基于GIS的人居环境气候舒适度评价以河南省为例资料下载.pdf
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而利用GIS的空间分析功能进行气候舒适度的评价，除了能达到传统方法中以城市为最小单元进行的整体评价以外，还能将评价单元大幅度地缩小和细化，即把传统方法中的点状的城市分割成若干单元，进行平面化，使气候舒适度的评价由点状扩展到面状。
所以说，应用GIS的空间分析功能可以更加全面、准确地进行气候舒适度的评价，这对于以后进一步的研究具有很大的指导意义。
2国内外舒适度研究进展21国外舒适度发展概况国外关于舒适度的研究可划分为两个阶段：
前期研究的重要特点是多用一些定性的描述或采用经验公式进行定量讨论。
1947年Yagtou和Houghten根据人体在不同气温、湿度和风速条件下所产生的热感觉指标提出了实感气温；
1951年Lots和Wezler描述了气流对人体舒适感的影响；
1955年Burton等描述了湿度对人体舒适感的影响，他总结出当气温适中时，大气湿度变化对人体舒适感的影响较小，当气温较高或偏低时，湿度变化才对人体的温热感产生影响。
后期舒适度的研究进入定量阶段，主要从人体热量平衡角度研究人体对冷热感受的具体程度；
1959年Thom提出不舒适指数，美国国家气象局利用温湿指数用于夏季舒适度预报工作；
1966年Terjung提出舒适度指数、风效指数43等。
收穑日期：
2008一0623修订日期：
2008一0725基金项目：
国家高技术研究发展计划（863计划）“农村抽样调查空间化样本抽选和管理系统（2006AAl20103）”和。
大气复合污染的区域调控和决策支持技术（2006AA06A307）”。
作者简介：
王汶，（1966），男，博士，副教授，中国人民大学环境学院，主要从事地理空间信息应用研究。
Bm圳：
weILwan92000hotmailcom】04万方数据20092GIS技瓶遥感信息22国内舒适度发展概况国内有关舒适度的研究起步较晚，直到20世纪80年代，还只是些定性的描述，90年代开始有了较快的发展。
主要有钱妙芬、叶梅根据舒适和清洁原则提出了“气候宜人度评价”模型5，吕伟林提出的体感温度模型6，王远飞参照国外有关的不舒适指数、温湿指数等，结合上海市气候特点建立了上海市的人体“气象舒适度指教”计算公式7，陆鼎煌利用环境卫生学方法的有关资料，全面考虑气温、相对湿度、风速3个因素对人体舒适的影响，提出综合舒适度指标81等等。
3国内外舒适度表示方法影响气候舒适度的主要因素有：
气温、相对湿度、风速、气压、太阳辐射等等。
气温对舒适度的高低起了主导作用，温度过高或过低对人体产生的不适是显而易见的。
但是人体对周围环境的冷热感仅用气温来描述还是不完全确切的，因为影响人类机体热平衡除了气温还有空气相对湿度、风速、气压及太阳辐射等气象因素。
湿度对人体的影响，主要是它决定着排汗的散热效率。
当气温适中时，空气相对湿度变化对人体舒适感的影响相对较小，但在高温或低温时，随着温度的偏离，相对湿度的影响则愈加明显。
在冬季当湿度较大时，人们会感到特别冷，而夏季湿度较大时，人们会感到特别闷热。
风作用于人皮肤，对人体体温起着调节作用，影响人体出汗的散热率。
当气温低时，人体皮肤与周围环境温差大，散热效果较强，风速加大，人易感觉寒冷；
当气温接近人体皮肤温度（3330）时，风速造成的散热效果明显减弱；
当气温高于皮肤温度时，风速加大，气流使人体表面蒸发率加大，提高人体散热率，但仅起到皮肤由排汗引起的潮湿变干为止，这时就不再考虑风速造成的降温。
气压与太阳辐射对人体舒适的影响在高海拔地区比较明显。
气压主要是通过氧分压影响人体，随着海拔高度的上升，空气变稀薄，氧分压降低，到一定高度后人体就会因缺氧而感到不适。
同时，由于海拔高，大气的厚度小，对太阳紫外线的削弱小，到达地面的紫外线较强，容易灼伤皮肤。
考虑到以上各因素，综合国内外的研究概况，人们在长期的研究和实践中提出的表征人体舒适度的办法主要有不舒适指数、炎热指数、风寒指数、舒适指数、风效指数、体感温度、气象舒适度指数等等。
31不舒适指数美国常用ECThom的不舒适指数，也称温湿指数，表示无风时闷热的程度，表达式为7：
皿=O72（磁+）+406
（1）式中心为干球温度（），是湿球温度（）。
有风与日晒时：
皿=O72（尉+锄）一72“+O03J+406
（2）式中J为日射量（wm2），甜为风速（ms）。
用上述两式计算的指数越高或越低，则不舒适程度越严重。
不同地区、不同人种，同一指数反映的不舒适程度也不完全相同。
一般来说，60以下感到寒冷，当不舒适指数超过70、75、80时分别有10、50或100的人感到不舒适。
32炎热指数该指数由Tom提出，Bosen又作了发展，是热应力的舒适指标，也是温湿指数的一种表示方法，表示人体的热与温度、湿度的关系，用下式求得9：
E=磁一O55（1一R）（磁一58）（3）式中心为干球温度（。
F），R为相对湿度。
33风寒指数该指数由Bedford提出，经SipleCourt及Thomes-Boyd等人作了改进，适用于室外寒冷环境下，反映风速及气温对裸露人体的影响公式为咖：
H=z（9o+109石一“）（4）式中H为风寒指数，扯为体温与周围气温之差（冬季人体温度一般为30），“为风速（ms）。
34体感温度模型体感温度模型是由北京市气象局吕伟林通过实验提出来的，其表达式为嘲：
殛=T口+h+n一而（5）其中Tg为体感温度，亿为气温，n为辐射作用对体感温度的修正，乳为湿度对体感温度的修正，n为风速对体感温度的修正。
35气象舒适度指数王远飞等结合上海市的气候特点，建立了上海市的人体“气象舒适度指教”计算公式7：
夏半年：
ssDI一18T+O145RH（18T一26）+（T一33）万+o134S+27（6）冬半年：
】05万方数据适缬信息GIS技市SSpj=王。
87+0。
王22爻H（1。
8一26）+口2（r一33）椤+O641S+27（7）式中，丁、RH、y、S分剐为温度、相对湿度、风速及瓣照霹数，窘t溅分舅l为夏半年及冬半年的鼹f崮蠢正系数。
36综会舒适度指标陆磊煌科壤环境盈生学方法酶有关资料，提毒综合舒适度指标m1112：
S=o6T一24+O07RH一70+O5|y一2l（8）式中：
S为综合舒适度指标，T为气温（），RH为相对湿度（），V为风速（ms）。
4实例分析41研究资料翻模型本研究主要采用河南省及其周围相关城带的魄面气候资料标准月值数据集（19712000年）中的胃警均气温、月平均空气穗对湿度、月平均风速等数据，以及河南省的行政酝划和高程数据，利用地理信息系统相关软件（如ArcGIS，Arcview等），对河南省备月的气候舒适程度进行分辑戮究。
由于河南省地处华北平原，山脉较少，海拔较低，可暂不考虑气压和太阳辐射对人体舒适的影响，通过全面考虑气瀑、褶对湿度秘熙速3个气象要素对人体舒适的影响，利用陆鼎煌关于环境卫生学方法的有关资料提出的综合舒适度指标：
So。
6|Z一24|+o。
07lR酲一70l+O5V一2（9）式中：
S为综合舒适度指标，含义为实际的舒适状态镶离最焦舒适获态煞程度，可泼定义为不舒适指数，即计算出的不舒适指数值越大，表明该地区越不舒适，大致_嗣丁划分为4个级别，如表1。
T为气温（），灵强力撵对湿度（），y隽溅速（ms）。
表l不舒适指数分级袭l不舒适指数S4，55455S6，956959OOl入侮感觉餐逶较努遥举静逶缀不繇逶根据所采用的气候资料以及气候综合舒适度模型，可计算出翻标地区（河南省）全年各月的不舒适指数。
42基干GIS的研究方法传统的舒遗度评价方法是以城市为单饿，考虑一个城市总体上平均的气温、相对湿度和风速3个因素的影响，反映一个城市大体上的舒适程度，而不】08能更加糟缨缝反浃该城市蠹一些具体静小嚣或者小范围地区的舒适稷度，而且不能反映不同城市（或地区）之间的舒适程度的渐变效果。
与赞统的研究方法不同，笔者裁爝缝理售患系统（GIS）的空间分析功能，把气温、相对湿度和风速等数据和GIS的空间分析技术结合起来，使舒适度的评徐格鼹亿，从聪更加精确酶送行舒适度懿评价。
根据中华人民共和国国家标准中关于地理格网的规定，与研究中的实际需要相结合，在格网化过程孛，选用熏舞坐标格瓣系统审酶ll【擞格阙作势最小格网单元，对河南省的各项数据进行插值运算。
具体步骤为：
（1）备隽气温数据酶格鬻亿。
毒予气象站赢麓分布为分散的点状，需要对气温数据在水平方向上进行内撬，而气温随海拔高度的升高也会有规律的降低（海拔每井高loom，气溅降低o，8S），因蔼瞧需要考虑高程因素的影响，利用DEM数据在垂直方向上进行拟合。
以6月份为例，用ArcGIS软件按照以上方法进行内插看所得河南省酶平筠气滠空间分布如图1。
参考河南省地形图，河南省的西部大部分为山脉，北都、西北郝边缘和南部边缘也有少部分出脉，由于海拔较高导致气温随之降低。
两莰图中可以看出，河南省气温较低的部分为西部大部分、北郝以及东南部小部分，与河南省蛉实际情况糨符合。
图1河南省（19712000年）6月月平均气激空间分布图
（2）各舅空气粳对湿度憋格网化。
空气的摆对湿度受温度和海拔高度的综合影响，因此插值过程中要考虑温度和高程因素的影响。
某一高程的空气檩对湿度由以下公式求褥：
r一昙loo（10）万方数据GIS技斑遥盛信息岛一lOO呻。
!
：
EE0102扎瓣屯一ZO0065鬈（11）中可以器出平均风速的分带规律并不骧显，这可能（12）与建筑物以及山脉有关，由予建筑物及山脉的阻碍，。
、风的速度及方向都会受到影响。
、lv，僻啉型詈全：
呈慧竺：
曩冀对曼竺篓苎，妻要嚏篓（4）各月不舒适指数计算。
根据黼鼎煌提鹚的量要冀要曼氅18c三p!
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蒜，二釜例Z弼雨锝（19712000年）6月月平均空气相对湿度空间分布图（3）各胄飙速数据的格网纯。
由于在裔豳上风蘑4河南省（197l20年）6月不舒适指数空阉分布瑟会因高山阻挡而改变风速、风向等，关系比较复杂，（5）气候舒适度综合评价。
根据所选用的舒适暂不考虑高稷对风速的影响，直接采用样条函数度的计箕模型，菜一点的不舒适指数表示该点的舒法嘲3（spline）进行内播。
利用ArcGIs处理所得河适状态偏离最佳舒适状态的程度，数值越大，表永舒南省6月份的平均风速空间分布如图3所示。
从图107万方数据适意信息GIS技木适度越低。
对12个月的不舒适指数求平均值即可得出该点的综合舒适程度。
利用ArcGIS进行处理所得河南省30年综合舒适度评价结果如图5和图6。
图5河南省（19712000年）气候不舒适指数空间分布图图6河南省（19712000年）气候舒适度综合评价空间分布图将图5与表1所划分的舒适度等级相结合可得知图中各个栅格的大致的舒适度等级。
如在西部和北部海拔较高的地区由于气温远远低于舒适温度，即平均气温低于舒适温度，因而不舒适指数较高，而东部海拔较低的大部分平原地区舒适度较高，这与实际情况大致相同。
图6为按照表1的舒适度等级划分后所得到的河南省气候舒适度空间分布图，绿色表示表1中的较舒适，黄色表示表1中的不舒适，红色表示表1中的极不舒适。
从图中可看出河南省的整体舒适度等级主要在较舒适、不舒适和极不舒适三个等级范围内。
其中，西部及北部海拔较高的地区的气候最不舒适，舒适度等级低于平原地区。
】0843小结
（1）舒适度评价结果的格网化，体现了各个地区间舒适程度的自然过渡，使得评价结果更加精细，同时由于考虑了高程因素对气温以及相对湿度的影响，评价结果更加准确。
（2）由于采用格网化技术，可以对一个小范围的具体地区进行舒适度评价，从而为各项决策提供依据。
例如，对一个小区某个时间段内的舒适度的评价，可以为该小区此段时间内是否供暖提供依据。
（3）由于海拔较高的山脉对风速也有一定的影响，可以进行进一步研究，使不舒适指数计算结果更加精确。
（4）这种舒适度主要以气象站19712000年30年的数据资料为依据，评价指标为月平均气温、月平均相对湿度和月平均风速，主要反映的是这些地区几十年气候的平均差异，未考虑到每一天不同时刻的差异以及突发性天气现象的出现。
而实际上，这些天气现象出现时，气温、相对湿度和风速都有显著的差异，常会改变这种适宜状况，因而人居环境的气候舒适度在每天都可能会有显著变化。
而在考虑具体时刻的舒适程度时，更需要具体的实时数据进行评价。
（5）在高海拔地区，人体舒适感除受气温、湿度、风影响外，还受气压和太阳辐射的影响。
同时，由于海拔高，大气厚度小，对太阳紫外线的削弱小，皮肤受紫外线辐射容易灼伤。
因此，在山脉较多、海拔较高的地区，有必要根据具体的地形情况把气压和太阳辐射作为评价因子加以考虑。
5结束语气候因子是人居环境评价的基本因子之一，气候的适宜程度直接决定着人居环境的舒适与否。
通过对气候舒适度的分析，可以为人居环境的评价提供基本依据。
然而，人居环境的影响因素是多种多样的，涉及各个方面和领域。
例如，从自然角度来说，除了气候因素，还包括植被状况、地形状况等。
植被作为生态平衡的主体，能有效改善人居环境，它有净化空气、改善空气质量、调节气候、隔热保湿、净化水体等作用。
地形状况也是影响居住环境质量的重要因素，如坡度较大，或海拔较高，会导致居住环境不舒适，影响人口的分布状况，进而影响人居环境万方数据20092GIS技水适意槽息震鬈。
医此，气候舒适发鳇评价缀然可以为人屠嚣境评价提供基本依据，但是要对人居环境进行全面、系统、综合静评价，还需要苁各个方嚣进行全面、综合的分析，才能取褥客观的结果。
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hurnansettlements，climatecomfondegree，airtemperaturerelativehumidity；
windspeed；
elevation；
GIS109，03406，80如懿他”疆砖玎鹅璩龄缸万方数据基于GIS的人居环境气候舒适度评价以河南省为例基于GIS的人居环境气候舒适度评价以河南省为例作者：
王汶，鲁旭，WANGWen，LUXu作者单位：
中国人民大学环境学院,北京,100872刊名：
遥感信息英文刊名：
REMOTESENSINGINFORMATION年，卷（期）：
2009
（2）被引用次数：
2次参考文献（21条）参考文献（21条）1.吴良镛人居环境科学导论20012.沈兵
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