[发明专利]一种城市集中供暖的热环境响应分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种城市集中供暖的热环境响应分析方法及装置，获取城市建成区每年的供暖季内每月一期夜间地表温度分布图；分别计算每一期夜间地表温度分布图的所有像元的热场变化值，以获得每年供暖季的多期热场变异图；对多期热场变异图进行叠加求和计算，获得每年供暖季的累积热场变异图；基于计算得到的累积热场变异图的均值和标准差确定累积热岛指数；基于获取的多年的累积热岛指数时间序列以及集中供暖量数据进行分析，获得城市集中供暖的热环境响应。本发明基于供暖季的多期遥感影像构建累积热岛指数，解决了基于单时相影像的指数无法评价热积累效应的问题，实现了基于遥感的集中供暖分析，并提升了热积累效应评价的准确性。

技术领域

本发明涉及对地观测技术领域，特别是涉及一种城市集中供暖的热环境响应分析方法及装置。

背景技术

城市热环境是主导城市生态环境的重要因素之一，城市热环境的改变对空气质量、水资源循环、人类健康等方面都具有很大的影响。随着我国城市化的快速发展，为帮助城市居民应对严寒天气，不断的建设完善集中供暖设施，随之而来的是大量的人造热量进入城市。人为热对城市热环境的影响不容忽视，而集中供暖是典型的人为产热事件，因此具有重要的研究意义。

目前关于城市集中供暖的热环境响应分析主要由两种方法：一种是，使用能源清单的方法，即将包括供暖、工业等的能耗消耗量进行统计，根据能耗和温度的关系分析来研究，这种方法对空间场景进行了简化，将能耗等同于热排，未考虑时间滞后性等实际的情形，并且进行的是各种能耗的综合统计，并未单独说明集中供暖的影响情况；另一种方法是，能源清单与数值模型结合的模拟分析方法，将集中供暖量引入模型进行模拟来研究城市集中供暖对地表温度的影响。这种方法同样简化了场景，假设的是集中供暖的热量立即同时释放，放大了城市集中供暖的热环境响应。此外还有一些城市热岛的分析中，虽然涉及了集中供暖可能是造成城区气温升高的主要原因，但是并没有进行具体的验证。

可见，目前的分析方法关于城市集中供暖的热环境响应主要是模型模拟分析，对于真实场景下的实际响应缺乏研究。遥感技术具有可以在短时间内进行大范围的监测的优势，与气象站的空间离散相比，遥感技术可以观测连续的地表温度的空间变化。虽然遥感技术已应用于分析实际场景，但是在基于遥感的城市热环境研究中，主要是基于单时相数据进行计算，使用单时相数据的计算结果受气候等因素影响，不同时相的计算结果存在差异。可见，现有的基于单时相影像的分析方法无法用于评价热累积效应，并且当前缺少基于遥感的集中供暖的实际热环境响应分析方法。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种城市集中供暖的热环境响应分析方法及装置，提升了集中供暖的热环境响应分析的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种城市集中供暖的热环境响应分析方法，包括：

获取城市建成区每年的供暖季每月一期夜间地表温度分布图；

分别计算每一期所述夜间地表温度分布图的所有像元的热场变化值，并基于所述热场变化值，获得每年供暖季的多期热场变异图；

对所述多期热场变异图进行叠加求和计算，获得每年供暖季的累积热场变异图；

计算所述累积热场变异图的均值和标准差，并基于所述均值和标准差确定累积热岛指数；

基于获取的多年的累积热岛指数时间序列以及集中供暖量数据进行分析，获得城市集中供暖的热环境响应。

可选地，所述获取城市建成区每年的供暖季内每月一期夜间地表温度分布图，包括：

获取遥感夜间灯光影像；

在所述遥感夜间灯光影像中提取城市建成区；

基于供暖时间范围获取所述城市建成区的每月夜间地表温度数据，生成多期夜间地表温度分布图。