基于数字技术集成的城市开放空间系统改善热环境效应的城市设计策略研究

Climate change is one of the hottest global topics in the fields of politics, economy, and science now. Against the strengthening of urban heat island effect, the weakening of urban climate adaptability, and the worsening of urban air pollution, the research takes “the thermal environment of urban open space system” as the study object. Adopting the digital analyzing methods of RS, GIS, PCA and so on, it explores the spatial and temporal characteristics and dynamics of the urban heat island effect of urban open space system, so as to explore the planning and design strategies for urban open space system from the perspective of climate change. It also proposes the corresponding planning administration and guiding mechanisms...To enrich and complement the study object, scale, perspective and technology of the existing researches, it treats the different types of urban open space as an overall system, and takes Beijing as an example to carry out a study based on the urban scale. It integrates multiple advanced technologies of several disciplines, introduces the digital study of heat island effect into the field of urban design, and discusses the application of related achievements in urban planning administration, thus the wisdom from all sectors can gather together to guide urban construction. The research is helpful to further recognize the thermal environment law of urban open space, to set up the digital study system of open space thermal environment, and to explore low-carbon urban design methods and administration approaches, so as to improve the urban climate comfort and achieve the national sustainable development goals.

气候变化是当前全球政治、经济、科学领域最受瞩目的话题之一。课题针对城市热岛效应增强、城市气候适应性不足、大气污染加剧等问题，选取“城市开放空间系统的热环境问题”为研究对象，借助遥感、GIS、PCA等数字化手段和科学分析方法，探讨城市开放空间影响城市热岛效应的时空特征和规律，从气温调节角度寻找城市开放空间体系的城市设计策略，并提出相应的规划管理和引导措施。.课题在研究对象、尺度、视角和技术方法对已有研究进行了丰富和补充，将不同类型的城市开放空间当作一个整体系统，以北京为例开展基于城市尺度的全局考量。课题集成了多门学科的前沿性技术成果，将热岛效应的数字化研究引入城市设计领域，并在规划管理中探讨其应用，使多方智慧参与指导城市建设。研究有助于进一步认识城市开放空间的热环境规律、建立数字化的开放空间热环境研究体系、探索低碳的城市设计方法和管理途径，以及提高城市气候舒适度、落实国家的可持续发展目标。

课题针对城市热岛效应增强、气候适应性不足等问题，以北京中心城区的开放空间系统为研究对象，利用先进数字技术及多元分析手段，探讨了城市开放空间影响城市热岛效应的作用规律，以及优化城市开放空间要素和结构以增强城市热舒适度的城市设计策略及规划管控方法。. （1）研究首先通过遥感和GIS空间分析技术，发现和识别出北京中心城区3类主要的开放空间要素，即绿化、水体和道路。对开放空间要素结构与形态的分析表明，北京中心城区的绿化与水体主要呈斑块状布局，局部贯通成通达的线性系统；道路主要呈环形放射格局，低等级路网的形态构成更趋复杂。. （2）利用遥感、GIS、LP与PCA等技术，分析三类开放空间要素的热环境效应机制，结果表明：水体对城市热环境的降温作用非常明显，然后是绿地，最后是道路系统；不同类型的开放空间要素系统对城市热环境的影响均存在一定的作用范围，通常不超过300米；开放空间要素的形状、面积、周长、景观格局指数等与其降温效果存在正向或负向相关关系。. （3）以优化和改善城市热环境为导向，研究提出了绿化、水体与道路空间的城市设计方法、策略与指引，并对北京中心城区的热脆弱性空间加以识别，发现较高和高等级脆弱地区主要分布在朝阳区和城市核心区范围，高等级脆弱地区呈现中心聚集和东南方向沿线分布的特征。在此基础上，研究探讨了基于气候分区治理的绿色开放空间的量质提升策略。. （4）研究最后结合北京的具体实际，提出开放空间气候治理的行动计划，并从我国规划管理的特点出发，建构起将开放空间应对气候变化的城市设计策略加以落实的具体规划管理路径，搭建起从理论研究到实践应用的联系桥梁，推进成果的技术转化。. 课题将多种数字技术集成应用在开放空间系统的热效应机制研究中，具有技术方法上的示范应用意义。以北京中心城区为对象发现的绿地、水体和道路空间减缓城市热岛效应的作用规律，对其他城市和地区有参考和借鉴价值。研究提出的改善城市热环境的开放空间城市设计指引、对北京中心城区热脆弱性空间的识别，以及城市气候分区治理探索等内容，具有一定创新性。