一种城市通风廊道的构建方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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（ComputationalFluid Dynamics，简写成CFD)的数值模拟。
[0004] 本发明的相关技术一一最小费用距离模型，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+Ι，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：
[0005] Ni+i=Ni+(ri+ri+i)/2
[0006] 式中:Ni和ri分别为所在单元i的累积费用和阻力系数;Ni+i和ri+i分别为前往单元i +1的累积费用和阻力系数。
[0007] 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：
[0008]
[0009] 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迀徙时具有最大生存几率的廊 道。
[0010] 在城市风环境的研究中，将风入口视为源点，风出□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】
[0011] 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。
[0012] 本发明公开了一种城市通风廊道的构建方法，该方法包括以下步骤：
[0013] 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，得出风阻力栅格;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软件中的距离分析，根据已知的源栅格、风阻力 栅格以及目标点分别求得每个源点到所有目标点的最小费用路径;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。
[0014] 所述风阻力系数值的计算公式如下：
[0015]
[0016] 其中，Zb为当地的标高（指地面或楼顶的标高）；Ze为控制面标高；当Zb= 0时，Kb= 1;当Zb2ZJ寸，Kb= 100000;通过这个风阻力系数的计算公式，求得小区内各点的风阻力系 数。
[0017] 所述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，得出风阻力栅 格的步骤，具体包括以下处理:利用GIS软件将风阻力系数这个属性加入小区的Shp格式图 中，然后将这个属性作为转换字段，将Shp格式图转换为栅格图，所得的栅格图即为风阻力 栅格。
[0018] 与现有技术相比，本发明利用最小费用距离模型构建通风廊道所需的计算量更 小，适用于更大范围的通风廊道的构建。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的城市通风廊道的构建方法流程图；
[0020] 图2为具体实施例的某建筑小区的楼宇分布模拟视图。
[0021] 图3为具体实施例的匕=10米时建筑小区的风阻力栅格模拟视图；
[0022]图4为具体实施例的= 10米时风从入口到出口的最小费用路径模拟视图；
[0023]图5为具体实施例的Ze= 10米时最小费用路径图所对应的线密度模拟视图；
[0024]图6为具体实施例的利用fluent模拟的十米高度处的风速模拟视图；
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，这些实施方式若存在示 例性的内容，不应解释成对本发明的限制。
[0026] 本发明的技术方案执行如图1所示的流程:首先在风入口和出口处布置源点和目 标点，同时确定各个建筑物的风阻力系数，并且根据风阻力系数建立阻力栅格图，然后结合 源点、目标点及阻力栅格图，依据最小费用距离模型生成每个源点到所有目标点的最小费 用路径图，最后求得此最小费用路径图所对应的线密度图，线密度图中某处的线密度与城 市各处通风量相对应，因此可以依据线密度图构建城市通风廊道。某点的通风量是随着