【UMEP第一期】UMEP模型概述

目录

• [UMEP Manual](#UMEP Manual)
• [1. Introduction](#1. Introduction)
• • [1.4. Plugin Architecture](#1.4. Plugin Architecture)
  • • [1.4.1. Pre-Processor](#1.4.1. Pre-Processor)
    • [1.4.2. Processor](#1.4.2. Processor)
    • [1.4.3. Post-Processor](#1.4.3. Post-Processor)
  • [1.5. Tool Applications](#1.5. Tool Applications)
• 参考

UMEP Manual

UMEP 的全称是 Urban Multi-scale Environmental Predictor （城市多尺度环境预测器）。它是一个气候服务工具（Climate Service Tool） ，主要以开源地理信息系统软件 QGIS 的 插件（Plugin） 形式呈现。

UMEP 不是单一的模型，而是一个耦合建模系统（Coupled Modelling System）。其核心技术特点包括：

• 多模型结合： 它结合了"最先进（State of the Art）"的 1D（一维） 和 2D（二维） 模型。
• 尺度无关性： 该系统旨在处理与尺度无关的城市气候估算（Scale Independent Urban Climate Estimations），这意味着它可以适应不同空间尺度的分析需求。
• 空间数据交互： UMEP 的一个主要特点是允许用户与空间信息进行交互，以确定模型参数。

主要应用领域

UMEP 可用于多种与城市环境相关的应用场景，文档中明确列举了以下几点：

• 户外热舒适度（Outdoor Thermal Comfort）： 评估城市环境中的人体热感受。
• 城市能源消耗（Urban Energy Consumption）： 分析和预测城市的能源使用情况。
• 气候变化缓解（Climate Change Mitigation）： 辅助制定应对气候变化的策略。

运行环境与数据处理

• 依托平台： UMEP 完全集成在 QGIS 中运行。QGIS 是一个跨平台、免费且开源的桌面地理信息系统。
• 数据能力： 借助 QGIS，UMEP 能够提供强大的数据查看、编辑和分析能力，支持访问各种尺度和来源的空间数据。

工作流程架构

UMEP 的工作流程主要分为三个部分：

1. 前处理（Pre-Processor）： 准备和处理输入数据。
2. 处理（Processor）： 执行核心的模型计算。
3. 后处理（Post-Processor）： 对模拟结果进行分析和可视化。

此外，还包含专门的"UMEP for Processing"模块。

1. Introduction

UMEP（Urban Multi-scale Environmental Predictor） 是一个由社区共同开发和维护的开源建模平台，专为城市环境建模与分析设计。它具有强大的功能，特别适合与空间地理信息数据交互，以确定各种模型参数。

• 开源软件：UMEP 作为一个社区项目，任何用户都可以参与贡献和改进其建模能力。
• 可以免费下载：无需付费即可使用所有功能。

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集成到 QGIS 中

UMEP 的关键特性之一是其与 QGIS 的紧密结合。

• QGIS：是一个跨平台、免费、开源的桌面 GIS 应用程序，可用于空间数据的查看、编辑和分析。
• UMEP 通过 QGIS 提取、编辑和管理来自多个尺度和来源的空间数据，增强其建模功能。

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插件结构（Plugin Architecture）

UMEP 插件包含三个核心模块，各自承担不同的功能：

1. 预处理器（Pre-processor）

   • 用于准备关键输入数据，如空间数据和气象数据。

2. 处理器（Processor）

   • 包括所有主要模型，执行建模计算的核心部分。

3. 后处理器（Post-processor）

   • 提供初步结果的可视化（图表等）、统计分析等功能，方便快速初步评估模型输出。

更多关于结构的详细说明可参考官方的"Plugin Architecture"文档。

使用地理数据时的重要提示：坐标参考系统（CRS）

在 GIS 中使用 UMEP 建模之前，需特别注意以下几点：

• 坐标参考系统（CRS）需统一：

  • 所有地理数据文件和当前的 QGIS 项目，必须使用相同的 CRS。
  • 建议使用以"米"为单位的投影坐标系统（Projected CRS），以避免数据对不齐或处理错误。

• 建议操作：

  • 在处理前对所有地理数据进行重投影（Reproject/Transform），保证 CRS 一致性。

1.4. Plugin Architecture

( P ) : 表示该插件可在 QGIS 的 Processing Toolbox（处理工具箱） 中找到（即 UMEP for processing）。
( M ) : 表示该插件可在 QGIS 的 主菜单栏（Menubar） 中找到。

1. Meteorological Data（气象数据）

   这一类工具主要用于获取和转换气象数据，使其符合 UMEP 的输入格式。

2. Spatial Data（空间数据）

   这一类工具用于生成或转换基础的地理空间数据，如数字表面模型（DSM）、植被数据等。

3. Urban geometry（城市几何）

   这一类工具基于 DSM 计算城市的三维几何特征参数。

4. Urban land cover（城市土地覆盖）

   这一类工具处理土地覆盖数据，主要用于计算不同地表类型的比例。

5. Urban Morphology（城市形态学）

   这一类工具用于计算更复杂的形态学参数和源区分析。

6. Urban Energy Balance（城市能量平衡）

   这一类工具专门为 SUEWS（Surface Urban Energy and Water Balance Scheme，地表城市能量与水平衡方案）模型准备数据。

7. Urban Heat Island（城市热岛）

   这一类工具为特定的城市热岛模型准备数据。

8. Urban Wind fields（城市风场）

   这一类工具为风场模型准备数据。

1.4.1. Pre-Processor

1.4.2. Processor

1.4.3. Post-Processor

1.5. Tool Applications

参考

1、用户教程-UMEP Manual