[发明专利]一种顾及城市二维和三维形态的局部气候区分类方法

说明书

本发明公开了一种顾及城市二维和三维形态的局部气候区分类方法，首先，获取局部气候分区所需矢量和栅格数据；其次，精确计算分区统计单元中用于局部气候区分类的各项参数指标，实现基于建筑类型的局部气候区分类；然后，对于建筑类型的局部气候区分类中没有被分类的局部气候区统计单元，根据土地覆盖分类结果进行基于土地覆盖类型的局部气候区分类；最后，将基于建筑类型的局部气候区分类和基于土地覆盖类型的局部气候区分类结果相叠加，得到研究区的局部气候区空间分布图。本发明具有适用对象广谱性、技术框架易复制性、产业化周期短等优势，能够为区域城市热岛效应研究和缓解措施提供实践典范。

技术领域

本文发明属于测绘、地理信息技术领域，具体涉及一种顾及城市二维和三维形态的局部气候区分类方法。

背景技术

城市局部气候区(Local Climate Zone,LCZ)由Stewart和Oke等2012年在城市气候区分类体系的基础上提出的。局部气候区分类体系能够根据城市和周边地区下垫面类型的不同将区域气候划分为若干局部气候小区，用来表征不同地表之间的温度差异，使人们更加清晰地认识到地表特征、城市结构和人类活动对城市热环境分布和变化规律的影响。局地气候区分类体系由两大类型构成，即建筑类型和土地覆盖类型。其中，对于建筑类型而言，根据建筑高度的高、中、低，建筑材料以及人类活动等细分为10种基本分区类型。土地覆盖类型主要包括7种分区类型，包括茂密树林、稀疏树林、灌木和矮树、低矮植被、裸岩/铺砌面、裸土/沙地和水域等。

为了实现整个城市地区精确的局部气候区分类，学者们开展了一系列研究。根据数据来源和分析方法等的不同，较为通用的两种分类方法主要为：基于遥感的局部气候区分类和基于GIS的局部气候区分类。

基于GIS的局部气候区分类主要依赖于城市形态和地表覆盖信息。分区过程主要为：首先计算得到分区统计单元中用于局部气候区分类的各项参数指标，包括天空开阔度、建筑高度、建筑密度和地表反照率等。然后将其计算结果与每个局部气候区对应的各参数指标的参考范围进行匹配，最终确定分区单元的局部气候区类型。基于GIS局部气候区分类虽然能够取得较高的分区精度，但其自身也存在一定的问题。首先，是高精度的城市形态和地表覆盖数据的获取有一定的局限性。其次，用于各局部气候区划分的各参数指标的取值范围因当地的城市空间形态、土地覆盖等实际情况而有所不同，给分区结果带来一定的不确定性。

基于遥感的局部气候区分类以像元或对象为分类单元，在获取地表真实局部气候区训练样本基础上，以遥感图像作为输入数据，包括Landsat、ASTER、SAR等遥感图像。然后利用监督分类器进行局部气候区分类。该分类方法的主要存在的问题在于训练样本选择，由于训练样本是基于遥感局部气候区分类的关键，而在样本的选取中样本的数量、面积和位置等均会对局部气候区分类结果产生不同程度的影响，进而影响局部气候区分区精度。

因此，迫切需要发明一种能够弥补以上两种方法的不足并充分发挥各自优势的局部气候区分类方法。

发明内容

发明目的：本发明提供一种顾及城市二维和三维形态的局部气候区分类方法，具有适用对象广谱性、技术框架易复制性、产业化周期短的优势，能够为区域城市热岛效应研究和缓解措施提供实践典范。

技术方案：本发明所述的一种顾及城市二维和三维形态的局部气候区分类方法，包括以下步骤：

(1)获取局部气候分区所需矢量和栅格数据；

(2)精确计算分区统计单元中用于局部气候区分类的各项参数指标，实现基于建筑类型的局部气候区分类；

(3)对于建筑类型的局部气候区分类中没有被分类的局部气候区统计单元，根据土地覆盖分类结果进行基于土地覆盖类型的局部气候区分类；

(5)将基于建筑类型的局部气候区分类和基于土地覆盖类型的局部气候区分类结果相叠加，得到研究区的局部气候区空间分布图。