【UMEP第3.5期】预处理器 Pre-Processor 总结:城市热岛UHI

UMEP预处理器 Pre-Processor 总结

  • [3.15. Urban Heat Island: TARGET Prepare](#3.15. Urban Heat Island: TARGET Prepare)
  • [3.16. Urban Heat Island: UWG Prepare](#3.16. Urban Heat Island: UWG Prepare)
  • [3.17. Urban Heat Island: UWG Reclassifier](#3.17. Urban Heat Island: UWG Reclassifier)
  • 参考

3.15. Urban Heat Island: TARGET Prepare

TARGET Prepare 是用于城市热岛模型 TARGET (The Air-temperature Response to Green blue-infrastructure Evaluation Tool) 的输入准备工具。该工具专为10-100米空间分辨率的城市微气候建模设计,目标是:

  • 分析城市中绿基础设施和蓝基础设施(比如公园、街道绿带、水体等)对局地气温的影响。
  • 模拟城市冠层热岛效应(Canopy Urban Heat Island)。

该插件可在 UMEP(Urban Multi-scale Environmental Predictor)中或外部环境中生成 TARGET 所需的标准格式输入数据。

TARGET Prepare 的核心任务是:

  • 按照指定区域网格生成 TARGET 格式的土地覆盖文件
  • 自动创建 TARGET 模型所需的文件夹结构与命名系统。

参数设定说明

使用插件时,你需要提供以下关键的输入与设置:

参数 说明
Polygon grid 一个矢量多边形图层,用于定义模拟区域(格网)。这个图层应与 Urban Heat Island: TARGET 模型使用的图层一致。必须包含唯一 ID 字段(最好为整数)。
Building morphology file (.txt) 建筑形态学输入文件,由 Morphometric Calculator 插件 生成。例如:*_IMPGrid_isotropic.txt
Land cover fractions file (.txt) 地面覆盖类型的比例输入,由 Land Cover Fraction 插件 生成。例如:*_LCFG_isotropic.txt
使用标准 UMEP 土地覆盖网格 TARGET 默认使用9类土地覆盖(包括标准UMEP的7类外加 concrete 和 irrigated grass)。勾选此项可以将7类标准网格自动拆分为9类,无需提前手动处理。若不勾选,必须提供包含9类的地表覆盖数据。
Site name 自定义文件夹系统时使用的站点名称,不能包含空格或特殊字符。
Output folder 指定生成文件的输出目录。
Run 开始数据准备处理。
Help 快速链接至 TARGET Prepare 的在线使用文档(即当前页面)。
Close 关闭插件。

9类土地覆盖类型

TARGET 使用下列9种地表类型:

  1. Paved
  2. Buildings
  3. Evergreen Trees
  4. Deciduous Trees
  5. Grass
  6. Bare soil
  7. Water
  8. Concrete
  9. Irrigated Grass

如果使用标准UMEP生成的7类文件,需通过插件勾选额外转换的选项,将 grass 和 paved 拆解为 Grass / Irrigated Grass 和 Paved / Concrete。

3.16. Urban Heat Island: UWG Prepare

背景信息:Urban Weather Generator (UWG)

UWG 是一种将 城市形态与微气候模拟结合的模型,通过建筑特性、热容、土地类型等数据生成城市气象文件,以更真实地捕捉城市热岛效应。

其在几个关键研究中被反复验证和扩展,具有较高的学术可靠性和实用价值。

UWG Prepare 是用于准备城市天气生成器模型 UWG (Urban Weather Generator) 输入数据的预处理工具。UWG 是一个由 Bruno Bueno 在 MIT 博士论文中开发的模型,后来得到了 Aiko NakanoJoseph Yang 的进一步增强和验证,并集成到了 Ladybug Tools 工具集中。

该插件可便捷地在 UMEP 中构建出用于仿真城市微气候的 .uwg 文件结构,可供 UWG 模型在 UMEP 或其他平台使用。

UWG Prepare 主要用于:

  • 从空间数据中生成结构化输入(.uwg 文件)供 UWG 模型读取;
  • 自动组合建筑形态、地面覆盖、建筑类型等空间信息;
  • 为每个建模区域创建单独的输入文件。

依赖的其他插件和数据来源

为获得准确输入,建议搭配以下 UMEP 工具使用:

  • Urban Heat Island: UWG Reclassifier
  • Land Cover Fraction (Grid)
  • Morphometric Calculator (Grid)
  • Urban Heat Island: Urban Weather Generator
  • Urban Heat Island: UWG Analyser

参数设定说明

参数 说明
Polygon grid 定义模拟区域的 矢量多边形网格图层,必须与实际运行 UWG 时采用的多边形一致,并包含唯一 ID 字段(建议使用整数)。
Building type polygon layer UWG Reclassifier 插件生成的建筑类型图层。可选项 ------ 如果未设定,默认所有建筑类型为中层住宅(mid-rise residential apartments)。
Building morphology (.txt) 建筑形态参数文件,由 Morphometric Calculator 插件 生成,推荐使用等向文本版本(*_IMPGrid_isotropic.txt)。
Land cover fractions (.txt) 土地覆盖比例文件,由 Land Cover Fraction 插件 生成,亦推荐使用等向网格(*_LCFG_isotropic.txt)。
Additional information 需填入所处的气候带(climate zone) ,以及用于输出和后处理工具(如 UWGAnalyser )使用的前缀名
Output folder 指定存储生成 .uwg 输入文件的目录。
Generate 启动文件生成流程。
Help 链接至当前手册页面以获取操作说明。
Close 关闭工具界面。

注意事项说明

  • 建筑类型图层(例如商业、住宅、工业)不是必需的 。若未提供,则系统会默认将所有建筑设定为 中层住宅类型
  • 建筑类型图层 不必须覆盖所有网格区域。各网格中建筑类型的比重是通过面积比例自动计算得出的。
  • 每个区域最终会生成一个 .uwg 文件,其中整合了地形、建筑形态、土地覆盖、建筑用途等多类输入数据。

输出内容示例

  • 每个网格生成一个 .uwg 文件
  • 结构标准、可直接用于后续仿真
  • 支持与 UWGAnalyser 联动分析结果表现

3.17. Urban Heat Island: UWG Reclassifier

参考

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