城市热环境变化时空异常及其与不透水面相关性研究

城市热环境恶化作为异常气候的典型代表，是气候与生态环境研究中一项重要的研究内容。如何掌握城市热环境的变化及其异常状态发展，根据热异常成因分析寻找缓解城市热环境的方法，是实现城市可持续发展的重要环节。本项研究拟以“高时-空地表温度获取-热环境变化时空异常研究-热异常成因分析”为研究主线，对城市热环境变化异常进行分析。 研究的主要内容包括三个部分：1）融合高时-空分辨遥感数据获取同一季相序列高时-空分辨率地表温度数据；2）有效兼顾时-空维度上变化属性探测热环境变化时空异常信息；3）结合智能化技术精确提取影响城市热环境恶化的城市不透水面因子，探讨城市不透水面对城市热环境变化异常的影响。 根据研究内容，完成论文6篇，包括EI论文3篇，SCI论文2篇，研究成果包括： (1) 完成不同传感器（Landsat和MODIS）地表温度精确获取及地表温度尺度转换研究，分别提出基于像素块强度调制和基于影像变化的尺度下降模型。 (2) 提出了基于多时空变化的马尔科夫-密度异常检测的地表温度异常变化信息检测方法。 (3) 完成了利用Fuzzy ARTMAP神经网络对多源遥感影像提取城市不透水面覆盖度；结合GIS技术，通过空间分析、统计归纳等方法，分析了城市绿地因子的热环境效应，探讨缓解城市热岛的最佳尺度。 本研究对城市地表温度的获取，热环境变化及异常信息的监测，地表不透水面对热环境影响进行理论分析及验证，旨在为解决日益严重的城市热环境变迁问题，同时对引起城市热环境因子进行分析，为区域社会、生态环境的可持续发展提供科学与技术支持。 2100433B

城市异常环境地频发严重影响了人类活动和农业生产，其中热环境恶化作为异常气候的典型代表，是城市生态环境变化研究的关键环节和重要内容之一。本项研究拟以高时-空地表温度获取-热环境变化时空异常研究-热异常成因分析为研究主线，对城市热环境变化异常进行分析。研究内容包括三个部分：1）融合高时-空分辨遥感数据获取同一季相序列高时-空分辨率地表温度数据；2）有效兼顾时-空维度上变化属性探测热环境变化时空异常信息；3）结合智能化技术精确提取影响城市热环境恶化的城市不透水面因子，探讨城市不透水面对城市热环境变化异常的影响。本研究不仅可以为城市热环境异常监测提供理论依据，也可以为区域社会、生态环境的可持续发展提供科学与技术支持。

无线传感器网络观测数据的时空相关性揭示了无线传感器网络部署环境的动态性与不确定性，对指导和优化无线传感器网络的节能设计有重要意义。本项目以概率图模型为主要工具，分析和建模无线传感器网络中普遍存在的时空相关性，在此基础上研究高效的节能策略，主要包括：研究传感器节点的时空相关性双聚类方法，同时从时间和空间两个维度将观测数据进行聚类分析；基于时空相关性聚类结果，研究相应的拓扑控制策略来降低活跃节点的数量，达到显著节能的效果；利用动态条件随机场对观测数据的时空相关性进行建模，研究相应的参数估计方法，通过对活跃节点的观测来精确推断其他节点的状态。本项目的预期成果拟在保证实际应用性能的前提下，有效的降低必需的活跃节点数量，达到无线传感器网络显著节能的目标。

《测绘科学与技术著作系列:城市热环境的遥感分析》从居住区、城市和区域三个尺度，融合统计资料、地面观测、遥感、超分辨率重建以及机载激光雷达等多种方法和技术，探讨人为热、城市不透水面、绿地、土地利用/覆被类型及变化等因子与城市热环境的关系，阐述城市热环境的时空格局、演变及机制，提出超分辨率重建和激光雷达技术在城市热环境中的应用框架。

城市化背景下城市热环境的变化越发显著，城市热环境质量处于失控状态，直接影响到人们的健康和建筑能耗的增长。本项目研究了城市热环境适用性设计和检测方法，取得了如下主要成果：1.在理论方面：确定了城市典型气象日、城市居住区热环境评价指标及设计限值，建立了城镇化背景下城市尺度热环境模拟方法、城市热环境集总参数评价方法、城市热环境与建筑能耗的耦合模拟方法，开展了湿热地区城市气候地图的初步研究，建立了动态气候风洞标准化实验方法、无人飞艇红外航拍标准化实验方法并应用于城市建成热环境质量的检测。2. 在应用方面：基于上述理论成果取得了城市热环境设计标准《城市居住区热环境设计标准》（JGJ286-2013）、城市热环境检测标准《建筑热环境测试方法标准》(JGJ/T347-2014)等应用性成果。本项目研究对于改善我国城市气候质量，提高室外热环境的安全水平和降低建筑能耗具有重要的现实意义。 2100433B