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都市圈冷热岛空间网络构建与优化——可解释机器学习与电路理论的融合
1
作者
陈少枫
翁飞帆
+2 位作者
邱羽薇
李泓杰
丁铮
《北京林业大学学报》
北大核心
2025年第7期152-166,共15页
【目的】随着城市化进程的加速,城市热岛效应的跨区域传导问题愈发凸显,成为亟待解决的环境问题。然而,传统阻力面构建方法在研究城市热岛效应时,存在主观性较强以及难以充分考虑空间异质性等问题,限制了对城市群间热环境关联机制的深...
【目的】随着城市化进程的加速,城市热岛效应的跨区域传导问题愈发凸显,成为亟待解决的环境问题。然而,传统阻力面构建方法在研究城市热岛效应时,存在主观性较强以及难以充分考虑空间异质性等问题,限制了对城市群间热环境关联机制的深入理解。因此,本研究以厦漳泉大都市圈为研究对象构建冷热岛空间网络,旨在揭示城市群间的热环境关联机制,并提出多尺度协同优化策略,为城市热环境的优化提供科学依据,助力区域气候适应性规划的推进,有效应对城市热岛效应带来的挑战。【方法】为实现上述目标,本研究创新性地整合XGBoost-GeoSHapley可解释机器学习模型与电路理论。通过XGBoost-GeoSHapley加性解释分析方法,结合地表温度分级结果,精准构建冷热岛阻力面,并深入量化阻力因子的空间效应、非线性关系以及交互作用。在此基础上,借助电路理论,精准识别冷热岛网络,进而识别关键的夹点、障碍点和中心性区域。最终,结合区域特征,提出针对性的优化策略,为厦漳泉大都市圈的热环境优化提供具体指导。【结果】冷岛网络呈现出“西北山地主导,沿海湿地补充”的格局,而热岛网络则主要集中在东部建成区。本研究共识别出43条热岛廊道(总长度412.99 km)和85条冷岛廊道(总长度1 693.08 km),并划定了热岛优先整改区1 067.25 km^(2)(占比4.4%)以及冷岛保护核心区7 980.71 km^(2)(占比32.9%)。与传统方法相比,本研究构建的冷热岛网络结构更为合理,连通性及整体性显著提升,其中冷岛的闭合值α、线点比β和连通率γ等指标均优于热岛对应指标,表明冷岛网络的连通性和整体性更优,这为城市热环境的优化提供了有力支持。【结论】本研究将XGBoost-GeoSHapley模型与电路理论相结合,提出了一种适用于城市圈尺度的冷热岛空间网络构建方法。该方法有效解决了传统阻力面构建方法中存在的主观赋权与空间异质性问题。通过提高冷热岛廊道识别与调控精度,本研究构建了厦漳泉都市圈“一带三轴三核多片”的冷热岛交互格局,并提出了“纵向阻断+横向疏导”的治理框架。这一成果不仅为超大城市圈冷热岛网络的构建提供了重要的理论与实践参考,也为区域气候适应性规划提供了有力支持。
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关键词
机器学习
电路理论
极端天气
热
岛
效应
热环境
阻力面
冷热岛
网络
空间效应
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职称材料
山谷地带城市冷热岛及其影响初探
被引量：
1
2
作者
杨礼荣
陈义珍
任阵海
《环境科学研究》
EI
CAS
CSCD
1992年第1期17-22,共6页
本文利用华北某城市现场实测资料,对实测到的谷地上空“冷岛”的形成机制进行了研究,借助于二维数值模拟,分析了城市冷热岛对山谷地带坡风环流和污染物浓度分布的影响。结果表明:城市热岛在晚间出现则可以加速坡风环流,加之逆温层存在,...
本文利用华北某城市现场实测资料,对实测到的谷地上空“冷岛”的形成机制进行了研究,借助于二维数值模拟,分析了城市冷热岛对山谷地带坡风环流和污染物浓度分布的影响。结果表明:城市热岛在晚间出现则可以加速坡风环流,加之逆温层存在,不利于污染物输送;白天冷岛的出现,加强坡风环流,有利于污染物的扩散和输送。
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关键词
冷热岛
山谷地带
污染物
浓度
分布
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职称材料
城市通风分析及绿地协同规划设计研究--以西安为例
被引量：
3
3
作者
薛立尧
张沛
+1 位作者
王瓅晨
陈恺悦
《现代城市研究》
北大核心
2021年第9期77-84,91,共9页
风环境研究作为城市"气候—空间"耦合规划的基础,在新时代生态语境下愈加具有"尺度弹性"。以我国西安为例,梳理规划建设中"风因素"的影响,总结城乡下垫面类型与基础通风潜力的对应关系。选取气候问题较...
风环境研究作为城市"气候—空间"耦合规划的基础,在新时代生态语境下愈加具有"尺度弹性"。以我国西安为例,梳理规划建设中"风因素"的影响,总结城乡下垫面类型与基础通风潜力的对应关系。选取气候问题较为凸显及通风需求较大的夏、冬季做为时间范畴,在都市区尺度下对各季中相邻月份地表温度、冷热岛分布进行提取与叠加,并根据叠加结果反映的热辐射变化差异,得到地面空气流动潜力。结合下垫面通风潜力,得到城市综合通风潜力等级分布,并在叠加现状绿地格局及各频率主导风向后总结出"通风特征分区"。最后提出城市通风优化的绿地协同规划策略,并选取一处关键通风分区(风口与风道衔接地带)尝试绿地与景区的概念规划设计,在保证城市通风顺畅的同时,能够达到人们游憩活动与风环境感知的和谐效果。
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关键词
城市风环境
冷热岛
通风潜力
通风特征分区
绿地协同规划
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职称材料
题名
都市圈冷热岛空间网络构建与优化——可解释机器学习与电路理论的融合
1
作者
陈少枫
翁飞帆
邱羽薇
李泓杰
丁铮
机构
福建农林大学风景园林与艺术学院
出处
《北京林业大学学报》
北大核心
2025年第7期152-166,共15页
基金
中国农林高校设计艺术联盟专项(111900050)。
文摘
【目的】随着城市化进程的加速,城市热岛效应的跨区域传导问题愈发凸显,成为亟待解决的环境问题。然而,传统阻力面构建方法在研究城市热岛效应时,存在主观性较强以及难以充分考虑空间异质性等问题,限制了对城市群间热环境关联机制的深入理解。因此,本研究以厦漳泉大都市圈为研究对象构建冷热岛空间网络,旨在揭示城市群间的热环境关联机制,并提出多尺度协同优化策略,为城市热环境的优化提供科学依据,助力区域气候适应性规划的推进,有效应对城市热岛效应带来的挑战。【方法】为实现上述目标,本研究创新性地整合XGBoost-GeoSHapley可解释机器学习模型与电路理论。通过XGBoost-GeoSHapley加性解释分析方法,结合地表温度分级结果,精准构建冷热岛阻力面,并深入量化阻力因子的空间效应、非线性关系以及交互作用。在此基础上,借助电路理论,精准识别冷热岛网络,进而识别关键的夹点、障碍点和中心性区域。最终,结合区域特征,提出针对性的优化策略,为厦漳泉大都市圈的热环境优化提供具体指导。【结果】冷岛网络呈现出“西北山地主导,沿海湿地补充”的格局,而热岛网络则主要集中在东部建成区。本研究共识别出43条热岛廊道(总长度412.99 km)和85条冷岛廊道(总长度1 693.08 km),并划定了热岛优先整改区1 067.25 km^(2)(占比4.4%)以及冷岛保护核心区7 980.71 km^(2)(占比32.9%)。与传统方法相比,本研究构建的冷热岛网络结构更为合理,连通性及整体性显著提升,其中冷岛的闭合值α、线点比β和连通率γ等指标均优于热岛对应指标,表明冷岛网络的连通性和整体性更优,这为城市热环境的优化提供了有力支持。【结论】本研究将XGBoost-GeoSHapley模型与电路理论相结合,提出了一种适用于城市圈尺度的冷热岛空间网络构建方法。该方法有效解决了传统阻力面构建方法中存在的主观赋权与空间异质性问题。通过提高冷热岛廊道识别与调控精度,本研究构建了厦漳泉都市圈“一带三轴三核多片”的冷热岛交互格局,并提出了“纵向阻断+横向疏导”的治理框架。这一成果不仅为超大城市圈冷热岛网络的构建提供了重要的理论与实践参考,也为区域气候适应性规划提供了有力支持。
关键词
机器学习
电路理论
极端天气
热
岛
效应
热环境
阻力面
冷热岛
网络
空间效应
Keywords
machine learning
circuit theory
extreme weather
heat island effect
thermal environment
resistance surfaces
cold and heat island networks
spatial effects
分类号
F205 [经济管理—国民经济]
TP79 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
山谷地带城市冷热岛及其影响初探
被引量：
1
2
作者
杨礼荣
陈义珍
任阵海
机构
中国环境科学研究院大气所
出处
《环境科学研究》
EI
CAS
CSCD
1992年第1期17-22,共6页
文摘
本文利用华北某城市现场实测资料,对实测到的谷地上空“冷岛”的形成机制进行了研究,借助于二维数值模拟,分析了城市冷热岛对山谷地带坡风环流和污染物浓度分布的影响。结果表明:城市热岛在晚间出现则可以加速坡风环流,加之逆温层存在,不利于污染物输送;白天冷岛的出现,加强坡风环流,有利于污染物的扩散和输送。
关键词
冷热岛
山谷地带
污染物
浓度
分布
Keywords
cold-heat island: slope wind circulation: valley region.
分类号
X506 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
城市通风分析及绿地协同规划设计研究--以西安为例
被引量：
3
3
作者
薛立尧
张沛
王瓅晨
陈恺悦
机构
西安建筑科技大学建筑学院
西安建筑科技大学风景园林规划教研室
林同棪国际工程(中国)咨询有限公司
西安建大城市规划设计研究院
出处
《现代城市研究》
北大核心
2021年第9期77-84,91,共9页
基金
国家自然科学基金(51608418)
陕西省教育厅自然科学专项“国土生态红线划定背景下的西安市域绿地生态重要性评价及规划响应研究”
+1 种基金
西安建筑科技大学一流专业子项目(YLZY0103K07)
国家级大学生创新训练项目(S202010703050)。
文摘
风环境研究作为城市"气候—空间"耦合规划的基础,在新时代生态语境下愈加具有"尺度弹性"。以我国西安为例,梳理规划建设中"风因素"的影响,总结城乡下垫面类型与基础通风潜力的对应关系。选取气候问题较为凸显及通风需求较大的夏、冬季做为时间范畴,在都市区尺度下对各季中相邻月份地表温度、冷热岛分布进行提取与叠加,并根据叠加结果反映的热辐射变化差异,得到地面空气流动潜力。结合下垫面通风潜力,得到城市综合通风潜力等级分布,并在叠加现状绿地格局及各频率主导风向后总结出"通风特征分区"。最后提出城市通风优化的绿地协同规划策略,并选取一处关键通风分区(风口与风道衔接地带)尝试绿地与景区的概念规划设计,在保证城市通风顺畅的同时,能够达到人们游憩活动与风环境感知的和谐效果。
关键词
城市风环境
冷热岛
通风潜力
通风特征分区
绿地协同规划
Keywords
urban wind environment
cold-heat islands
ventilation potentiality
ventilation characteristic zoning
green space-coordinated planning
分类号
TU984 [建筑科学—城市规划与设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
都市圈冷热岛空间网络构建与优化——可解释机器学习与电路理论的融合
陈少枫
翁飞帆
邱羽薇
李泓杰
丁铮
《北京林业大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
山谷地带城市冷热岛及其影响初探
杨礼荣
陈义珍
任阵海
《环境科学研究》
EI
CAS
CSCD
1992
1
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职称材料
3
城市通风分析及绿地协同规划设计研究--以西安为例
薛立尧
张沛
王瓅晨
陈恺悦
《现代城市研究》
北大核心
2021
3
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职称材料
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