的和意義
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究意義
    1.4 研究內容
    1.5 研究方法
    1.6 研究框架
第二章 相關研究綜述
    2.1 宏觀尺度城市形態(tài)與城市微氣候的關聯(lián)性研究
    2.2 宏觀尺度城市形態(tài)建模方法研究
    2.3 基于LCZ的城市形態(tài)量化及城市氣候應用研究
        2.3.1 LCZ理論簡介
        2.3.2 LCZ理論模型的構建方法及現(xiàn)有研究成果
        2.3.3 LCZ理論的城市氣候應用研究
    2.4 城市微氣候數(shù)值模擬方法研究
        2.4.1 城市微氣候模擬平臺研究
        2.4.2 城市冠層數(shù)值模式的研究進展
    2.5 小結
第三章 宏觀尺度城市形態(tài)隱式模型構建
    3.1 宏觀尺度城市形態(tài)數(shù)值模型構建
        3.1.1 研究案例區(qū)域概況
        3.1.2 LCZ原型構建
            3.1.2.1 LCZ理論城市形態(tài)量化指標
            3.1.2.2 LCZ原型采樣
        3.1.3 LCZ理論模型構建
            3.1.3.1 衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)前處理
            3.1.3.2 城市形態(tài)隱式模型建立
            3.1.3.3 驗證城市形態(tài)數(shù)值模型
    3.2 宏觀尺度城市形態(tài)特征分析
        3.2.1 宏觀尺度城市形態(tài)量化統(tǒng)計分析
        3.2.2 宏觀尺度城市形態(tài)空間分布特征分析
            3.2.2.1 空間分布聚集指數(shù)
            3.2.2.2 城市“藍綠”生態(tài)系統(tǒng)
    3.3 小結
第四章 宏觀尺度城市形態(tài)模型在WRF模擬平臺的應用
    4.1 WRF模擬平臺概述
    4.2 WRF數(shù)值模型參數(shù)化分析
        4.2.1 WRF前處理模型
        4.2.2 土地利用類型的參數(shù)化方案
        4.2.3 城市冠層參數(shù)化方案
        4.2.4 小結
    4.3 宏觀尺度城市形態(tài)隱式模型轉譯
        4.3.1 地表覆蓋屬性量化指標轉譯
        4.3.2 城市幾何形態(tài)量化指標轉譯
        4.3.3 LCZ理論模型轉譯
    4.4 WRF模式模擬設定
        4.4.1 模擬算例設置
        4.4.2 物理過程方案設置
        4.4.3 模擬結果數(shù)據(jù)分析
            4.4.3.1 地表0m高度溫度場
            4.4.3.2 地表2m高度溫度場
            4.4.3.3 地表2m高度相對濕度場
            4.4.3.4 地表10m高度風環(huán)境
            4.4.3.5 小結
    4.5 小結
第五章 宏觀尺度城市典型形態(tài)空間分布模式微氣候模擬研究
    5.1 宏觀尺度城市典型形態(tài)建立
        5.1.1 高度主導型
        5.1.2 風向主導型
        5.1.3 朝向主導型
        5.1.4 單元體均質分布型
        5.1.5 典型模式小結
    5.2 不同城市典型形態(tài)空間布局模式的微氣候模擬研究
        5.2.1 城市微氣候WRF模擬平臺設置
        5.2.2 高度引導型城市典型形態(tài)與微氣候的關聯(lián)性
            5.2.2.1 地表0m高度溫度場
            5.2.2.2 地表2m高度溫度場
            5.2.2.3 地表2m高度相對濕度場
            5.2.2.4 地表10m高度風環(huán)境
            5.2.2.5 高度引導型模式與城市微氣候的關聯(lián)性小結
        5.2.3 風向引導型城市典型形態(tài)與微氣候的關聯(lián)性
            5.2.3.1 地表0m高度溫度場
            5.2.3.2 地表2m高度溫度場
            5.2.3.3 地表2m高度相對濕度場
            5.2.3.4 地表10m高度風環(huán)境
            5.2.3.5 風向引導型模式與城市微氣候的關聯(lián)性小結
        5.2.4 朝向引導型城市典型形態(tài)與微氣候的關聯(lián)性
            5.2.4.1 地表0m高度溫度場
            5.2.4.2 地表2m高度溫度場
            5.2.4.3 地表2m高度相對濕度場
            5.2.4.4 地表10m高度風環(huán)境
            5.2.4.5 朝向引導型模式與城市微氣候的關聯(lián)性小結
        5.2.5 均質分布引導型城市典型形態(tài)與微氣候的關聯(lián)性
            5.2.5.1 地表0m高度溫度場
            5.2.5.2 地表2m高度溫度場
            5.2.5.3 地表2m高度相對濕度場
            5.2.5.4 地表10m高度風環(huán)境
            5.2.5.5 均質分布引導型模式與城市微氣候的關聯(lián)性小結
        5.2.6 典型模式與微氣候的關聯(lián)性匯總
            5.2.6.1 地表0m高度溫度場
            5.2.6.2 地表2m高度溫度場
            5.2.6.3 地表2m高度相對濕度場
            5.2.6.4 地表10m高度風環(huán)境
    5.3 小結
第六章 總結與展望
    本文研究主要成果
    本文研究不足與展望
致謝
主要參考文獻
插圖和附表清單
附錄一 中尺度氣象WRF數(shù)值模擬方法說明
    WRF模式架構
        A. WRF數(shù)值模型網格水平坐標系及嵌套方式
        B. WRF數(shù)值模型網格垂直坐標系
        C. WRF模式初始氣象場數(shù)據(jù)資料
    WRF模式的模擬流程
        A. WRF模式預處理系統(tǒng)WPS
        B. WRF模擬初始化和運行
        C. 模擬模擬后處理模塊
    WRF前處理、初始化、以及運行代碼
        A. WRF預處理系統(tǒng)WPS
        B. WRF的初始化和運行
    本文研究WRF模擬運行參數(shù)代碼設置
        A. WRF預處理系統(tǒng)WPS
        B. WRF的初始化和運行
附錄二 WRF前處理模型參量說明
附錄三 WRF城市冠層參數(shù)化方案說明
附錄四 典型城市形態(tài)單時刻模擬結果呈現(xiàn)
附錄五 典型城市形態(tài)24小時模擬結果呈現(xiàn)
    算例編號MODIS2001-15s
    算例編號LCZ Model
    算例編號HighModel_1
    算例編號HighModel_2
    算例編號HighModel_3
    算例編號HighModel_4
    算例編號WindModel_1
    算例編號WindModel_2
    算例編號WindModel_3
    算例編號WindModel_4
    算例編號NStoward_1
    算例編號NStoward_2
    算例編號HomoModel_1
    算例編號HomoModel_2
    算例編號HomoModel_3
附錄六 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]WUDAPT項目:城市形式與功能信息的眾包解決方案及其應用[J]. 黃媛,劉靜怡,Jason Ching.  南方建筑. 2018(04)
[2]山地城市空間形態(tài)的地表熱環(huán)境效應——基于LCZ的視角[J]. 蔡智,韓貴鋒.  山地學報. 2018(04)
[3]基于WUDAPT方法的成都市局地氣候分區(qū)地圖構建及其規(guī)劃應用研究[J]. 陳方麗,黃媛.  城市建筑. 2018(20)
[4]城市局部氣候分區(qū)研究進展及其在城市規(guī)劃中的應用[J]. 陳愷,唐燕.  南方建筑. 2017(02)
[5]城市高層化及高密度化發(fā)展模式對城市氣候的影響研究[J]. 周雪帆,李保峰,陳宏.  城市建筑. 2017(01)
[6]城市局部氣候分區(qū)及其參數(shù)化條件下風環(huán)境模擬[J]. 張云偉,顧兆林,周典.  地球環(huán)境學報. 2016(05)
[7]城市形態(tài)學中量化分析方法的涌現(xiàn)[J]. 葉宇,莊宇.  城市設計. 2016(04)
[8]空間句法的研究思考[J]. 楊滔.  城市設計. 2016(01)
[9]南京市通風廊道研究[J]. 翁清鵬,張慧,包洪新,劉久根,吳豪.  科學技術與工程. 2015(11)
[10]城市形態(tài)研究百年縱覽[J]. 李澤,黃經南,張?zhí)鞚?  新建筑. 2014(06)

博士論文
[1]城市空間形態(tài)對主城區(qū)氣候影響研究[D]. 周雪帆.華中科技大學 2013
[2]城市綠地配置的量化方法研究[D]. 童滋雨.南京大學 2011

碩士論文
[1]基于街景照片與圖像識別的街道日照時數(shù)研究[D]. 宮傳佳.南京大學 2019
[2]街區(qū)尺度上的城市微氣候數(shù)值模擬研究[D]. 秦文翠.西南大學 2015



本文編號：3726497