[发明专利]一种城市通风廊道的构建方法

说明书

本发明公开了一种城市通风廊道的构建方法，包括以下步骤：首先确定每个建筑物所对应的风阻力系数值，然后将风阻力系数值作为最小费用距离模型中阻力栅格的单元值，得出阻力栅格；在城市风入口处设立并且多个均匀的点作为源点，建立最小费用距离模型中的源栅格，在风出口处也设立多个均匀的点，作为最小费用距离模型中的目标点，然后利用GIS软件中空间分析的费用距离模块求出每一个源点到所有目标点的最小费用路径，即风阻力做功最小的路径；最后根据最小路径图算得其对应的线密度图；通过线密度图来构建城市通风廊道。本发明所需的计算量更小，适用于更大范围的通风廊道的构建。

技术领域

本发明涉及城市通风廊道的构建方法，特别涉及一种基于最小费用距离模型的城市通风廊道的构建方法。

背景技术

随着现代城市高密度空间的迅速增加，城市环境问题也日趋严重，创建宜居的城市空间随之成为了当今风景园林学科的主题，因此城市风环境等微气候研究逐渐成为了关注热点。随着中国城市化程度的深化，高密度人口聚集带来的种种城市景观环境问题，也对城市空间微气候的研究有着迫切的需求。城市风环境作为城市微气候的重要要素，对开放空间热舒适度感知、大气污染物扩散、热岛效应消解均具有重要的作用，对城市景观环境质量起着不容忽视的作用。

目前城市风环境的研究方法主要有物理试验法和数值试验法，物理试验法主要包括现场实测和风洞实验；数值试验法主要是基于计算流体力学(Computational FluidDynamics，简写成CFD)的数值模拟。

本发明的相关技术——最小费用距离模型，在生态学研究中应用较多。最小费用距离方程基于图论原理，可以表示每个栅格单元距最近源点的最小累积费用距离，目的是用来识别与选取功能源点之间的最小费用方向和路径。其算法采用节点/链接的表示方式，即每个单元的中心被认为是一个节点，每个节点与相邻节点之间通过“链接”来联系，每个“链接”被赋予一个阻抗值。如果从单元i前往4个直接相邻的单元i+1，其费用距离为所在单元与前往单元阻力系数总和的一半，即：

N_i+1＝N_i+(r_i+r_i+1)/2

式中：N_i和r_i分别为所在单元i的累积费用和阻力系数；N_i+1和r_i+1分别为前往单元i+1的累积费用和阻力系数。

由于模型基于一个八邻单元结构，因此要考虑生物体有时作对角运动。如果从单元i前往4个对角相邻的单元，其费用距离的计算公式如下：

在最小费用距离模型中，先确定源点建立源栅格，同时根据不同景观的景观阻力系数建立阻力栅格，然后基于源栅格与阻力栅格2个图层，利用GIS软件中空间分析的费用距离模块循环计算，获得费用距离栅格，最后根据费用距离栅格生成景观阻力面(resistancesur-face)和最小费用路径(leas-tcostpath)。阻力面是指生物体运动的潜在可能性及趋势。最小费用路径指生物体在源与目标斑块之间迁徙时具有最大生存几率的廊道。

在城市风环境的研究中，将风入口视为源点，风出口视为目标点，风从入口到出口的流动中将受城市里各个建筑物的风阻力的影响，这与生物体在城市里的移动受城市环境里各景观要素的景观阻力的影响类似，因此只要确定城市内各个建筑物的风阻力系数，便可以根据最小费用距离模型求出风从入口到出口的最小费用路径，从而构建城市通风廊道。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种城市通风廊道的构建方法，利用最小费用距离模型构建城市通风廊道。