城市热岛效应对北京市住房与绿地面积规划的影响研究

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2 069 0 。
l 6
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课题研究 告 报
研究性学习课程 探究性教学
从上图可以看 出, 9 7 自18 年一 20 年, 0 1 随着绿化覆盖率的减少 , 热岛面积呈上升趋势。 3下垫面情况 。根据数据显示 ,制作成下图。 .


} X ≤ 8 % y ≥ 1 % 0 5
20 6 9 0 .
1 8
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课 题 研 究报 告
研 性 习程 探 性 学 究 学 课 ; 究 教 毒
十Z≥ 0
5线性规划问题的讨论与结论 ( . 见下图) 。

此 阶 段 主要 是 寻 求
主 要 地 点 多年 的平 均 气
温 ,我 给 他 们 开 了介 绍 信 , 让他 们 自己联 系北
为 了尽可能多地利用和开发土地资源 ,应令 x y ,则此时 ,N点为理想结果 。通过 + =l 计算,得到 N (.66 .34。 0 7 8 ,02 1)
京市 气 象局 。
学 生 们 通 过 种 种 曲
库的过程中, 了解到北京市应用气象研究所的刘伟东博士在这方面有所研究。 于是 , 我们立
刻联系刘博士 ,约在一个星期二下午会面 。

得 到 了 刘博 士 热 情 的 帮
助 。 他 们 记 了 几 大 页 的
周二下午, 我们如约乘车前往北京市应用气象研究所。 由于不熟悉道路 , 加上研究所处
问题 的能 力。
草坪
树 冠 气 温
米面
1 8 .1
16 .5 1 5 .8
0. 2 8
0 9 1 .3 7
095 .04 0 9 1 .88
0 9 1 .77
2 0 . 0 69
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≥ 究 教 究 学 课 性 学 研 性 习程
O. 44 4 2 66
0. 73 4 7 20 0. 5 8 1 98
O. 04 4 2 06
0. 02 06 0. 31 48 wk.baidu.com 9
0. 2 88 6 40
l 0. 8l 36 1 7
0. 3 3l 867
0. 6 1l 356
0. l 37 7
郊区。
规划市 区内各级辐射 区 面积比
规划市 区外各 级辐射 区面积比
2越是靠近市中心,热岛效应越 明显 。 .
4 2
二环路 内热 岛面积比
三环路 内热 岛面积比
四环路 内热 岛面积比
3城 区内以建国门、前门、光明楼地区热岛效应最为严重。 . 什么原因造成了这种现象的出现?如何才能减小城市的热岛效应, 并使之达到一个较小
屋 顶 面积 百分 比 函数拟 合 图
屋顶 :Y=I 3 6 +0 0 2 . 6 7 .5 1
综上所述 ,绿化 : M= .1y 0 86 ;屋顶 :N .6 7 + .5 1 一19 3 + .28 =I36 x 0 0 2 。
4 限 制 函数 的确立 。 .
} x+y ≤ 1
2.3 4
082 .33
V屋 [ ( V铁+ V柏+ )3 7: .2 V玻 / ] / 2 7 V绿 ( + )2/ :1 1 ;【 V草 V树/ ]V . R绿 [ ( R草+ ) 2 R 0 9 R树 / ] = .4 / R屋 [ ( R柏+ + ) 3 R= .1 R铁 R玻/ ] / 0 9
三 、研究过程
最初 ,我们三人决定对城 市热岛效应进行讨论时 ,并不十分清楚这个问题到底包含什 么, 研究的预期结果是怎样的以及应该怎样探讨 。 幸运的是, 在我们联系北京市气象局资料
折 , 了解 到 刘 伟 东博 士 在这 方 面有 所 研 究 , 于
是 联 系与 刘博士 的会 面 ,
0. 2 4 32 60
0. OO 43 16 0. 44 3 06 0. 4 18 852
0. 69 l 2 82
O. l3 2 2 55 0. 98 28 6 0. 392 84 6
0. 21 38 44
0. 3ll 5l 6 O. 561 2 31 0. 97 20 08
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课 研 报 题 究告
研性 >程探 性 学 囊 究 学 课 l究 教 一 - 3
城市热岛的形成有多种因素 , 其中下垫面因素 、 人为热和温室气体的排放是人类活动影
响环境的几个方面 。 本文以热红外遥感、 气象观测、 城市住房与绿地面积统计资料为主要信 息源 ,利用计算机数据拟和的方法对北京市的住房与绿地面积进行了线性规划。
0. 522 2 02
O. 572 4
0. 83 33 O2 33 3
() 1 关于绿地面积百分比与热岛效应比的研究。
①坐标轴的确立 :横轴为绿化面积 占城市面积的百分比;纵轴为热岛面积占城 市面
积 的百 分 比 。
②研究方法:通过实际考察的数据进行散点绘图,拟合 函数 。
资料支持 和帮助 , 包括
上 网 、 去 图 书 馆 查 阅 图
书、 请教 老 师等 。 如研 究
过 程 中 学 生 就 来 问 我 如
何 才能得 到北京市 区各
由图可知,令 Z 0 x 0 、 = ,则y 一 .5 = 0 6 。此时,目标 函数与 图像交于M、N 两点 , 在
线 段 MN 上 的任意 一 点 使得 Z无限 趋近 0 。
在楼群之中,下午 3 点我们才到达。刘伟东博士热情地接待 了我们 , 整整 3 个小时,刘博士
以幻灯片的形式, 首先概述了近年来热岛效应研究的大体情况 , 然后为我们讲解了热岛效应 的基本天气学原理 , 又展示了一部分研究成果。 我们记 了几大页笔记, 如获至宝。 事实也证

我 校 在 高二 开 设 高 中地 理 必 修 课 程 ,我 在 课 堂上 讲 解 城 市 热 岛效
应 后 , 胡 宪 伟 等 同 学下

研究背景
过去 的5 年间 , 0 北京城 历经了极大的发展,城市功能和综合实力以及城市形态与环境
面貌都发生了巨大的变化。城市的经济发展和人 I的增加促使城区面积迅速扩张 ,20 年 = 1 00 北京市中心面积为5 0 m 卫星城面积为 20 m , 0k , 0 k 中心镇为 4k , 0 m 总面积约为70 m 城 5k 。
的理 想 数值 呢 ?
( )原 因分析 二
1人 I。 . = 人类的活动是影响热岛效应的一个重要因素。 l 在人 口密集 区域内, 人工建筑物
密集 , 存在大量人工热源 ( 如供暖系统等) ,绿化面积较少,导致了热 岛效应的加剧。但由 于该因素不是短期 内可以控制的,故在此不讨论 。 2绿色空 间。 . 绿色空间是以绿色植被为特征的人与 自然和谐共处的人工 自然环境 , 强调 城市中的自然属性 ,涵盖了建成市区及周边地区覆盖绿色植被的所有空 间。
0. 7l 2 2 6
l 0
0. 6 76 5 88
0. 2 8 51 86 0. 5 42 54
O. 4 29 836
0. 54 2 1 25 0. 68 8 1 46
O. 5 2 411 2
0. 67 94 32 0. 410 39 4
0. 63l 2 7l
地面积抽象成绿化面积。
课题 。
二 、数据分 析
2 69 00 .
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究性教学 研究性学习 课程
课 题 研 究报 告
( )提出问题 一
从上页 图中可以看出以下几点 ( 数据以 20 年为例 ,其余略同) 00 。 1城区 ( . 指东城区、西城区、崇文区以及宣武 区四个城区)范 围内热 岛效应明显高于
逐 渐 明确 了行 动 的 步骤 。
( 三)问题研究
1 目标 函数的确立 :用下垫面状况 ( . 包括绿地 )来表示热岛效应的情况。 2 坐标轴的确定 :横方 向表示面积 , . 纵方 向表示热岛效应程度。用下垫面状况 ( 包括 绿地 )来表示热岛效应的情况。 3数据分析与 目标函数合成。依据下表,对屋顶 、绿地的热岛效应函数进行拟合。 .
课 就 围住 我 ,进 一 步探 计 城 市 热 岛 效应 对 北 京 市 住 房 与 绿地 面积 规 划
的影 响 。 这 几 个 学生 的
数 学很 好 , 马 上 想 到 可
市发展造成城市下垫面状况极大改变 , 一方面通过粗糙度的改变影响城市边界风场 , 另一方
面也影响了地表长波辐射的状况。 此外, 城市人 I密集、 : 1 工业发达 , 人为热源排放加强造成 了城市热力状况的改变 , 导致 了城市 比郊 区气温偏高现象的 出现。 李延明利用气象观测法 、 热红外遥感法、 遥感技术与G S I技术相结合的方法测 出了绿地面积、 屋顶面积与城市热岛面 积比的数据 , 发现绿化面积与热岛强度呈负相关, 即随着绿化面积的增加 , 热岛面积逐 渐减 小, 人工构筑物面积与热岛强度呈正相关, 随着人工构筑物 ( 如屋顶 ) 面积的增加 , 热岛面 积呈逐渐增大的趋势。 随着 20 年北京奥运会的临近 , 08 一些体育场馆、 城市住房 、 绿地面积的比例将会有所变 动。 本项工作旨在利用计算机数据拟和的方法对北京市的住房与绿地面积比例进行线性规划。
升 温速率 ( 。 c/小时 )
柏 油 屋 顶 6. 3 4
如城 市 中建筑 的占地 面
积 和 绿 地 面积 如 何 抽 象
化 简 采 用何 种 知 识 建
构 数 学模 型 ;如 果 是 函
数 的话 , 目标 函数 应 如
回归系数 ( R)
0 9 4 .87
何 建立 。
● 一 顶一油毡砼 量 女

l 卜


± 草 坪
—- -
取各种下垫面的热岛平均值及各点到平均值之差的绝对值的平均值,制成下图。
可以看出, 无论是平均值方面还是各点到平均值之差的绝对值的平均值方面 , 树冠、 草 丛都要优于屋顶、水泥、柏油路面等情况。
学生 们 认 真讨 论 ,
课 题 研 究报 告
屋顶
0. l5 0 86
绿化
0. l 8 489 2
热岛效应比

屋顶
0. 02 20 92
绿化
0. 36l 96 4
热岛效应比
O. 5 2 587 6
0. 32 6 99 0. 06 2 0 87
0. 86 2 46
0. 02 2 1 05 0. 6l 4 3 92
0. 46 6 5 75
0. 39 33 4 O. 4l 8 2 02 O. 8l 8 2 4
0. 38 2 1 99
0. 49 8 1 76 0. 22 8 2 58 0. 382 4 06
0. 78 6 2
0. 23 44 8 7 0. 3l 84 8 8 0. 66 63 8
他们在这个过程 中
锤 炼 了 自己提 出 问题 、
柏 油蓐 面 鼓 盘 屋 顶 水 泥路 面
土 地
40 .9 40 .4 34 .5
32 .2
099 .8 6 0 8 2 ,6 6 097 .89
093 .21
分 析 问题 和 创 造 性 解 决
建 璃 屋 顶
绿化 面积百 分比 函数 拟合 图
绿化 :Y -11 1x 0 86 = .9 3 + .2 8
() 2 北京市城市住房与绿化面积规划的研究。
①坐标轴的确立 :横轴表示屋顶面积百分比,纵轴表示绿化面积百分比。
②目标 函数确立 : = N=136x 1 11y 074 Z M+ .6 7 - .9 3 - .7 7
以列 因素建立模 型 。许
多研 究 内容 已不 仅 仅 局
限 于 地 理 这 一 学科 了 ,
我 鼓励 他 们 说 这 是 一 件
有 益 于社 会和 个人 的事 , 希 望他 们 能 继 续 深 入 这

几点说明: 为了研究方便 , 本项工作把一切建筑的占地面积抽象成屋顶面积 , 将一切绿
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